【正文】 2Ω，L值很大，當(dāng)a=60176。解：①ud、id和i2的波形如下圖： ②整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次側(cè)電流有效值I2分別為Ud＝ U2 cosα＝100cos30176。 整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形如下： 5．單相橋式全控整流電路，U2=100V，負載中R=2Ω，L值極大，反電勢E=60V，當(dāng)a=30176。因此，二極管承受的電壓不會出現(xiàn)正的部分。 4．單相橋式半控整流電路，電阻性負載，畫出整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形。＝（V）Id＝Ud /R＝＝（A）I2＝Id ＝（A） ③晶閘管承受的最大反向電壓為：U2＝100＝（V）考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為：UN＝（2~3）＝283~424（V）具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。時，要求：①作出ud、id、和i2的波形； ②求整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次電流有效值I2； ③考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流?？梢?，兩者的輸出電壓相同，加到同樣的負載上時，則輸出電流也相同。② 當(dāng)單相全波整流電路與單相全控橋式整流電路的觸發(fā)角a 相同時，對于電阻負載：（0~α）期間無晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為0；（α~π）期間，單相全波電路中VT1導(dǎo)通，單相全控橋電路中VTVT4導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓u2相等；(π~π＋α)期間，均無晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為0；(π＋α ~ 2π)期間，單相全波電路中VT2導(dǎo)通，單相全控橋電路中VTVT3導(dǎo)通，輸出電壓等于 u2。① 以晶閘管VT2為例。因為單相全波可控整流電路變壓器二次測繞組中，正負半周內(nèi)上下繞組內(nèi)電流的方向相反，波形對稱，其一個周期內(nèi)的平均電流為零，故不會有直流磁化的問題。時id＝0可解方程得：其平均值為==(A) 此時ud與id的波形如下圖： 2．圖29為具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，問該變壓器還有直流磁化問題嗎？試說明：①晶閘管承受的最大反向電壓為2；②當(dāng)負載是電阻或電感時，其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時相同。~300176。~300176。~180176。因此，在電源電壓u2的一個周期里，以下方程均成立： 考慮到初始條件：當(dāng)wt＝0時id＝0可解方程得：==(A) ud與id的波形如下圖： 當(dāng)α＝60176。時，在電源電壓u2的正半周期晶閘管導(dǎo)通時，負載電感L儲能，在晶閘管開始導(dǎo)通時刻，負載電流為零。時的負載電流Id，并畫出ud與id波形。解：對IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET的優(yōu)缺點的比較如下表：器 件優(yōu) 點缺 點IGBT開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動，驅(qū)動功率小開關(guān)速度低于電力MOSFET,電壓，電流容量不及GTOGTR耐壓高，電流大，開關(guān)特性好，通流能力強，飽和壓降低開關(guān)速度低，為電流驅(qū)動，所需驅(qū)動功率大，驅(qū)動電路復(fù)雜，存在二次擊穿問題GTO電壓、電流容量大，適用于大功率場合，具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，其通流能力很強電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時門極負脈沖電流大，開關(guān)速度低，驅(qū)動功率大，驅(qū)動電路復(fù)雜，開關(guān)頻率低電 力MOSFET開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動功率小且驅(qū)動電路簡單，工作頻率高，不存在二次擊穿問題電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置第3章 整流電路 1. 單相半波可控整流電路對電感負載供電，L＝20mH，U2＝100V，求當(dāng)α＝0176。RCD緩沖電路中，各元件的作用是：開通時，Cs經(jīng)Rs放電，Rs起到限制放電電流的作用；關(guān)斷時，負載電流經(jīng)VDs從Cs分流，使du/dt減小，抑制過電壓。8. 全控型器件的緩沖電路的主要作用是什么？試分析RCD緩沖電路中各元件的作用。GTO驅(qū)動電路的特點是：GTO要求其驅(qū)動電路提供的驅(qū)動電流的前沿應(yīng)有足夠的幅值和陡度，且一般需要在整個導(dǎo)通期間施加正門極電流，關(guān)斷需施加負門極電流，幅值和陡度要求更高，其驅(qū)動電路通常包括開通驅(qū)動電路，關(guān)斷驅(qū)動電路和門極反偏電路三部分。7. IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET的驅(qū)動電路各有什么特點？答：IGBT驅(qū)動電路的特點是：驅(qū)動電路具有較小的輸出電阻，IGBT是電壓驅(qū)動型器件，IGBT的驅(qū)動多采用專用的混合集成驅(qū)動器。6. 如何防止電力MOSFET因靜電感應(yīng)應(yīng)起的損壞？答：電力MOSFET的柵極絕緣層很薄弱，容易被擊穿而損壞。+＞1，兩個等效晶體管過飽和而導(dǎo)通；+＜1，不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。3. 圖143中陰影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波形的電流最大值均為Im，試計算各波形的電流平均值IdIdId3與電流有效值III3。2. 維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？答：維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流，即維持電流。目錄目錄 1第1章 緒論 1第2章 電力電子器件 1第3章 整流電路 4第4章 逆變電路 20第5章 直流直流變流電路 23第6章 交流交流變流電路 30第7章 PWM控制技術(shù) 35第8章 軟開關(guān)技術(shù) 39第9章 電力電子器件應(yīng)用的共性問題 40第10章 電力電子技術(shù)的應(yīng)用 4041第2章 電力電子器件1. 使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）?；颍簎AK0且uGK0。要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。圖143 晶閘管導(dǎo)電波形解：a) Id1==() ImI1== Imb) Id2 ==() ImI2 ==c) Id3== ImI3 == Im4. 上題中如果不考慮安全裕量,問100A的晶閘管能送出的平均電流IdIdId3各為多少？這時，相應(yīng)的電流最大值ImImIm3各為多少?解：額定電流I T(AV) =100A的晶閘管，允許的電流有效值I =157A，由上題計算結(jié)果知a) ， b) , c) Im3=2 I = 314, Id3= Im3=5. GTO和普通晶閘管同為PNPN結(jié)構(gòu)，為什么GTO能夠自關(guān)斷，而普通晶閘管不能？答：GTO和普通晶閘管同為PNPN結(jié)構(gòu)，由P1N1P2和N1P2N2構(gòu)成兩個晶體管VV2,分別具有共基極電流增益和，由普通晶閘管的分析可得，+=1是器件臨界導(dǎo)通的條件。GTO之所以能夠自行關(guān)斷，而普通晶閘管不能，是因為GTO與普通晶閘管在設(shè)計和工藝方面有以下幾點不同：1) GTO在設(shè)計時較大，這樣晶體管V2控制靈敏，易于GTO關(guān)斷；2) GTO導(dǎo)通時的+更接近于1，普通晶閘管+，而GTO則為+，GTO的飽和程度不深，接近于臨界飽和，這樣為門極控制關(guān)斷提供了有利條件；3) 多元集成結(jié)構(gòu)使每個GTO元陰極面積很小，門極和陰極間的距離大為縮短，使得P2極區(qū)所謂的橫向電阻很小，從而使從門極抽出較大的電流成為可能。MOSFET的輸入電容是低泄漏電容，當(dāng)柵極開路時極易受靜電干擾而充上超過20的擊穿電壓，所以為防止MOSFET因靜電感應(yīng)而引起的損壞，應(yīng)注意以下幾點：① 一般在不用時將其三個電極短接；② 裝配時人體、工作臺、電烙鐵必須接地，測試時所有儀器外殼必須接地；③ 電路中，柵、源極間常并聯(lián)齊納二極管以防止電壓過高④ 漏、源極間也要采取緩沖電路等措施吸收過電壓。GTR驅(qū)動電路的特點是：驅(qū)動電路提供的驅(qū)動電流有足夠陡的前沿，并有一定的過沖，這樣可加速開通過程，減小開通損耗，關(guān)斷時，驅(qū)動電路能提供幅值足夠大的反向基極驅(qū)動電流，并加反偏截止電壓，以加速關(guān)斷速度。電力MOSFET驅(qū)動電路的特點：要求驅(qū)動電路具有較小的輸入電阻，驅(qū)動功率小且電路簡單。答：全控型器件緩沖電路的主要作用是抑制器件的內(nèi)因過電壓，du/dt或過電流和di/dt，減小器件的開關(guān)損耗。9. 試說明IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET各自的優(yōu)缺點。和60176。解：α＝0176。在電源電壓u2的負半周期，負載電感L釋放能量，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通。時，在u2正半周期60176。期間晶閘管導(dǎo)通使電感L儲能，電感L儲藏的能量在u2負半周期180176。期間釋放，因此在u2一個周期中60176。期間以下微分方程成立： 考慮初始條件：當(dāng)wt＝60176。答：具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，該變壓器沒有直流磁化的問題。以下分析晶閘管承受最大反向電壓及輸出電壓和電流波形的情況。當(dāng)VT1導(dǎo)通時，晶閘管VT2通過VT1與2個變壓器二次繞組并聯(lián)，所以VT2承受的最大電壓為2。對于電感負載：（α ~ π＋α）期間，單相全波電路中VT1導(dǎo)通，單相全控橋電路中VTVT4導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓u2相等；（π＋α ~ 2π＋α）期間，單相全波電路中VT2導(dǎo)通，單相全控橋電路中VTVT3導(dǎo)通，輸出波形等于 u2。 3．單相橋式全控整流電路，U2＝100V，負載中R＝2Ω，L值極大，當(dāng)α＝30176。解：①ud、id、和i2的波形如下圖：②輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次電流有效值I2分別為Ud＝ U2 cosα＝100cos30176。流過晶閘管的電流有效值為：IVT＝Id∕＝（A）晶閘管的額定電流為：IN＝（~2）∕＝26~35（A）具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。解：注意到二極管的特點：承受電壓為正即導(dǎo)通。在電路中器件均不導(dǎo)通的階段，交流電源電壓由晶閘管平衡。時，要求：① 作出ud、id和i2的波形；② 求整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次側(cè)電流有效值I2；③ 考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。＝(A)Id ＝(Ud－E)/R＝(－60)/2＝9(A)I2＝Id ＝9(A) ③晶閘管承受的最大反向電壓為：U2＝100＝（V）流過每個晶閘管的電流的有效值為：IVT＝Id ∕＝（A）故晶閘管的額定電壓為：UN＝(2~3)＝283~424（V） 晶閘管的額定電流為：IN＝(~2)∕＝6~8（A）晶閘管額定電壓和電流的具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。時求流過器件電流的有效值，并作出ud、id、iVT、iD的波形。解：假設(shè)，當(dāng)負載為電阻時，ud的波形如下： 當(dāng)負載為電感時，ud的波形如下： 8．三相半波整流電路，可以將整流變壓器的二次繞組分為兩段成為曲折接法，每段的電動勢相同，其分段布置及其矢量如圖260所示，此