【正文】 6。因此，二極管承受的電壓不會出現正的部分。 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）具體數值可按晶閘管產品系列參數選取。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?？梢姡瑑烧叩妮敵鲭妷合嗤?，加到同樣的負載上時，則輸出電流也相同。② 當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）期間無晶閘管導通，輸出電壓為0；（α~π）期間，單相全波電路中VT1導通，單相全控橋電路中VTVT4導通，輸出電壓均與電源電壓u2相等；(π~π＋α)期間，均無晶閘管導通，輸出電壓為0；(π＋α ~ 2π)期間，單相全波電路中VT2導通，單相全控橋電路中VTVT3導通，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，正負半周內上下繞組內電流的方向相反，波形對稱，其一個周期內的平均電流為零，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wt＝0時id＝0可解方程得：==(A) ud與id的波形如下圖： 當α＝60176。時，在電源電壓u2的正半周期晶閘管導通時，負載電感L儲能，在晶閘管開始導通時刻，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開關速度高，開關損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅動，驅動功率小開關速度低于電力MOSFET,電壓，電流容量不及GTOGTR耐壓高，電流大，開關特性好，通流能力強，飽和壓降低開關速度低，為電流驅動，所需驅動功率大，驅動電路復雜，存在二次擊穿問題GTO電壓、電流容量大，適用于大功率場合，具有電導調制效應，其通流能力很強電流關斷增益很小，關斷時門極負脈沖電流大，開關速度低，驅動功率大，驅動電路復雜，開關頻率低電 力MOSFET開關速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅動功率小且驅動電路簡單，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2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α＝0176。RCD緩沖電路中，各元件的作用是：開通時，Cs經Rs放電，Rs起到限制放電電流的作用；關斷時，負載電流經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驅動電路的特點是：GTO要求其驅動電路提供的驅動電流的前沿應有足夠的幅值和陡度，且一般需要在整個導通期間施加正門極電流，關斷需施加負門極電流，幅值和陡度要求更高，其驅動電路通常包括開通驅動電路，關斷驅動電路和門極反偏電路三部分。7. IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET的驅動電路各有什么特點？答：IGBT驅動電路的特點是：驅動電路具有較小的輸出電阻，IGBT是電壓驅動型器件，IGBT的驅動多采用專用的混合集成驅動器。6. 如何防止電力MOSFET因靜電感應應起的損壞？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通；+＜1，不能維持飽和導通而關斷。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. 維持晶閘管導通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷？答：維持晶閘管導通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導通的最小電流，即維持電流。目 錄第1章 電力電子器件 1第2章 整流電路 4第3章 直流斬波電路 20第4章 交流電力控制電路和交交變頻電路 26第5章 逆變電路 31第6章 PWM控制技術 35第7章 軟開關技術 40第8章 組合變流電路 42第1章 電力電子器件1. 使晶閘管導通的條件是什么？答：使晶閘管導通的條件是：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。要使晶閘管由導通變?yōu)殛P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值以下，即降到維持電流以下，便可使導通的晶閘管關斷。圖143 晶閘管導電波形解：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，由上題計算結果知a) ， b) , c) Im3=2 I = 314, Id3= Im3=5. GTO和普通晶閘管同為PNPN結構，為什么GTO能夠自關斷，而普通晶閘管不能？答：GTO和普通晶閘管同為PNPN結構，由P1N1P2和N1P2N2構成兩個晶體管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是器件臨界導通的條件。GTO之所以能夠自行關斷，而普通晶閘管不能，是因為GTO與普通晶閘管在設計和工藝方面有以下幾點不同：1) GTO在設計時較大，這樣晶體管V2控制靈敏，易于GTO關斷；2) GTO導通時的+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，這樣為門極控制關斷提供了有利條件；3) 多元集成結構使每個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因靜電感應而引起的損壞，應注意以下幾點：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驅動電路的特點是：驅動電路提供的驅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，關斷時，驅動電路能提供幅值足夠大的反向基極驅動電流，并加反偏截止電壓，以加速關斷速度。電力MOSFET驅動電路的特點：要求驅動電路具有較小的輸入電阻，驅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因過電壓，du/dt或過電流和di/dt，減小器件的開關損耗。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)導通。時，在u2正半周期60176。期間晶閘管導通使電感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VT1導通時，晶閘管VT2通過VT1與2個變壓器二次繞組并聯，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導通，單相全控橋電路中VTVT4導通，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導通，單相全控橋電路中VTVT3導通，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）具體數值可按晶閘管產品系列參數選取。解：注意到二極管的特點：承受電壓為正即導通。在電路中器件均不導通的階段，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值可按晶閘管產品系列參數選取。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，當負載為電阻時，ud的波形如下： 當負載為電感時，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，此時線圈的繞組增加了一些，銅的用料約增加10%，問變壓器鐵心是否被直流磁化，為什么？圖260 變壓器二次繞組的曲折接法及其矢量圖答：變壓器鐵心不會被直流磁化。）由電流流過，流過的電流大小相等而方向相反，故一周期內流過的電流平均值為零，所以變壓器鐵心不會被直流磁化。它們在相位上相差180176。 11．三相半波可控整流電路，U2=100V，帶電阻電感負載，R=5Ω，L值極大，當a=60176。解：①ud、id和iVT1的波形如下圖： ②Ud、Id、IdT和IVT分別如下Ud＝＝100cos60176。 13．三相橋式全控整流電路，U2=100V，帶電阻電感負載，R=5Ω，L值極大，當a=60176。解：①ud、id和iVT1的波形如下： ②Ud、Id、IdT和IVT分別如下Ud＝＝100cos60176。時求Ud、Id與g 的數值，并畫出整流電壓ud的波形。 60176。 最后，作出整流電壓Ud的波形如下： 15．三相半波可控整流電路，反電動勢阻感負載，U2=100V，R=1Ω，L=∞，LB=1mH，求當a=30176。 解：考慮LB時，有：Ud＝－ΔUdΔUd＝3XBId∕2πId＝（Ud－E）∕R 解方程組得：Ud＝（πR ＋3XBE）∕（2πR＋3XB）＝（V）ΔUd＝（V）Id＝（A）又∵－＝2∕U2 即得出= 換流重疊角g ＝ 176。=