電力電子技術(shù)第2章-習(xí)題---答案

1、電力電子技術(shù)第2章-習(xí)題-答 案班級姓名學(xué)號第2/9章電力電子器件課后復(fù)習(xí)題第1部分：填空題1. 電力電子器件是直接用于 _主_電路中，實現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。2. 主電路是在電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān) 電能變換或控制任務(wù)的電路。3. 電力電子器件一般工作在開關(guān)_狀態(tài)。4. 電力電子器件組成的系統(tǒng)，一般由 控制電路、驅(qū)動電路_、_主電路三部分組成，由于電路中存在電壓和電流的過沖，往往需添加-保護電路_。5. 按照器件能夠被控制的程度，電力電子器件可分為以下三類：一不可控器件_、半控型器件和全控型器件_。6 按照驅(qū)動電路信號的性質(zhì)，電力電子器件可分為以下分為兩類：電流驅(qū)動型和 電 壓

2、驅(qū)動型。7. 電力二極管的工作特性可概括為 _單向?qū)щ娦訽。8. 電力二極管的主要類型有普通二極管、快恢復(fù)二極管、肖特基二極管。9. 普通二極管又稱整流二極管多用于開關(guān)頻率不高 ,一般為1K_Hz以下的整流電路。 其反向恢復(fù)時間較長，一般在 5 s_以上。10. 快恢復(fù)二極管簡稱快速二極管，其反向恢復(fù)時間較短，一般在_5 s 以下。11. 肖特基二極管的反向恢復(fù)時間很短,其范圍一般在_ 1040n之間。12. 晶閘管的基本工作特性可概括為：承受反向電壓時，不論是否觸發(fā)晶閘管都不會導(dǎo)通；承受正向電壓時，僅在門極正確觸發(fā)情況下，晶閘管才能導(dǎo)通；晶閘管一旦導(dǎo) 通，門極就失去控制作用。要使晶閘管關(guān)斷，

3、只能使晶閘管的電流降至維持電流以下_。13. 通常取晶閘管的UDrm和URrm中較小的標值作為該器件的額定電壓。選用時，一般取為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓23 _倍。14. 使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流稱為 _維持電流_。晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后，能維持導(dǎo)通所需的最小電流稱為 _擎住電流。對同一晶閘管來說，通常I L約為I H的稱為一24倍。15. 晶閘管的派生器件有：快速晶閘管_、_雙向晶閘管_、_逆導(dǎo)晶閘管_、_光控晶閘管_。16. 普通晶閘管關(guān)斷時間數(shù)百微秒，快速晶閘管數(shù)十微秒，高頻晶閘管_ 10微秒左右。 高頻晶閘管的不足在于其電壓和電流定額不易做高。17. 雙向

4、 晶閘管可認為是一對反并聯(lián)聯(lián)接的普通晶閘管的集成。18. 逆導(dǎo)晶閘管是將_晶閘管_反并聯(lián)一個二極管_制作在同一管芯上的功率集成器件。19. 光控晶閘管又稱光觸發(fā)晶閘管，是利用一定波長的光照信號 _觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管。光觸發(fā)保證了主電路與控制電路之間的 絕緣_，且可避免電磁干擾的影響。20. GTO的多元結(jié)構(gòu)是為了便于實現(xiàn)門極控制關(guān)斷而設(shè)計的。21. GTO勺開通控制方式與晶閘管相似，但是可以通過在門極施加負的脈沖電流_使其關(guān)斷。22. GTO導(dǎo)通過程與普通晶閘管一樣，只是導(dǎo)通時飽和程度 較淺亠 導(dǎo)通時管壓降較高_。23. GTO最大可關(guān)斷陽極電流與門極負脈沖電流最大值I GM之比稱為_電流關(guān)斷增

5、益_，該值一般很小，只有 _5 左右，這是GTO的個主要缺點。24. GTF導(dǎo)通的條件是：集電結(jié)正向偏置 _且基極施加驅(qū)動電流_。25. 在電力電子電路中 GTR工作在開關(guān)狀態(tài)，在開關(guān)過程中，在飽和區(qū)和截止區(qū)之 間過渡時，要經(jīng)過放大區(qū)。26. 電力MOSFE導(dǎo)通的條件是：漏源極間加正電_且_柵源極間加大于開啟電壓的正電壓 _。27. 電力MOSFE的漏極伏安特性中的三個區(qū)域與 GTF共發(fā)射極接法時的輸出特性中的三個區(qū)域有對應(yīng)關(guān)系，其中前者的截止區(qū)對應(yīng)后者的 _截止區(qū)_、前者的飽和區(qū)對應(yīng)后者的_ 放大區(qū)_、前者的非飽和區(qū)對應(yīng)后者的_放大區(qū)_。28. 電力MOSFE的通態(tài)電阻具有 _正 _溫度系數(shù)

6、。29.IGBT是由_MOSFET _和GTR_兩類器件取長補短結(jié)合而成的復(fù)合器件。30.IGBT導(dǎo)通的條件是：集、射極間加正電_且_柵、射極間加大于開啟電壓的正電壓 _。31. IGBT的輸出特性分為三個區(qū)域，分別是：_正向阻斷區(qū)，有源一區(qū)和飽和區(qū)。IGBT的開關(guān)過程，是在 正向阻斷區(qū)和飽和區(qū)之間切換。32.IGCT由_ IGBT _和GTO兩類器件結(jié)合而成的復(fù)合器件，目前正在與IGBT等新型器件激烈競爭，試圖最終取代 _ GTO _ 在大功率場合的位置。33. 將多個電力電子器件封裝在一個模塊中，稱為 功率模塊_。34. 與單管器件相比，功率模塊的優(yōu)點是：體積小_成本低、可靠性高一。35.

7、 功率集成電路將功率器件與邏輯、控制、保護、傳感、檢測、自診斷 一等信息電子電路制作在同一芯片上。36. 功率集成電路實現(xiàn)了 _電能_和信息的集成，成為機電一體化的理想接口。37. 按照載流子參與導(dǎo)電的情況，可將電力電子器件分為：單極型、雙極型和_混合型（復(fù)合型）三類。38. 在如下器件：電力二極管（Power Diode）、晶閘管（SCR、門極可關(guān)斷晶閘管（GTO、 電力晶體管（GTR、電力場效應(yīng)管（電力 MOSFET、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）中，屬于不可控器件的是 _電力二極管,屬于半控型器件的是 _SC ,屬于全控型器件的是藥O, GTR,電力MOSFET, IGBT 屬于單極型電

8、力電子器件的有 電力MOSFET , 屬于雙極型器件的有電力二極管，SCR ,GTO, GTR 屬于復(fù)合型電力電子器件得有IGBT ,在可控的器件中，容量最大的是 _ IGBT , 工作頻率最高的是 電力MOSFET ,屬于電壓驅(qū)動的是 _電力MOSFET, IGBT ,屬于電流驅(qū)動的是 二SCR, GTO, GTR39.畫出下面電力電子器件的電氣符號。電力二極管晶閘管 GTO GTR電力場效應(yīng)管IGBTAAZ/5zKK二極管o ro型 GTR N溝igMOSFET N-IGBT第2部分：簡答題1. 電力電子器件是如何定義和分類的？同處理信息的電子器件相比，它的特點是什么？答：電力電子器件是直

9、接用于主電路中， 實現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。 它分為電真 空器件和半導(dǎo)體器件（主要是硅半導(dǎo)體）。電力半導(dǎo)體器件按照控制程度可分為不控型器件， 半控型器件，全控型器件。按驅(qū)動電路：電流驅(qū)動型，電壓驅(qū)動型。電力電子器件同處理信息的電子器件相比，它的特點是：1）處理電功率的能力一般遠大于處理信息的電子器件。2）電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。3）電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。4）電力電子器件自身的功率損耗遠大于信息電子器件，一般都要安裝散熱器。2. 使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答：晶閘管導(dǎo)通的條件有2個，缺一不可，即：1 ）陽極與陰極之間加上正向電壓；2 ）門極與陰極之間加上適當(dāng)?shù)?/p>

10、正向電壓。3. 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：晶閘管導(dǎo)通的條件是陽極電流大于維持電流。使陽極電流小于維持電流才能使晶閘 管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷4. GT0和普通晶閘管同為PNPN吉構(gòu)，為什么GTO能夠自關(guān)斷，而普通晶閘管不能？粘（JTO和曾逋品閘管同為PNPN給構(gòu)，由PiKiP；和NlPjN：構(gòu)成兩不晶體管Vr %分 別只冇it堆極電和a屮由普逋殆閘幣的分析可冰a.+a.-l是器件臨界導(dǎo)通 的第件。碼十兩個等&晶休ff過飽和獅導(dǎo)通f不能雅持飽和導(dǎo)通仙關(guān)斷.GTOZ所以能夠dfrX斷*而艸適冊閘許不能.足同為GTO與泮通顯閘秤拆設(shè)訃和 工藝方面冇以下兒點不同；1）GT

11、O在設(shè)計時aMk,這樣晶休管幻控制靈敏，易于GTO關(guān)斷：2）GTO導(dǎo)通時的口嚴並出接近T- L 晶閘 1.15而GTO則為 %+口嚴g GTCJ的辿利風(fēng)度不孤接近丁臨界飽和.這樣為門極控制關(guān)斷扱供仃利 條怡3）芬元集成結(jié)構(gòu)使邯個GTO元陰極血枳很小門極和叨極同的肚離大為縮矩，使得 內(nèi)極區(qū)所鉗的櫃向電陽很小.從而使從門扱抽出較大的電流成為可能5. 試說明IGBT、GTR GTO和電力MOSFE各自的優(yōu)缺點。解：對1GBT. GTR. GTO和電）MOSFET的優(yōu)缺點的比較如卜衣當(dāng)件憂點缺點ICiBT開關(guān)速度高，開黃損耗小.紅竹耐脈 沖電遺沖擊的能力.通卷壓降較低. 輸入陰抗高，為電；）朋動駆動功

12、率開尖速度低F41JJ mospe丁.電斥，電謊容抵下及OTOJTK耐壓高電流大+開關(guān)特性好.通流 能力強，飽和壓陽氐開其翅虞低.為電濟呱動崩需 羽動功率大*狠動電路復(fù)雜，存 在二次擊穿紂題CiTO電電流容雖大.適用丁大功率場 合，具有電導(dǎo)調(diào)制做屁.奧通流能力 很強電流冀斷章盤根小.關(guān)斷忖門檯 負脈沖電謊大.幵關(guān)速度低.聊 動功寧大.驅(qū)動電林復(fù)樂開關(guān) 頻率低電力MOSFET開共速度快輸入熱植崔性 好.所需驅(qū)動功率小且腿動電路商 單，丁作頻隼商丫不存在二次擊穿問吐流容雖小.附爪低.一鏗貝適 用于助率不盤1過10kW的電力電 子裝亀第3部分：計算題1.晶閘管在單相正弦有效值電壓220V時工作,若考

13、慮晶閘管的安全裕量，其電壓定額應(yīng)選多大？答：考慮2倍安全裕量，有Utm 2,2 220622V,故選電壓定額為700V。2流經(jīng)晶閘管的電流波形如題圖1所示，其電流最大值為Im。試計算電流波形的平均值、有效 值。若取安全裕量為2,問額定電流為100A的晶閘管，其允許通過的電流平均值和最大值 為多少？耳*対題圖盍疑晶閘骨的電硫波形2解，設(shè)電流換形最夫值為丁1J斤T平均值為： = I - ,sin= cos- r=4ZA.3.題圖2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,試計算各圖波形的電流平均值Id1、Id2、Id3與電流有效值丨3、13、13。如果不考慮安全裕量，問 100A的晶閘管能送出的最大平均電流Id1、Id2、Id3為多少？這時，相應(yīng)的電流最大值Im1、 I m2、I m3為多少？+ 1)0.2717 人解：a) /di= C /_ sin told(o)l)=(0.4767 /m2m j72 兀 22 J土匸匕 sintat)2