電力電子試題

一、 填空題1電力二極管的主要類型有普通二極管，（快恢復(fù)二極管）和（肖特基二極管）。8、晶閘管是一種既具有（開關(guān)作用），又具有（整流作用）的大功率半導(dǎo)體器件。9、晶閘管有三個(gè)電極，分別是（陽極），（陰極）和門極或柵極。10、晶閘管有三個(gè)電極，分別是陽極，（陰極）和（門極或柵極）。11、晶閘管的正向特性又有（阻斷狀態(tài)）和（導(dǎo)通狀態(tài)）之分。12、半控型電力電子器件控制極只能控制器件的（導(dǎo)通），而不能控制器件的（關(guān)斷）。13、電流的波形系數(shù)Kf指（電流有效值）和（電流平均值）比值。14、電力晶體管是一種（耐高壓）、（大電流）的雙極型晶體管。15、電力晶體管的安全工作區(qū)分為（正偏安全工作區(qū)）和（反偏安全工作區(qū)）。16、雙向晶閘管有兩個(gè)（主）電極和一個(gè)（門）極。17、雙向晶閘管有（1+觸發(fā)方式），（I-觸發(fā)），III+觸發(fā)和III-觸發(fā)。18、IGBT的保護(hù)有（過電流保護(hù)），過電壓保護(hù)和（過熱保護(hù)）。19、降壓變換電路的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為（Uo=DUd），升壓變換電路的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為（Uo=Ud/（1-D））。20、全控型電力電子器件控制極既能控制器件的（導(dǎo)通），也不能控制器件的（關(guān)斷）。21、電力器件的換流方式有（器件換流），（電網(wǎng)換流），負(fù)載換流和脈沖換流。22、負(fù)載換流式逆變電路分為（并聯(lián)諧振式），（串聯(lián)諧振式）。23、按照穩(wěn)壓控制方式，直流變換電路可分為（脈沖寬度調(diào)制）和（脈沖頻率調(diào)制）。24、在脈沖頻率調(diào)制工作方式下，維持（ton不變），改變（Ts）。二、 在脈沖寬度調(diào)制工作方式下，維持（Ts不變），改變（ton）。26、降壓直流變換電路輸出電壓為（Uo=DUd），輸出電流為（Io=Id/D）。27、GTO在門極（正脈沖電流觸發(fā)下）導(dǎo)通，在門極（負(fù)脈沖電流觸發(fā)下）關(guān)斷。28、晶閘管交流測過電壓分為（交流側(cè)操作過電壓）和（交流測浪涌過電壓）。29、在單相半波整流電路中，晶閘管所承受的最大電壓為（Utm=21/2U2），其最大輸出電壓為（Ud=0.45U2）。30、單相半波可控整流電路當(dāng)控制角越大，波形系數(shù)（越大），輸出電壓平均值（越?。?1、在單相全波整流電路中，晶閘管所承受的最大電壓為（Utm=221/2U2），其最大輸出電壓為（Ud=0.9U2）。32、單相半波帶大電感負(fù)載加續(xù)流二極管的可控整流電路中，流過晶閘管的電流平均值為（Id=（門一a）Id/2n），有效值為（IT=Id【（n—a）/2n】1/2）。33、單相半波帶大電感負(fù)載加續(xù)流二極管的可控整流電路中，流過續(xù)流二極管的電流平均值為（I=（n+a）I/2n），有效值為（I=I【（n+a）/2n】1/2）。d d Td三、 單相橋式大電感負(fù)載的可控整流電路，流過每一個(gè)晶閘管的電流平均值為（I=I/2），有效值為（I=I/21/2） 35單相全控橋整流電路電阻性負(fù)載整流輸出dTd， Td 。 、電壓平均值為（Ud=0.9U2（1+cosa）/2），而帶大電感性負(fù)載時(shí)輸出電壓平均值為（Ud=0.9U2cosa）。36單相半控橋帶大電感負(fù)載接續(xù)流二極管時(shí)，流過晶閘管的、電流平均值為（IdT=（門—a）Id/2n），有效值為（IT=Id【（n—a）/2n】1/2）。四、 三相全控橋整流電路帶大電感負(fù)載時(shí)，輸出電壓平均值為（2.34U2cosa），晶閘管承受的最大電壓為（61/2U2）。38、單結(jié)晶體管從截止區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)阻區(qū)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)為（峰點(diǎn)），該點(diǎn)的電壓為（Up=nubb+UD）。五、 在升降壓變換電路中，當(dāng)0.5<D<1時(shí)為（降壓）變換電路，當(dāng)0<D<0.5時(shí)為（升

壓）變換電路。40、庫克變換電路的輸出電壓為（Uo=-DUd/（1-D）），輸出電流為（Io=-（1-D）Id/D）。41、根據(jù)輸入直流電源特點(diǎn)，逆變電路分為（電壓型）和（電流型）逆變電路。42、根據(jù)換流方式，逆變電路分為負(fù)載換流型、（脈沖換流型）和（自換流型）逆變電路。43、常用的均流措施有（電阻均流）和（電抗均流）兩種。44、單結(jié)晶體管的負(fù)阻特性是指（峰點(diǎn)）和（谷點(diǎn)）之間的特性。45、PWM逆變電路有（異步調(diào)制）和（同步調(diào)制）兩種控制方式。46、有源逆變主要用于（直流電機(jī)的可逆調(diào)速）、（繞線型異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速）和高壓直流輸電以及太陽能發(fā)電等。三、名詞解釋（每題4分，共12分）晶閘管的額定電壓：門極斷開（Ig=0），元件處在額定結(jié)溫時(shí)，正向陽極電壓為正向阻斷不重復(fù)峰值電壓UDSM（此電壓不可連續(xù)加壓）的80%所對(duì)應(yīng)的電壓稱為正向重復(fù)峰值電壓UDRM（此電壓可重復(fù)施加，其重復(fù)頻率為50Hz，每次持續(xù)時(shí)間不大于10ms）。元件承受反向電壓時(shí)，陽極電壓為反向不重復(fù)峰值電壓URSM的80%所對(duì)應(yīng)的電壓，稱為反向重復(fù)峰值電壓URRM。晶閘管銘牌標(biāo)注的額定電壓，通常取與中的最小值，然后取標(biāo)準(zhǔn)系列。晶閘管的額定電流：在環(huán)境溫度為400和規(guī)定的冷卻條件下，晶閘管在電阻性負(fù)載導(dǎo)通角不小于1700的單相工頻正弦半波電路中，當(dāng)結(jié)溫穩(wěn)定且不超過額定結(jié)溫時(shí)，所允許的最大通態(tài)平均電流，稱為額定通態(tài)平均電流，用IT（AV；）表示，將此電流按表1.2.4（見后）所示的晶閘管標(biāo)準(zhǔn)電流系列取相應(yīng)的電流等級(jí)，稱為元件的額定電流。3、動(dòng)態(tài)平均電壓（管壓降）：在規(guī)定的環(huán)境溫度、標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，當(dāng)元件流過正弦半波的額定電流平均值和處于穩(wěn)定結(jié)溫時(shí)，元件陽極與陰極之間電壓降的平均值稱為通態(tài)平均電壓。4、維持電流：在室溫下門極斷開時(shí)，元件從較大的通態(tài)電流降至剛好能保持導(dǎo)通的最小陽極電流為維持電流。5、掣住電流：在晶閘管加上觸發(fā)電壓，當(dāng)元件從阻斷狀態(tài)剛好轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)就去除觸發(fā)電壓，此時(shí)要保持元件導(dǎo)通所需要的最小陽極電流稱為掣住電流。6、晶閘管斷態(tài)電壓臨界上升率：晶閘管的結(jié)在阻斷狀態(tài)下相當(dāng)于一個(gè)電容，若突加一正向陽極電壓，便會(huì)有一個(gè)充電電流流過結(jié)面，該充電電流經(jīng)靠近陰極的PN結(jié)時(shí)，產(chǎn)生相當(dāng)于觸發(fā)電流的作用，如果這個(gè)電流過大，將會(huì)使元件誤觸發(fā)導(dǎo)通，因此對(duì)晶閘管必須規(guī)定允許的最大斷態(tài)電壓上升率。我們把在規(guī)定條件下，晶閘管直接從斷態(tài)轉(zhuǎn)換到通態(tài)的最大陽極電壓上升率稱為斷態(tài)電壓臨界上升率。7、GTR的二次擊穿：處于工作狀態(tài)的GTR，當(dāng)其集電極反偏電壓UCE逐漸增大到最大電壓定額buceo時(shí)，集電極電流急劇增大（雪崩擊穿），但此時(shí)集電結(jié)的電壓基本保持不變，這叫做一次擊穿。發(fā)生一次擊穿時(shí)，如果有外接電阻限制電流Ic的增大，一般不會(huì)引起GTR的特性變壞。如果繼續(xù)增大UCE，又不限制Ic的增長，當(dāng)Ic上升到A點(diǎn)（臨界值）時(shí)，UCE突然下降，而Ic繼續(xù)增大（負(fù)阻效應(yīng)），這個(gè)現(xiàn)象稱為二次擊穿。8、GTR安全工作區(qū)：是指在輸出特性曲線上GTR能夠安全運(yùn)行的電流電壓的極限范圍。9、換相重疊角：在以前分析和計(jì)算可控整流電流時(shí)，都認(rèn)為晶閘管為理想開關(guān)，實(shí)際上整流變壓器有漏抗，晶閘管之間的換流不能瞬時(shí)完成，會(huì)出現(xiàn)參與換流的兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通的現(xiàn)象，同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間對(duì)應(yīng)的電角度稱為換相重疊角。10、晶閘管的伏安特性：晶閘管陽極與陰極之間的電壓Ua與陽極電流L的關(guān)系曲線。11、換相過電壓：是指晶閘管與全控型器件反向并聯(lián)的二極管在換相結(jié)束后不能立刻恢復(fù)阻斷，因而有較大的反向電流流過，當(dāng)恢復(fù)了阻斷能力時(shí)，該反向電流急劇減少，會(huì)由線路電感在器件兩端感應(yīng)出過電壓。12、關(guān)斷過電壓：全控型器件關(guān)斷時(shí)，正向電流迅速降低而由線路電感在器件兩端感應(yīng)出的過電壓。13、控制角：在單相相控整流電路中，定義晶閘管從承受正向電壓起到觸發(fā)導(dǎo)通之間的電角度稱為控制角或觸發(fā)角。14、導(dǎo)通角：晶閘管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通的電角度稱為導(dǎo)通角。15、自然換相（流）點(diǎn)：是三相電路中各相晶閘管能被正常觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，在該點(diǎn)以前，對(duì)應(yīng)的晶閘管因承受反壓而不能觸發(fā)導(dǎo)通，稱為自然換流點(diǎn)。四、簡答題（每題5分，共15分）簡述GTR基極驅(qū)動(dòng)電路的功能：答：（1）提供合適的正反向基流以保證GTR可靠導(dǎo)通與關(guān)斷。（2）實(shí)現(xiàn)主電路與控制電路的隔離。（3）自動(dòng)保護(hù)功能，以便在故障發(fā)生時(shí)快速自動(dòng)切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)，避免損壞GTR°（4）電路盡可能簡單，工作穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)。簡述IGBT的性能與參數(shù)特點(diǎn)：答：（1）IGBT的開關(guān)特性好，開關(guān)速度快，其開關(guān)時(shí)間是同容量GTR的1/100（2）IGBT的通態(tài)壓降低。（3）IGBT的集電極電流最大值ICM。（4）IGBT的安全工作區(qū)比GTR寬，且具有耐脈沖電流沖擊的能力。（5）IGBT的輸入阻抗高，可達(dá)109-1011數(shù)量級(jí)，呈純電容性，驅(qū)動(dòng)功率小。（6）與VDMOS和GTR相比，IGBT的耐壓可以做的更高，最大允許電壓可達(dá)4500V以上。IGBT的最高允許結(jié)溫TjM為1500oVDMOS的通態(tài)壓降隨結(jié)溫升高而顯著增加，而IGBT的通壓降在室溫和最高結(jié)溫之間變化很小，具有良好的溫度特性。3、簡述晶閘管整流電路對(duì)觸發(fā)脈沖的要求：答：（1）觸發(fā)信號(hào)可為直流、交流或脈沖電壓。（2）觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的功率（觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流）。（3）觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿盡可能陡，以使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽極電流迅速上升到掣住電流而維持導(dǎo)通。（4）觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步。4、簡述晶閘管有源逆變的條件：答：（1）有直流電動(dòng)勢源，極性與晶閘管的導(dǎo)通方向一致，且數(shù)值稍大于變流器直流側(cè)的平均電壓。（2）變流器工作在a>900范圍。（3）直流側(cè)串接大電感。5、簡述無源逆變電路的分類：答：（1）根據(jù)輸入直流電源特點(diǎn)分：電壓型；電流型。（2）根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分：半橋式；全橋式；推挽式。（3）根據(jù)換流方式分：負(fù)載換流型；脈沖換流型；自換流型。（4）根據(jù)負(fù)載特點(diǎn)分：非諧振式；諧振式。6、簡述逆導(dǎo)晶閘管在使用時(shí)應(yīng)注意的問題。答：（1）逆導(dǎo)晶閘管的反相擊穿電壓很低，只能適用于反向不需承受電壓的場合。（2）逆導(dǎo)晶閘管存在著晶閘管區(qū)和整流區(qū)之間的隔離區(qū)。（3）逆導(dǎo)晶閘管的額定電流分別以晶閘管和整流管的額定電流表示。7、可關(guān)斷晶閘管在使用時(shí)應(yīng)注意的問題。答：（1）用門極正脈沖可使GTO導(dǎo)通，門極負(fù)脈沖可使GTO關(guān)斷，但要使GTO關(guān)斷的門極反向電流比較大，約為陽極電流的1/3—1/5。需要采用專門的觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路。（2）GTO的通態(tài)管壓降比較大，一般為2--3V。（3）GTO有能承受反壓和不能承受分壓兩種類型，使用時(shí)要注意不要搞錯(cuò)。8、簡述在直流變換電路中引入隔離變換器的作用。答：可以使變換器的輸入電源。10、簡述最小逆變角的選取要考慮的因素。答：（1）換相重疊角（2）晶閘管關(guān)斷時(shí)間對(duì)應(yīng)的電角度，（3）安全裕量角。11、 簡述交一交變頻的優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：（1）只有一次變流，且使用電網(wǎng)換相，提高了變流效率。（2）可以很方便的實(shí)現(xiàn)四象限工作。（3）低頻時(shí)輸出波形接近正弦波缺點(diǎn)：（1）接線復(fù)雜，使用的晶閘管數(shù)目多。（2）受電網(wǎng)頻率和交流電路各脈沖數(shù)的限制，輸出頻率低。（3）采用相控方式，功率因數(shù)較低。12、 簡述變頻器的作用：答：（1）標(biāo)準(zhǔn)50Hz電源，用于人造衛(wèi)星，大型計(jì)算機(jī)等特殊要求的電源設(shè)備，對(duì)其頻率，電壓波形與幅值及電網(wǎng)干擾等參數(shù)有很高的精度要求。（2）不間斷電源（UPS），平時(shí)電網(wǎng)對(duì)蓄電池充電，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障停電時(shí)將蓄電池的直流電逆變成50Hz的交流電，對(duì)設(shè)備作臨時(shí)供電。（3）中頻裝置，用于金屬熔煉，感應(yīng)加熱及機(jī)械零件淬火（4）變頻調(diào)速，用于三相變頻器產(chǎn)生頻率、電壓可調(diào)的三相變頻電源，對(duì)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。13、簡述防止誤觸發(fā)常用的措施。答：（1）脈沖變壓器初、次級(jí)間加靜電隔離。（2）應(yīng)盡量避免電感元件靠近控制電路。（3）控制極回路導(dǎo)線采用金屬屏蔽線，且金屬屏蔽應(yīng)接地。（4）選用觸發(fā)電流較大的晶閘管。（5）在控制極和陰極間并接一個(gè)0.01-0.1F電容器，可以有效的吸收高頻干擾。（6）在控制極和陰極間加反偏電壓。14、簡述逆變失敗的原因。答：（一）交流電源方面的原因：（1）電源缺相或一相熔絲熔斷。（2）電源突然斷電。（3）晶閘管快熔燒斷。（4）電壓不穩(wěn)，波動(dòng)很大。（二）觸發(fā)電路的原因：（1）觸發(fā)脈沖丟失。（2）觸發(fā)脈沖分布不均勻。（3）逆變角太小。（三）晶閘管本身的原因。15、簡述PWM逆變電路的異步調(diào)制控制方式的特點(diǎn)。答：在三相逆變電路中當(dāng)載波比N不是3的整數(shù)倍時(shí)，載波與調(diào)制信號(hào)就存在不同步的調(diào)制稱為異步三相PWM波形，在調(diào)制中通常fc固定不變，逆變輸出電壓頻率的調(diào)節(jié)是通過改變fr的大小來實(shí)現(xiàn)的。特點(diǎn)：（1）控制相對(duì)簡單。（2）在調(diào)制信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)，輸出脈沖的個(gè)數(shù)不固定，脈沖相位也不固定，正負(fù)半周的脈沖不對(duì)稱，而且半周期前后1/4周期的脈沖也不對(duì)稱，輸出的波形就偏離了正弦波。（3）載波比N越大，半周期內(nèi)調(diào)制的PWM波形脈沖數(shù)越多，正負(fù)半周不對(duì)稱和半周內(nèi)前后1/4周期脈沖不對(duì)稱的影響就越小，輸出波形愈接近正弦波。16、簡述''分段同步調(diào)制〃的方法。答：即（1）在輸出為高頻率段時(shí)，取較小的載波比，這樣載波頻率不致過高，能在功率開關(guān)器件所允許的頻率范圍。（2）在輸出頻率為低頻率段時(shí)，取較大的載波比，這樣載波頻率不致過低，諧波頻率也較高且幅值也小，也易濾除，從而減小了對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的不利影響。分析說明題（15分）1、試以三相全控橋式反并聯(lián)電路為例，分析a=（3工作制的主電路的工作原理。答：（1）正轉(zhuǎn)。給I組和II組晶閘管觸發(fā)信號(hào)，aI<900，aII>900，即博］<90。且保證q=囂，此時(shí)第一組工作在整流狀態(tài)，輸出電壓為UdI=2.34U2cosaI，電動(dòng)機(jī)電樞得到右正左負(fù)的電壓后運(yùn)行，且產(chǎn)生反電動(dòng)勢E。第二組晶閘管由于觸發(fā)脈沖博］<900，其輸出電壓為UdII=-2.34U2cospII，和UdI大小相等，極性也為右正左負(fù)，由于此時(shí)UdII>E，不滿足逆變條件，二組晶閘管工作在待逆變狀態(tài)。（2）調(diào)速。當(dāng)需要速度升高時(shí)，使aI減小，輔減小，輸出電壓增大，電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高，減速時(shí)相反。（3）停機(jī)。第一組晶閘管的觸發(fā)脈沖移動(dòng)到大于900，在移相過程中，電樞電流迅速下降，電感將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，使一組晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，工作在有源逆變狀態(tài)，將電感中儲(chǔ)存的能量逆變?yōu)榻涣麟娔芑仞侂娋W(wǎng)，稱本橋逆變，由于電流下降很快，轉(zhuǎn)速還來不及變化。當(dāng)電流下降到零時(shí)，將第二組晶閘管的觸發(fā)脈沖移相到博］<900，使的IUdIII<E，二組進(jìn)入它橋逆變，電樞電流反向，電動(dòng)機(jī)發(fā)電制動(dòng)，機(jī)械慣性能量回饋電網(wǎng)。（4）反轉(zhuǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)停機(jī)完成后，再繼續(xù)將二組晶閘管的脈沖由大于900移到小于900區(qū)域，一組進(jìn)入待逆變狀態(tài)，二組進(jìn)入整流狀態(tài)，直流電壓極性改變，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。3、試分析交一交變頻工作過程的六個(gè)階段。答：（1）、第一階段：輸出電壓過零為正，由于電流滯后，io<0。因?yàn)檎髌鞯妮敵鲭娏骶哂袉蜗蛐?，?fù)載負(fù)向電流必須由反組整流器輸出，則此階段為反組整流器工作，正組整流器被封鎖。由于uo為正，則反組整流器必須工作在有源逆變狀態(tài)。（2）、第二階段：電流過零。為無環(huán)流死區(qū)。（3）、第三階段：io>0，uo>0。電流方向?yàn)檎?，此階段正組整流器工作，反組整流器被封鎖。由于uo為正，則正組整流器必須工作在整流狀態(tài)。（4）、第四階段：io>0，uo<0。由于電流方向沒有改變，正組整流器工作，反組整流器仍被封鎖，由于電壓方向?yàn)樨?fù)°，則正組整流器工作在有源逆變狀態(tài)。（5）、第五階段：電流為零，為無環(huán)流死區(qū)。（6）第六階段：io<0，uo<0。電流方向?yàn)樨?fù)，反組整流器工作，正組整流器被封鎖。此階段反組整流器工作在整流狀態(tài)。4、 試分析單相PWM逆變電路的工作原理。答：載波信號(hào)uc在信號(hào)波正半周為正極性的三角波，在負(fù)半周為負(fù)極性的三角波，調(diào)制信號(hào)ur和載波信號(hào)uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制逆變器電力晶體管T3、T4的通斷。在ur的正半周期，T1保持導(dǎo)通，T4交替通斷。當(dāng)ur>uc時(shí)，使T4導(dǎo)通，負(fù)載電壓uo=Ud；當(dāng)ur<uc時(shí)，使T4關(guān)斷，由于電感中的電流不能突變，負(fù)載電流將通過當(dāng)D3續(xù)流，負(fù)載電壓uo=0。在u「的負(fù)半周期，T2保持導(dǎo)通，T3交替通斷。當(dāng)ur<uc時(shí)，使T3導(dǎo)通，負(fù)載電壓uo=-Ud；當(dāng)ur>uc時(shí)，使T3關(guān)斷，由于電感中的電流不能突變，負(fù)載電流將通過當(dāng)D4續(xù)流，負(fù)載電壓uo=0。這樣就得到uo的SPWM波形，像這樣在ur的半個(gè)周期內(nèi)三角波只在一個(gè)方向變化，所得到的PWM波形也只在一個(gè)方向變化的控制方式稱為單極性PWM控制方式。與單極性PWM控制方式對(duì)應(yīng)，另一種稱為雙極性PWM控制方式在ur的正負(fù)半周內(nèi)，對(duì)各晶體管控制規(guī)律相同，同樣在調(diào)制信號(hào)ur和載波信號(hào)uc的交點(diǎn)時(shí)刻控制各開關(guān)器件的通斷。當(dāng)ur>uc時(shí)，使T1、T4導(dǎo)通，T2、T3關(guān)斷，此時(shí)uo=Ud；當(dāng)ur<uc時(shí)，使T2、T3導(dǎo)通，T1、T4關(guān)斷，此時(shí)uo=-Ud。5、 試分析說明電力電子電路的驅(qū)動(dòng)、保護(hù)與控制包括那些內(nèi)容。答：（1）電力電子開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)：驅(qū)動(dòng)器接受控制系統(tǒng)輸出的控制信號(hào)經(jīng)過處理后發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給開關(guān)管，控制開關(guān)器件的通、斷。（2）過流、過壓保護(hù)：它包括器件保護(hù)和系統(tǒng)保護(hù)倆個(gè)方面。檢測開關(guān)器件的電流、電壓，保護(hù)主電路中的開關(guān)器件，防止過流、過壓損壞開關(guān)器件。檢測系統(tǒng)電源輸入、輸出以及負(fù)載的電流、電壓，實(shí)時(shí)保護(hù)系統(tǒng)，防止系統(tǒng)崩潰而造成事故。（3）緩沖器:在開通和關(guān)斷過程中防止開關(guān)管過壓和過流，減少du/dt、di/dt，減小開關(guān)損耗。（4）濾波器：電力電子系統(tǒng)中都必須使用濾波器。在輸出直流的電力電子系統(tǒng)中輸出濾波器用來濾除輸出電壓或電流中的交流分量以獲得平穩(wěn)的直流電能；在輸出交流的電力電子系統(tǒng)中濾波器濾除無用的諧波以獲得期望的交流電能，提高由電源所獲得的以及輸出至負(fù)載的電力質(zhì)量。（5）散熱系統(tǒng)：散熱系統(tǒng)的作用是散發(fā)開關(guān)器件和其它部件的功耗發(fā)熱，降低開關(guān)器件的結(jié)溫計(jì)算題（第一題12分，第二題16分，共28分）1、單相半波可控整流電路，負(fù)載電阻Rd=10Q直接接到交流220V電源上，在控制角a=600時(shí)，求輸出電壓平均值Ud、輸出電流平均值Id和有效值I，并選擇晶閘管元件（考慮兩倍的裕量），并畫出電壓電流波形。解：整流電路輸出電壓的平均值為：Ud=0.45U2（1+cosa）/2=74.25V整流電路輸出電壓的有效值為：U=U2[sin2a/4n+（n-a）/2n]1/2=139.5V整流輸出電流的平均值為：Id=Ud/Rd=7.425A有效值為：I=U/Rd=13.95A電流的波形系數(shù)為：Kf=I/Id=13.95/7.425=1.88晶閘管承受的最大正反向電壓為：UTM=21/2U2=21/2x220=311VUdrm=2x311=622V取700V電流的有效值為：ITn=1.57IT（AV）>2IIT（AV）>2I/1.57=2x13.95/1.57=17.3A取20A2、單相橋式整流電路，U2=100V，負(fù)載中Rd==4Q,要求Id在0—25A之間變化，求:(1)整流變壓器的變比(不考慮裕量)(2)連接導(dǎo)線的截面積(取允許電流密度J=6A/mm2)(3)選擇晶閘管型號(hào)(4)在不考慮損耗時(shí)，選擇整流變壓器的容量(5)畫出輸出電壓電流波形解：(1)負(fù)載上最大輸出平均電壓為Udm=IdmRd=25x4=100V又因?yàn)閁d=0.9U2(1+cosa)/2當(dāng)a=0時(shí)，Ud最大，即Udm=0.9U2,U2=100/0.9=111V所以變壓器的變比為K=U1/U2=220/111=2⑵因?yàn)閍=0時(shí)，id的波形系數(shù)為Kf=(2n2)1/2/4=1.11所以負(fù)載電流有效值為：I=KJd=1.11x25=27.5A所選導(dǎo)線截面積為：S>I/J=27.5/6=4.6mm2，選BU-70銅線。(3)考慮到IT=I/21/2，則晶閘管的額定電流為It(aV)>It/1.57=27.5/21/2x1.57=12.5A,取30A.晶閘管承受最大電壓UTm=21/2U2=157V，取400V選晶閘管型號(hào)為KP30-4(4)S=U2I2=U2I=111x27.5=3.08KVAm3、單相半波可控整流電路，電阻性負(fù)載，要求輸出的直流平均電壓為50-92V之間連續(xù)可調(diào)，最大輸出直流平均電流為30A，直接由交流電網(wǎng)220V供電，試求：(1)控制角的可調(diào)范圍；(2)負(fù)載電阻的最大有功功率及最大功率因數(shù)；(3)選擇晶閘管型號(hào)；(4)畫出輸出電壓，輸出電流及晶閘管承受的電壓波形。解：(1)Ud=0.45U2(1+cosa)/2，當(dāng)Ud=50V時(shí)，代入得a=900，當(dāng)Ud=92V時(shí)，得a=300a的可調(diào)范圍為：30。一900。(2)當(dāng)a=300時(shí)，輸出直流電壓平均值最大為92V，這時(shí)負(fù)載消耗的有功功率也最大，而R=92/30，Kf=[sin2a/4n+(n-a)/2n]1/2/0.45(1+cosa)/2=1.66，I=1.66Id=50Acosv=P/S=[sin2a/4n+(n-a)/2n]1/2=0.693，P=I2Rd=7667W(3)因a=300時(shí)，流過晶閘管的電流有效值最大為50，IT(AV)=2ITm/1-57=64A取100A。UTm=221/2U2=624V，取700V，即KP100-711、 三相半波可控整流電路，大電感負(fù)載，a=600，已知電感內(nèi)阻R=2Q，電源電壓U2=220V，試計(jì)算不接續(xù)流二極管與接續(xù)流二極管兩種情況下的平均電壓，平均電流，并選擇晶閘管的型號(hào)。并畫出電壓電流波形。解：(1)不接續(xù)流二極管時(shí)，Ud=1.17U2COs600=128.7V，Id=Ud/R=128.7/2=65.35A，I=1/31/2I=37.15AI=(1.5--2)I/1.57=35.5--47.3A，取T d Tn T50AUTn=(2--3)61/2U2=1078--1616V，取1200V，晶閘管為KP50-12。(2)接續(xù)流二極管時(shí)，Ud=0.675U2[1+cos(300+a)]=148.5VId=Ud/R=148.5/2=74.25A，IT=Id【(1500-600)/3600】1/2=37.13AITn=(1.5--2)IT/1.57=35.5--47.3A，取50AUTn=(2--3)61/2U2=1078--1616V，取1200V晶閘管為KP50-12o n12、 三相半波可控整流電路，含反電動(dòng)勢的大電感負(fù)載，a=600，已知電感內(nèi)阻R=0.2Q，電源電壓U2=220V，平均電流Id=40A，試計(jì)算不接續(xù)流二極管與接續(xù)流二極管兩種情況下的反電動(dòng)勢E。并畫出電壓電流波形。解：(1)不接續(xù)流二極管時(shí)，Ud=1.17U2cosa=128.7V，Id=(Ud-E)/Ra=40A，E=120.7V⑵接續(xù)流二極管時(shí)，Ud=1.17U為[1+cos(300+a)]/31/2=148.5V，Id=(Ud-E)/Ra，e=140.5V13、三相半波可控整流電路，大電感負(fù)載，a=600，已知電感內(nèi)阻R=4Q，電源電壓U2=220V，試計(jì)算不接續(xù)流二極管與接續(xù)流二極管兩種情況下的平均電壓，平均電流，并選擇晶閘管的型號(hào)。并畫出電壓電流波形。解：(1)不接續(xù)流二極管時(shí)，Ud=L17U2COs60o=128.7V,I=U/R=128.7/4=32.675A，I=1/3i/2l=18.575AI=(1.5--2)I/1.57=17.75--23.