RTM U V U >==3112220电力电子技术必做习题解答第1章1. 1．把一个晶闸管与灯泡串联，加上交流电压，如图1-37所示 问：（1）开关S 闭合前灯泡亮不亮？（2）开关S 闭合后灯泡亮不亮？（3）开关S 闭合一段时间后再打开，断开开关后灯泡亮不亮？原因是什么？答：（1）不亮；（2）亮；（3）不亮，出现电压负半周后晶闸管关断。

2. 2．在夏天工作正常的晶闸管装置到冬天变得不可靠，可能是什么现象和原因？冬天工作正常到夏天变得不可靠又可能是什么现象和原因？答：晶闸管的门极参数I GT 、U GT 受温度影响，温度升高时，两者会降低，温度升高时，两者会升高，故会引起题中所述现象。

3．型号为KP100-3，维持电流I H ＝4mA 的晶闸管，使用在如图1-38电路中是否合理？为什么？（分析时不考虑电压、电流裕量）(a) (b) (c)图 1-38 习题5图3.答：（1）故不能维持导通（2）而 故不能正常工作（3）I d =150/1=150A>I HI T =I d =150A<1.57×100=157A 故能正常工作4．什么是IGBT 的擎住现象？使用中如何避免？答：IGBT 由于寄生晶闸管的影响，可能是集电极电流过大（静态擎住效应），也可能是d u ce /d t 过大（动态擎住效应），会产生不可控的擎住效应。

实际应用中应使IGBT 的漏极电流不超过额定电流，或增加控制极上所接电阻R G 的数值，减小关断时的d u ce /d t ，以避免出现擎住现象。

mAI mA A I H d 42002.010501003=<==⨯=Hd I A I I I >====9.957.1/...56.1521022022第2章1．出图2-57中①～⑨各保护元件及VD F、Ｌd的名称及作用。

（LJ为过流继电器）图2-57 三相桥式整流电路的保护1.答：（1）交流进线电抗器限流、限d u/d t和d i/d t（2）压敏电阻过压保护（3）交流侧阻容保护过压保护（4）桥臂电感限d u/d t (由元件换流引起）、d i/d t（5）快熔过流保护（6）过压保护电容限制关断过电压对元件的损害（7）抑振电阻防止L、C振荡，限制电容放电电流（8）直流侧压敏电阻直流侧过压保护（9）过流继电器过流时，继电器开路，保护主电路（10）VD F续流二极管为负载电路提供通路，过压保护（11）L d平波电抗器防止直流电流波动（断流）2．GTR、IGBT等过流保护中，为何要采用检测集射极电压作为保护基准？答：检测集射极电压U ce作为过流保护原则，在相同的相对测量误差下，工作点的移动最少，结果较准确3．GTR、P-MOSFET、IGBT吸收电路的基本结构如何？其减少被保护器件开关损耗的机理如何？答：缓冲电路的功能包括抑制和吸收二个方面。

下图为电路的基本结构，串联的L S用于抑制d i/d t的过量，并联的C S通过快速二极管V D充电，吸收器件上出现的过电压能量，由于电容电压不会跃变，限制了重加du/dt。

当器件开通时C S上的能量经R S泄放。

对于工作频率较高、容量较小的装置，为了减少损耗，可将图(a)的RLCD电路简化为图(b)的形式。

这种由RCD网络构成的缓冲电路普遍用于GTR、GTO、电力MOSFET 及IGBT等电力电子器件的保护。

（a）(b)第3章1、某电阻负载要求（0～24）V 直流电压，最大负载电流I d ＝30A ，采用单相半波可控整流电路。

如交流采用220V 直接供电与用变压器降至60V 供电是否都满足要求？试比较两种方案的晶闸管导通角、额定电压、额定电流、整流电路功率因数以及对电源要求的容量。

答：(1) 220V 供电21c o s 0.45,2d U U +Φ= 1cos 240.452202α+=⨯⨯121α=18059θα⇒=-=23084.1()d I A ===2()(1.52)80.35107.13()1.57T A V I I A ==→～220311()TM U V ==(23)622.3933.4()R TM U U V ==→～cos 0.3105Φ===12222084.118502()18.5()S U I VA KVA ==⨯==（2）60V 供电1cos 240.45602α+=⨯⨯38.9α=180141.1θα⇒=-=23051.37()d I I A ===2()(1.52)49.164.4()1.57T AV I I A ==→～6084.85()TM U V ==(23)169.7254.6()R TM U U V ==→～cos 0.685Φ===1226051.373082() 3.082()S U I VA K VA ==⨯==2. 答：（1）无续流二极管U d = 0.9U 2cos α= 0.9×220×cos60º = 99 V I d = U d /R d = 99/4 =24.75 A (2) 有续流二极管V U U d 5.148260cos 12209.02cos 19.02=+⨯⨯=+=αI d = U d /R d =37.125 AA I I d dT 33.1237360601802=⨯-=-=παπA I I d T 34.2137360601802=⨯-=-=παπA I I d dT 33.12371806022=⨯==παA I I d T 34.21371806022=⨯==πα3、三相半波可控整流电路，大电感负载，U 2＝220V ，R d ＝10Ω，求α＝45°时直流平均电压U d ，晶闸管电流平均值及有效值，并画出输出直流电压u d 及晶闸管电流i T 波形。

答：U d = 1.17U 2cos α ＝ 1.17×220×cos45º = 182 VI d = U d /R d = 182/10 = 18.2 A I dT = I d /3 = 18.2/3 = 6.1 AA 5.1032.183II d T ===4.上题如负载两端并接续流二极管，此时直流平均电压U d 及直流平均电流I d 多少？晶闸管及续流二极管的电流平均值及有效值各多少？并画出输出直流电压u d ，晶闸管及续流二极管电流波形。

答：V U U d 9.186)]4530cos(1[220675.0)]6cos(1[675.02=++⨯⨯=++=απA R U I d d d 69.18==A I I I d d dT 45.536045150360150=-=-=αA I I d T 1.10360150=-=αA I I d dDF 34.2360)30(3=-=αA I I d DF 6.6360)30(3=-=α5、三相桥式全控整流电路对电阻—电感—反电势负载供电。

E ＝200V ，R d ＝1Ω，L d 数值很大，U 2＝220V ，α＝30°，当(1) L B ＝0；（2）L B ＝1mH 时，分别求U d 、I d 和换流重叠角μ。

答：（1）22.34cos 2.34220cos 60257.5()2B d d mX U U I V απ=-=⨯⨯=/257.5/157.5()d d d I U R A ===0μ=（2）33257.5257.510314257.50.3d d d d U U I I π-=-∆=-⨯⨯=-200d d d d U E I R U I -=⇒=+ 257.520044.23()1.3d I A -==200244.23()d d d U I R V =+=3cos cos()0.0515sind B d I X mααμπ--+===cos(60)0.50.0515μ+=-63.3660 3.36μ=-=6、三相半波可控整流电路带电阻性负载，a 相晶闸管VT 1触发脉冲丢失，试画出α＝15°及α＝60°时的直流电压u d 波形，并画出α＝60°时b 相VT 2管两端的电压u T2波形。

答：7、图3-39中的两个电路，一个工作在整流—电动机状态，另一个工作在逆变—发电机状态。

试求(1) 画出U d ，E ，i d 的方向；(2) 说明Ｅ与U d 的大小关系； (3) 当α与β的最小值均为30°，控制角α的移相范围。

7.答： （1）整流—电动机 逆变—发电机（2） U d > E E > U d （3）30°～150°8、三相半波逆变电路，U 2＝100V ，E ＝30V ，R d ＝1Ω，L d 足够大，保证电流连续。

试求α＝90°时I d ＝？如若β＝60°时，I d ＝？为什么？8.答：（1）U d = 1.17U 2cos α = 1.17×220×cos90º = 0 V A RU E I dd 30=-=(2) U d = -1.17U 2cos β = 1.17×100×cos60º = -58.5 V E U d > ，故不满足逆变条件 I d = 0第4章1．直流—直流（DC —DC ）变换有哪几种控制方式？它们又是如何具体实现的？ 1.答：控制方式有：2．简述Boost-Buck 变换电路与C úk 变换电路的异同点。

答：（1）C úk 变换电路输入电源电流和输出负载电流均连续，脉动小，有利于滤波（2）C úk 变换电路借助电容传递能量，Boost-Buck 变换电路借助电感传递能量，故C úk 变换电路的电容器C 中的脉动电流大，要求电容量大。

(3)C úk 变换电路VT 导通时要流过电感L 1和L 2的电流，故功率开关的峰值电流大。

(4)Boost-Buck 变换电路与C úk 变换电路功能相同，两者都是升降压变换器。

第5章1．阐述和区分：1）有源逆变和无源逆变；2）逆变与变频；3）交—直—交变频和交—交变频。

1.答：(1)将直流电逆变成电网频率的恒频率交流并输送给电网的称为有源逆变。

将直流电逆变成频率可变的交流电并直接提供给用电负载，称为无源逆变。

(2)只有无源逆变才能实现变频，但无源逆变不等于变频，变频是指将一种频率的交流电转化成另一种频率的交流电的过程(3)交—直—交变频将一种频率的交流经整流变换成直流，再经无源逆变变换成频率可变的交流。

交—交变频是将一种频率的交流电转换成另一种频率的交流电。