【正文】 ，消除了晶閘管與二極管之間的連線電感，減小了換流時(shí)間，使晶閘管承受反向偏壓的時(shí)間增長，提高了換流能力。與普通晶閘管相比，ＧＴＯ快速性好，工作頻率高，控制方便，其最高耐壓容量目前稍遜于普通晶閘管。因此，ＧＴＯ的平均激勵(lì)功率，比相同容量的大功率晶體管小。開關(guān)損耗發(fā)生在器件的開關(guān)過程中，瞬態(tài)功率損耗為　　　　　　Dp=iCuc維持的時(shí)間長了，就有可能導(dǎo)致管子產(chǎn)生二次擊穿。 現(xiàn)以零偏壓曲線OEBGH來說明二次擊穿現(xiàn)象的發(fā)生過程。如果沒有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，電流將繼續(xù)沿ＧＨ曲線增大到Ｈ點(diǎn)，造成管子的永久性損壞。采用錯(cuò)開關(guān)期間瞬變電流和電壓最大值相位的緩沖吸收保護(hù)電路，減小開關(guān)期間的瞬時(shí)功率，是破壞二次擊穿產(chǎn)生的條件，抑制二次擊穿的有效措施。　　119．功率集成電路PIC的基本結(jié)構(gòu)組成如何？解：功率集成電路PIC至少包含一個(gè)半導(dǎo)體功率器件和一個(gè)獨(dú)立功能電路的單片集成電路， PIC分為兩大類：一類是高壓集成電路HVIC，它是高耐壓功率電子器件與控制電路的單片集成；另一類是智能功率集成電路SPIC(Smart PowerIC)，它是功率電子開關(guān)器件與控制電路、保護(hù)電路、故障監(jiān)測電路以及傳感器等電路的多種功能電路的集成。　　解：(1)整流輸出平均電壓 　　　　　　 Ｕd==　　　　　　　 = 　　　　　　　　　cosα=則　　　控制角α≈60176?！　?3．帶有續(xù)流二極管的單相半波可控整流電路，大電感負(fù)載保證電流連續(xù)。　　解：電阻性負(fù)載電路　　輸出電流id 與輸出電壓ud相位相同，波形相似。而且，電流id不能隨電壓ud突變。當(dāng)負(fù)載為大電感負(fù)載時(shí)，Ud近似等于零，此時(shí)輸出平均電流Id亦很小?！? 解：不帶續(xù)流二管時(shí)，當(dāng)負(fù)載為大電感負(fù)載時(shí)，輸出電壓ud波形與橫坐標(biāo)所圍的正負(fù)面積相等，Ud近似等于零，此時(shí)輸出平均電流Id亦很小。由于負(fù)載為大電感負(fù)載，所以負(fù)載電流id脈動(dòng)很小，近似為一平行橫坐標(biāo)的直線，晶閘管電流iV續(xù)流二極管電流iV2近似為正向矩形波，導(dǎo)通角分別為θ＝π－α和θ＝π＋α。計(jì)算整流變壓器的副邊電流I2，按照上述工作條件選擇晶閘管?！　。?）負(fù)載端接續(xù)流二極管V4，計(jì)算輸出整流電壓、電流平均值及晶閘管、續(xù)流二級管電流有效值。當(dāng)（1）采用220V交流電網(wǎng)直接供電；2）采用變壓器降壓供電，最小控制角αmin=30176?！　∫笤诖藢?dǎo)通角范圍之間，均能輸出20A負(fù)載電流，故應(yīng)在最小θ即最大αmax時(shí)，計(jì)算晶閘管電流有效值和變壓器二次電流有效值?！　【чl管導(dǎo)通角θ＝π－α，則θ＝150176。=116π／180=　　波形系數(shù)為　　　　　　　　　　　　　　晶閘管電流的有效值　　　　　　　　　　　?。ǎ粒　∽儔浩鞫坞娏鞯挠行е怠　　　　　　　　　　　　。ǎ粒　∽儔浩鞫稳萘俊　　　　　　　　　?可見，在可控整流電路輸出較低電壓時(shí)，采用變壓器供電有利于降低所用晶閘管的額定電流和額定電壓，以及交流電源的容量。試計(jì)算晶閘管、整流管、續(xù)流二極管的電流平均值、有效值以及變壓器容量?！　【чl管與整流二極管電流的平均值IV!AR、IV2AR與有效值IVIV2 　其最大值出現(xiàn)在αmin=30176。整流輸出平均電壓為　　　　　　　　 　　單相橋式半控整流電路接大電感負(fù)載，負(fù)載兩端并接續(xù)流二極管的作用是為了避免失控現(xiàn)象的發(fā)生，保證整流電路的安全運(yùn)行。所以，反電動(dòng)勢負(fù)載時(shí)的波形系數(shù)Kf1大于電阻性負(fù)載時(shí)的波形系數(shù)Kf2?！　∮捎诜措妱莸淖饔?，晶閘管的導(dǎo)通角變小，負(fù)載電流將出現(xiàn)斷續(xù)，通常反電勢負(fù)載的內(nèi)阻又很小，所以輸出同樣的平均電流，峰值電流很大，因而電流的有效值大，要求電源的容量亦大。　　因?yàn)槠讲娍蛊麟姼辛康倪x擇原則是：在最小的負(fù)載電流Idmin（低速輕載情況下）時(shí)，保證負(fù)載電流連續(xù)，即晶閘管導(dǎo)電角θ=180176。的矩形波。晶閘管導(dǎo)電角為θ=π，對應(yīng)橋臂對管輪流導(dǎo)通和關(guān)斷，電流iV1波形為為180176。當(dāng)α0176。圖28（f）和圖28 (i)波形上有斜線的部分不再存在，這部分的導(dǎo)電功能由續(xù)流二極管V4來代替，如教材圖28（l）所示。但接續(xù)流二極管電路，在續(xù)流期間，晶閘管和整流二極管全部關(guān)斷。晶閘管導(dǎo)通角各為多少？輸出電壓各為多少？解：(1)電阻性負(fù)載α=60176。處開始即可，晶閘管仍導(dǎo)通至相電壓正變負(fù)的過零點(diǎn)處。時(shí)，θ=90176。Ｕd=[]= 。時(shí)，可參照上述波形，將控制角α移至90176。時(shí)，θ=120176。時(shí)，θ=120176。時(shí)負(fù)載電流id、晶閘管電流iV變壓器副邊電流i2的平均值、有效值和晶閘管上最大可能正向阻斷電壓值。時(shí)，Ud波形斷續(xù)，每相晶閘管導(dǎo)電期間為α至本相的正變負(fù)過零點(diǎn)，故有 整流輸出電壓平均值　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (V)負(fù)載電流平均值為　　　　　　　　　(Ａ)負(fù)載電流有效值為　　　　　　　　　≈(A)晶閘管電流的平均值為　　 (A)晶閘管電流的有效值為　　　　 　　≈(A)變壓器二次電流平均值為　　　　　　　 (A)變壓器二次電流有效值為　　　　　　　　　　 (Ａ)由于α30176。最后選擇晶閘管。時(shí)，(V)則　　　　　　　　　　 (A)則S20=3U20I20=3188=(VA)≈(KVA)從上可見，S2s20。34．在三相半波可控整流電路中，如果控制脈沖出現(xiàn)在自然換相點(diǎn)以前，可能出現(xiàn)什么情況，能否換相？畫出波形圖分析說明。而A相晶閘管V1１將繼續(xù)導(dǎo)通至該相相電壓過零點(diǎn)，并進(jìn)入負(fù)半周，直到c相晶閘管V13的觸發(fā)脈沖到來，V13被觸發(fā)導(dǎo)通為止。（5）分別描述α=30176。解：(1).換流期間交流電抗上的壓降為參與換流（換相）的二相的線電壓的1／2。時(shí)整流輸出電壓波形參照教材P51中的圖37(b)，移至α=60176。(6). 換流期間交流電抗上的壓降，即換流壓降的影響將使輸出電壓平均值下降，輸出平均電壓將為 36．在三相橋式整流電路中，為什么三相電壓的六個(gè)交點(diǎn)就是對應(yīng)橋臂的自然換流點(diǎn)？并說明各交點(diǎn)所對應(yīng)的換流元件都有哪些？解：三相橋式整流電路中，每只二級管承受的是相鄰二相的線電壓，承受正向電壓時(shí)導(dǎo)通，反向電壓時(shí)截止。(2).每一個(gè)元件的導(dǎo)通角為θ＝120176。端電壓為０；之后依次分別承受線電壓uAC和uＢC各120176。時(shí)，回答下列各問：（1）各換流點(diǎn)分別為哪些元件換流？（2）各元件的觸發(fā)脈沖相位及波形？（3）各元件的導(dǎo)通角為多少？（4）同一相的兩個(gè)元件的觸發(fā)信號在相位上有何關(guān)系？（5）輸出電壓ud的波形及表達(dá)式。時(shí)，各晶閘管的觸發(fā)脈沖依次相對各自的自然換相點(diǎn)后移30176。雙脈沖觸發(fā)時(shí)，按V11—V1V12—V1V13－V1V14－V1V15－V1V16－V11順序，每隔６0176。當(dāng)控制角α=30176。(4). 同一相的兩個(gè)晶閘管的觸發(fā)信號在相位上相差180176。時(shí)，參閱教材P58中的圖312(b)，須將α=30176。輸出電壓ud的表達(dá)式 39三相全控橋式整流電路，L=，Rd=4Ω。(1) Ud=,，則U2=220／≈94(V)(2).計(jì)算晶閘管電壓、電流值，如果電壓、電流按裕量系數(shù)2計(jì)算，選擇晶閘管晶閘管承受的最大峰電壓為 (V)按裕量系數(shù)2計(jì)算，則U=2=(V)，選額定電壓500V晶閘管。解：ud、id、iVi2波形參閱教材P58中的圖312，須將α=30176。輸出電壓平均值(V)輸出電壓有效值　　　　　　　　U == 　　　　　　　＝≈291(v)負(fù)載電流平均值　　?。ˋ）負(fù)載電流有效值　　?。蒬e=Ｉd=22(A)晶閘管電流平均值　　(A)晶閘管電流的效值　　(A)變壓器二次電流平均值　　　　I2AR=0(A)變壓器二次電流有效值 311．龍門刨床，其工作臺由60kW、220V、305A的直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。當(dāng)負(fù)載電流降至10A時(shí)，電流仍保持連續(xù)。啟動(dòng)時(shí)最大負(fù)載電流Idmax=500A，此時(shí)晶閘管電流的有效值　　　　　　　　　　　(A)則　　　　　　　?。辆чl管承受的最大正反向峰電壓為，即為線電壓的峰值，為　　　　　　　　　　　　（Ｖ）　　按裕量系數(shù)2 2=(A) 2311=622(V) 選擇額定通態(tài)平均電流為400A，額定電壓為700V的晶閘管。單脈沖觸發(fā)方式又稱寬脈沖觸發(fā)方式，要求脈沖寬度大于60176。這種方法實(shí)質(zhì)上是用一個(gè)寬脈沖來代替兩個(gè)相隔60176。 2. 變流電路輸出的直流平均電壓Ud的極性必須為負(fù)（相對于整流時(shí)定義的極性），以保證與直流電源電勢Ed構(gòu)成同極性相連，且滿足UdEd。時(shí)的情況。這種情況稱為逆變失敗。故有 　　　　　　　　　 βmin≥γ+δ+θ0 　 45．在圖42（c）中，當(dāng)α90176。只有當(dāng)EdUd時(shí)，變流電路直流側(cè)的電源電勢Ed才能提供逆變能量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有源逆變。試求當(dāng)電動(dòng)機(jī)起重重物時(shí)，負(fù)載電流Id=200A且反電勢Ed=180V時(shí)，變流電路的控制角α應(yīng)為何值？變流電路處于什么工作狀態(tài)？ 解：　　　　　　　　　　　則 　　　　　　 Ud=IdR+Ed=200+180=220（V） 　　　　　　　　　 由于α 90176?！? 48．試?yán)L出單相和三相全控橋式逆變電路當(dāng)β=45176。的矩形波。的一段。此期間兩端電壓近似為零，關(guān)斷后本相晶閘管按相序分別承受與相鄰二相的線電壓各120176。其中關(guān)斷后的β角對應(yīng)期間承受線電壓uAB首先是反向電壓。此時(shí)電流電路輸出電壓的正負(fù)面積相等?！　∷^換相時(shí)間，即是需被關(guān)斷的晶閘管承受反壓的時(shí)間，即逆變角β區(qū)間所對應(yīng)的時(shí)間，如果這個(gè)時(shí)間短了，晶閘管承受的反壓時(shí)間不夠，不能恢復(fù)正向阻斷能力而造成逆變失敗?！　?3)設(shè)置完善的系統(tǒng)保護(hù)裝置 　　例如能對系統(tǒng)過流、過壓、交流電源缺相、欠壓、斷電等故障及時(shí)檢測，并采取相應(yīng)的保護(hù)操作。時(shí)，求Ud、Id的數(shù)值。時(shí)，求Ud、Id的數(shù)值。 解：反并聯(lián)（雙重）變流電路參閱教材P69中的圖43（a）。此時(shí)UdEd的極性均為上正下負(fù)，電動(dòng)機(jī)供出電能，經(jīng)變流器2回饋給電網(wǎng)。流過電動(dòng)機(jī)的電流與第二象限工作時(shí)相反。 解：幾種典型晶閘管相控變流器的主要特征如下： 接續(xù)流二極管的單相半波可控變流電路——脈動(dòng)頻率為fS；可工作于第一象限 接續(xù)流二極管的單相半控橋式變流電路——脈動(dòng)頻率為2fS；可工作于第一象限 單相全控橋式變流電路——脈動(dòng)頻率為2fS；可工作于第一象限和第四象限 單相反并聯(lián)（雙重）全控橋式變流電路——脈動(dòng)頻率為2fS；可工作于第一、二、三、四象限 三相半波可控變流電路脈動(dòng)頻率為3fS；可和第四象限 接續(xù)流二極管的三相半控橋式變流電路——脈動(dòng)頻率為3fS；可工作于第一象限 三相全控橋式變流電路脈動(dòng)頻率為6fS；可工作于第一象限和第四象限 三相反并聯(lián)（雙重）全控橋式變流電路——脈動(dòng)頻率為6fS；可工作于第一、二、三、四象限其中，fS為交流電源頻率。變流器Ⅰ和變流器Ⅱ均可根據(jù)功率的流向工作在整流狀態(tài)或逆變狀態(tài)。　　解：大型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖參閱教材P79中的圖47?！　?20．試述過電壓保護(hù)的兩種基本方法?！　〗猓航涣鱾?cè)阻容保護(hù)電路連接方式參閱教材P81中的圖48。　　422．試述直流側(cè)過電壓保護(hù)電路的連接方法?！　〗猓壕чl管在關(guān)斷過程中，電流從最大值很快下降為0，作用在晶閘管上?！　?24．用作過電流保護(hù)的三種常用電器是什么？其速度的快慢有何差別?！　】焖匍_關(guān)的全分?jǐn)鄷r(shí)間為10ms，只用于直流電路。的整流工作狀態(tài)。當(dāng)能量釋放完畢，晶閘管的電流下降到維持電流以下自行關(guān)斷，且無觸點(diǎn)。C，水冷器件為100176?！　】焖偃蹟嗥髦杂米髯罱K保護(hù)手段比較合適，是因?yàn)槿N保護(hù)電器的動(dòng)作時(shí)間各不相同，快速熔斷器的動(dòng)作時(shí)間最短，速度最快?！　　　　　〉谖逭隆　【чl管變流器的觸發(fā)電路　　　　　　　　 習(xí)題與思考題解51．晶體管主電路對觸發(fā)電路的要求是什么？　　解：。晶閘管的導(dǎo)通需要時(shí)間，因而，要求觸發(fā)脈沖的寬度必須大于導(dǎo)通時(shí)間。由于晶閘管只有承受正向電壓時(shí)才能觸發(fā)導(dǎo)通，所以要求其觸發(fā)脈沖的輸出及時(shí)準(zhǔn)確，且能夠保證不同周期，相同a角時(shí)的觸發(fā)時(shí)刻相同。每個(gè)晶閘管都各自擁有一套獨(dú)立的同步信號產(chǎn)生電路（1B——6B）、移相控制電路（1C——6C）、脈沖整形和功放電路（1D——6D）。 橫向控制的工作原理是將主電路選定的滿足相位要求的電網(wǎng)電壓信號，經(jīng)同步變壓器送到同步信號發(fā)生器1B中，1B產(chǎn)生的同步信號經(jīng)1C轉(zhuǎn)換，變成一個(gè)與主電路同步的移相控制脈沖。該電路的的供電電源采用通過同步變壓器構(gòu)成的全波整流電路，并將整流輸出直流脈動(dòng)電壓通過穩(wěn)壓管限幅削波，形成對應(yīng)主電路交流電壓過零點(diǎn)的梯形波同步信號電壓。這樣，b1基極輸出的第一個(gè)尖脈沖即是對應(yīng)控制角a的位置。脈沖電路的輸入線及輸出到晶閘管門極的控制線采用屏蔽線。(6)脈沖電路的電源應(yīng)加濾波器，為了消除電解電容器電感的影響，應(yīng)并聯(lián)一只小容量的金屬紙介或陶瓷、獨(dú)石電容，以吸收高頻干擾。經(jīng)放大后再經(jīng)過隔離措施即可驅(qū)動(dòng)觸發(fā)相位相差180176。用KC04組成的三相全控橋式變流器觸發(fā)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用電