電力電子技術(shù)基礎(chǔ)作業(yè)答案

1、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)第一次作業(yè)1. 電力電子技術(shù)的概念答：電力電子技術(shù)一一使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)，即應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子 技術(shù)。2. 電力電子技術(shù)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系答：（1）與電力學(xué)（電氣工程）的關(guān)系電力電子技術(shù)廣泛用于電氣工程中，高壓直流輸電，靜止無(wú)功補(bǔ)償，電力機(jī)車牽引，交BL流電 力傳動(dòng)、電解、電鍍、電加熱、高性能交直流電源，國(guó)內(nèi)外均把電力電子技術(shù)歸為電氣工程的一個(gè) 分支。電力電子技術(shù)是電氣工程學(xué)科中最為活躍的一個(gè)分支。（2）與電子學(xué)（信息電子學(xué)）的關(guān)系都分為器件和應(yīng)用兩人分支。器件的材料、工藝基本相同，采用微電子技術(shù)。應(yīng)用的理論基礎(chǔ)、 分析方法、分析軟件也基本相同。信息電子

2、電路的器件可工作在開關(guān)狀態(tài)，也可工作在放人狀態(tài)； 電力電子電路的器件一般只工作在開關(guān)狀態(tài)。二者同根同源。（3）與控制理論（自動(dòng)化技術(shù)的關(guān)系控制理論廣泛用于電力電子系統(tǒng)中。電力電子技術(shù)是弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)，是弱電和強(qiáng)電的接門： 控制理論是這種接I 1的有力紐帶。電力電子裝置是口動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)元件和重要支撐技術(shù)。3. 電力電子技術(shù)的應(yīng)用答：（1）一般工業(yè)：交直流電機(jī)、電化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)。（2）交通運(yùn)輸：電氣化鐵道、電動(dòng)汽車、航空、航海。（3）電力系統(tǒng):高壓直流輸電、柔性交流輸電、無(wú)功補(bǔ)償。（4）電子裝置電源:為信息電子裝置提供動(dòng)力。（5）家用電器：“節(jié)能燈”、變頻空調(diào)。（6）其他:UPS、航天飛

3、行器、新能源、發(fā)電裝置。電力電子技術(shù)基礎(chǔ)第二次作業(yè)1使晶閘管導(dǎo)通及維持晶閘管導(dǎo)通的條件分別是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）。或：Uak。 且Uck>0。維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘信的電流人丁能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流，即維持電 流。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(guò)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。2.如何防止電力MOSFET因靜電感應(yīng)引起的損壞？答：電力MOSFET的柵極絕緣層很薄弱，容易被擊穿而損壞。MOSFET的輸入電

4、容是低泄漏電容， 當(dāng)柵極開路時(shí)極易受靜電干擾而充上超過(guò)20的擊穿電壓，所以為防止MOSFET因掙電感應(yīng)而引起 的損壞，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 一般在不用時(shí)將其三個(gè)電極短接： 裝配時(shí)人體、工作臺(tái)、電烙鐵必須接地，測(cè)試時(shí)所有儀器外殼必須接地： 電路中，柵、源極間常并聯(lián)齊納二極管以防止電壓過(guò)高 漏、源極間也要采取緩沖電路等措施吸收過(guò)電樂。3.試說(shuō)明IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET各自的優(yōu)缺點(diǎn)。答:IGET、GTR、GTO和電力MOSFET各自的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如卜表:器件優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)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(dòng)，驅(qū) 動(dòng)功率小開關(guān)速度低于

5、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(qiáng)，飽和壓降低開關(guān)速度低，為電流驅(qū)動(dòng)，所需驅(qū)動(dòng) 功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，存在二次擊 穿問題GT0電壓、電流容量人，適用于 人功 率場(chǎng)介JI仃電*閘制效應(yīng),其通 流能力很強(qiáng)電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時(shí)門極負(fù)脈 沖電流人，開關(guān)速度低，驅(qū)動(dòng)功率大， 馳動(dòng)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(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路 簡(jiǎn)單，工作頻率高，不存在一次擊 穿問題電流容量小，耐壓低，一般只適用于 功率不超過(guò)】0kW的電力電子裝豐4.單相半波可控整流電路對(duì)電感負(fù)載供電，L=20mH, U2 =

6、100V,求當(dāng)a =0。和60°時(shí)的負(fù)載電 流Id,并畫出nd與Id波形。答：a=0時(shí)，在電源電壓g的止半周期晶閘管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電感L儲(chǔ)能，在晶閘管開始導(dǎo)通時(shí)刻, 負(fù)戟電流為零。在電源電壓的負(fù)半周期，負(fù)我電感L釋放能量，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通。因此，在電源 電壓U?的一個(gè)周期里，以下方程均成立：!厶 A= 41U. sindt 考慮到初始條件：當(dāng)血=0時(shí)id = 0,可解方程得5 = (i-cosajt)COLi廠命畔QyosMS卑=2ceLW與id的波形圖如下：當(dāng)a =60°時(shí)，在業(yè)正半周期60° 180°期間晶閘管導(dǎo)通使電感L儲(chǔ)能，電感L儲(chǔ)藏的能量 在u2負(fù)

7、半周期180° 300°期間釋放，因此在g個(gè)周期中60°300。期間以下微分方程成立：>L-= 41U. sincctdt考慮到初始條件：當(dāng)血= 60。時(shí) = 0,可解方程得1 )QOSCfJt I 2-cosat 水血）/其平均值為= 1=11.25(4)2mL此時(shí)Ud與Ld的波形圖如25單相橋式全控整流電路，U2=100V,負(fù)載中R=2Q, L值極大，反電勢(shì)E=60Vt當(dāng)a=30°時(shí)，要 求：a作出S id和12的波形；b求整流輸出平均電壓5、電流1“變壓器二次側(cè)電流有效值【2；C考慮安全裕童，確定晶閘管的額定電壓和額定電流答:b、整流輸出平均電壓w、電流a變壓器二次側(cè)電流"有效值分別為:R4 = C=9(A)u(l = 0.9m2 cosa= 0.9xl00xcos30° = 77.97(4) _(")_(77.9760)=9c、帖閘管承受的垠人反向電壓為:伍2 = 100邁=141. 4（K）流過(guò)每個(gè)晶閘