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电力电子完整习题解答

17.描述 GTR 的二次击穿特性。 答: GTR 的集电极电压升高至前面所述的击穿电压时,集电极电流迅速增大,这种首先出 现的击穿是雪崩击穿,被称为一次击穿。出现一次击穿后,只要 Ic 不超过与最大允许耗散 功率相对应的限度,GTR 一般不会损坏,工作特性也不会有什么变化。但是实际应用中常 常发现一次击穿发生时如果不有效地限制电流,Ic 增大到某个临界点时会突然急剧上升, 同时伴随着电压的陡然下降,这种现象称为二次击穿。二次击穿常常立即导致器件的永久损 坏,或者工作特性明显衰变,因而对 GTR 危害极大。
4.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 IGT、UGT 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。
夏天工作正常、冬天工作不正常的原因可能是电路提供的触发电流偏小,夏天勉强能触发,到冬天则 就不能满足对触发电流的要求了。冬天正常、夏天不正常的原因可能 是晶闸管的维持电流小,冬天勉强能 关断,到夏天不容易关断;或者,因所选用的晶闸管电压 偏低,到夏天管子转折电压与击穿电压值下降, 而造成硬开通或击穿。
VT6 U(-b) UT(-c)
VT6 U(-b)
UTc
9.图 2-18 中的锯齿波同步移相触发电路的同步环节采用 PNP 晶体管,RC 滤波网络的 移相角为 60º,求:
1)同步信号电 uTa 与对应的晶闸管阳极电压 ua 的相位关系。 2)确定同步变压器的连接组,同时列出晶闸管阳极电压和同步信号电压的对应关系表。 答:
5.型号为 KP100-3,维持电流 IH=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)
答:
图 1-38 习题 5 图
(1)
Id
=
100 50 ×103
=
0.002A =
2mA <
IH
=
4mAபைடு நூலகம்
故不能维持导通
(2)
(3)
I 2 = 220 = 15.56...Id = I 2 /1.57 = 9.9 A > IH 10 2
(1) PNP 管 Ua UT a 同相位 (2) 主变为△/Y-5
故 BT 也选为△/Y-5。 考虑到滤波电路滞后 60°,因此 UTab 滞后 UAB90°,因此同步变压器连接组号为△ /Y-3
元件 阳极电压 同步电压
VT1
VT2
VT3
VT4
VT5
VT6
Ua
U(-c)
Ub
U(-a)
Uc
U(-b)
1)开关 S 闭合前,灯泡不亮;因为晶闸管门极没有正向门极电压,故晶闸管不能导通。 2)开关 S 闭合后灯泡亮;因为此时晶闸管门极加上了正向电压,而 U2 为交流电源,故只有当晶闸管 阳极承受正向电压时,晶闸管才导通,当晶闸管阳极电压为负时,不导通;但在电源为工频交流的情况下, 灯泡表现为始终亮。 3)开关 S 闭合一段时间后,再打开,灯泡不亮;因为当晶闸管阳极电压为负时,即使有正向的门极 电压,也会使晶闸管很快关断(晶闸管关断时间只有约 40us);打开 S 后,即使晶闸管阳极承受正向电压, 但因为门极没有正向电压,故晶闸管也不导通。
第 1 章 习题
3.把一个晶闸管与灯泡串联,加上交流电压,如图 1-37 所示
图 1-37
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。
21.IGBT 有哪些突出优点? 答: IGBT 将 MOSFET 与 GTR 的优点集于一身,既有输入 阻抗高、速度快、热稳定性好、 电压驱动型,又具有通态压降低、高电压、大电流的优点。
22.什么是 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 duce/dt 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 RG 的数值,减小关断时的 duce/dt,以避免出现擎住 现象。
步信号,即U& Tb 。以下类推
T1
T2
T3
T4
T5
T6
Ua
--Uc
Ub
--Ua
Uc
-- Ub
UTb
--UTa UTc
--UTb UTa -- UTc
即:△/Y-3 同步变压器时,UTb UTc UTa 分接 Ua Ub-Uc △/Y-3 同步变压器时,-UTb -UTc -UTa 分接-Ua -Ub --Uc
第 2 章 习题
7.三相全控桥采用带滤波器的正弦波触发器,滤波滞后 60º,同步环节的晶体管采用 NPN 型硅管,主变压器连接组为△/Y-5,同步变压器的连接组为△/Y-3 和△/Y-9,试求各 元件触发电路的同步电压,并列表表示。
答:
正弦波 NPN 管滞后120o ,滤波已有 60o ,故应选滞后U& a 60o 时信号作为U& a 的同
△/Y-3
元件 阳极电压 同步电压
△/Y-9
元件 阳极电压 同步电压
VT1 Ua UTb
VT1 Ua UT(-b)
VT2 U(-c) UT(-a)
VT2 U(-c)
UTa
VT3 Ub UTc
VT3 Ub UT(-c)
VT4 U(-a) UT(-b)
VT4 U(-a)
UTb
VT5 Uc UTa
VT5 Uc UT(-a)
而 UTM = 220 2 = 311V > UR
故不能正常工作
Id=150/1=150A>IH IT=Id=150A<1.57×100=157A 故能正常工作
16.说明 GTO 的关断原理。 答: 普通晶闸管在导通之后即外于深度饱和状态,而 GTO 在导通后只能达到临界饱和,所 以 GTO 门极上加负向触发信号即可关断。
UTa
UT(-c)
UTb
UT(-a)
UTc
UT(-b)
10.三相全控桥的主回路直接由三相电源经进线电抗器直接连到晶闸管(可认为连接组 为 Y/Y-12),同步变压器为△/Y-1,△/Y-7 连接组。触发器采用正弦波同步移相触发电路,
其中同步环节采用 NPN 晶体管,RC 滤波,滤波后相位滞后 30º,变流器要求能整流与逆变
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