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小功率开关电源的设计
哪位大神会 帮帮忙 题目:从电路结构,控制方法,输出关系等方面,论述晶闸管变流器(整流及逆变)的工作原理
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1．单相半波可控整流电路，电阻性负载。要求输出的直流平均电压为45～90V之间连续可调，最大输出直流
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我想问问一个电流是0.3Aq的东西（发电机），接到一个≤0.2A的东西上≤0.2A的东西会烧吗，本人电流啥的不
电力电子技术 专业助攻
为什么温度升高，二极管的开启电压会降低？
打算利用5V电源供电，但是怎么利用5V直流电设计出IGBT的栅射电压U GE，实现升压？
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用图示法和输入输出关系的数量法简述电力变换ac/dc,ac/ac,dc/ac,dc/dc的工作过程。 求助！
这个仿真需要什么控制芯片来产生开关频率呀，谢谢各位大神
有没有大神能解释下第七题的工作原理呀
问道题：带变压器隔离的直直变换电路有何有点？在线等，先行谢过。
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请问哪位大神有微电网功率控制pq控制的仿真电路图啊，求助
电力电子课设:高功率因数直流变换器的仿真研究(???-???)有没有大神会，求带
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FREQ脚接地的话是250KHz，我要怎样才能得到150KHz或者350KHz呢？顺便问问，这个芯片SW脚和OUT脚接的那个电感
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使用签名档&美国通用航空集团获得美陆军210万美元合同开发SiC电力电子技术_网易新闻
美国通用航空集团获得美陆军210万美元合同开发SiC电力电子技术
（原标题：美国通用航空集团获得美陆军210万美元合同开发SiC电力电子技术）
(原标题：美国通用航空集团获得美陆军210万美元合同开发SiC电力电子技术)
本文来源：中国国防科技信息网
责任编辑：黄欢_NN1650
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最新 电力电子技术复习资料大全(包括简答题、计算题、画图题、填空题等) 练习题 试题 王兆安等教材
电力电子技术复习资料大全 （包括简答题、 计算题、 画图题、 填空题等）（1）晶闸管两端并联 R、C 吸收回路的主要作用有哪些？其中电阻 R 的作用是什么？ R、C 回路的作用是：吸收晶闸管瞬间过电压，限制电流上升率，动态均压作用。R 的作用 为：使 L、C 形成阻尼振荡，不会产生振荡过电压，减小晶闸管的开通电流上升率，降低开 通损耗。 、 2、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？ 直流侧必需外接与直流电流 Id 同方向的直流电源 E，其数值要稍大于逆变器输出平均电压 Ud，才能提供逆变能量。 逆变器必需工作在β &90?（α &90?）区域，使 Ud& 0,才能把直流功率逆变为交流功率返 送电网。 3、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？ A:触发信号应有足够的功率。 B 触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅 速上升超过掣住电流而维持导通。 C：触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。 4、单相桥式半控整流电路，电阻性负载。当控制角 α =90?时，画出：负载电压 ud、晶闸管 VT1 电压 uVT1、整流二极管 VD2 电压 uVD2，在一周期内的 波形图。 电压6、什么是逆变失败？逆变失败 后有什么后果？形成的原因是 什么 逆变失败指的是： 逆变过程中因 某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的器件末导通。从而使逆变桥进入 整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。逆变失败后果是严重的，会在逆变桥与逆 变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件。产生逆变失败的原因：一是逆变角太小； 二是出现触发脉冲丢失；三是主电路器件损坏；四是电源缺相等。7、单相半波可控整流电路，如（1）晶闸管内部短路， （2）晶闸管内部开路，在下面的坐标 中画出其直流输出电压 Ud 和晶闸管两端电压 UT 的波形。8、指出下图中①～⑦各保护元件及 VD、Ld 的名称和作用。①星形接法的硒堆过电压保护；②三角形接法的阻容过电压保护； ③桥臂上的快速熔断器过电流保护；④晶闸管的并联阻容过电压保护； ⑤桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护；⑥直流侧的压敏电阻过电压保护； ⑦直流回路上过电流快速开关保护；VD 是电感性负载的续流二极管； Ld 是电动机回路的平波电抗器； 9、为使晶闸管变流装置正常工作，触发电路必须满足什么要求？ A、触发电路必须有足够的输出功率；B、触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步； C、触发脉冲要有一定的宽度，且脉冲前沿要陡；D、触发脉冲的移相范围应能满足主电路 的要求；10、下图为一单相交流调压电路，试分析当开关 Q 置于位 1、2、3 时，电路的工作情况并画出开关置于不同位 时，负载上得到的电压波形。置 置Q 置于位置 1：双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上无电压。 Q 置于位置 2：正半周，双向晶闸管Ⅰ+触发方式导通。负半周，由于二极管 VD 反偏， 双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上得到半波整流电压。 Q 置于位置 3：正半周，双向晶闸管Ⅰ+触发方式导通。负半周，双向晶闸管Ⅲ-触发方 式导通，负载上得到近似单相交流电压。 11、在下面两图中，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。 （1） 、标出 Ud、ED 及 id 的方向。 （2） 、说明 E 与 Ud 的大小关系。 （3） 、当α 与β 的最小值均为 30 度时，控制角α 的移向范围为多少？整流电动机状态：电流方向从上到下，电压方向上正下负，反电势 E 方向上正下负，Ud 大 于 E，控制角的移相范围 0°~90°。 逆变发电机状态：电流方向从上到下，电压 Ud 方向上负下正，发电机电势 E 方向上负 下正，Ud 小于 E，控制角的移相范围 90°~150°。 1、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？ 答： （1）直流侧必需外接与直流电流 Id 同方向的直流电源 E，其数值要稍大于逆变器输出 平均电压 Ud，才能提供逆变能量。 （2）逆变器必需工作在β &90?（α &90?）区域，使 Ud& 0,才能把直流功率逆变为交流 功率返送电网。 2、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？ 答： （1）触发信号应有足够的功率。 （2）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流 能迅速上升超过掣住电流而维持导通。 （3）触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。 2、PWM 逆变电路的控制方法主要有哪几种？简述异步调制与同步调制各有哪些优点？ 答： （1）PWM 逆变电路的常用控制方法有两种，一是计算法；二是调制法。其中调制法又可 分为两种，一是异步调制法；二是同步调制法。（2）通常异步调制法是保持载波频率不变，信号频率根据需要而改变时，载波比是变化 的。优点是：信号频率较低时载波比较大，一周期内脉冲数较多，输出较接近正弦波。 （3）同步调制时，保持载波比为常数，并在变频时使载波和信号波保持同步变化。优点 是：信号波一周内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的，对称性好。 3、什么是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成的原因是什么 答： （1）逆变失败指的是：逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该 导通的器件末导通。从而使逆变桥进入整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。 （2）逆变失败后果是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器 件。 （3）产生逆变失败的原因：一是逆变角太小；二是出现触发脉冲丢失；三是主电路器件 损坏；四是电源缺相等。 2、根据对输出电压平均值进行控制的方法不同，直流斩波电路可有哪三种控制方式？并简 述其控制原理。 答： （1）第一种调制方式为：保持开关周期不变，改变开关导通时间 ton 称为脉宽调制。简 称“PWM”调制。 （2）第二种调制方式为：保持开关导通时间 ton 不变，改变开关周期，称为频率调制。 简称为“PFM”调制。 （3）第三种调制方式为：同时改变周期 T 与导通时间 ton。使占空比改变，称为混合调 制。 3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？ 答：电压型逆变器当交流侧为阻感性负载时，需要向电源反馈无功功率。直流侧电容 起缓冲无功能量的作用。 为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道， 逆变桥各臂开关 器件都反并联了反馈二极管。 1、 对晶闸管的触发电路有哪些要求？ 答： 为了让晶闸管变流器准确无误地工作要求触发电路送出的触发信号应有足够大的电 压和功率；门极正向偏压愈小愈好；触发脉冲的前沿要陡、宽度应满足要求；要能满足主电 路移相范围的要求；触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压取得同步。 2、 正确使用晶闸管应该注意哪些事项？ 答：由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小的多，使用中除了 要采取必要的过电流、过电压等保护措施外，在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的安全余量。另外，使用中的晶闸管时还应严格遵守规定要求。此外，还要定期对设备进行 维护，如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情况。 3、 晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用？ 答： 在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出， 可降低脉冲电压， 增大输出的触发电流， 还可以使触发电路与主电路在电气上隔离， 既安全又可防止干扰， 而且还可以通过脉冲变压 器多个二次绕组进行脉冲分配，达到同时触发多个晶闸管的目地。 6、 晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常是用来作为“最后一道 保护”用？ 答：晶闸管的过电流保护常用快速熔断器保护；过电流继电器保护；限流与脉冲移相保 护和直流快速开关过电流保护等措施进行。 其中快速熔断器过电流保护通常是用来作为“最 后一道保护”用的。 五、计算题 1、指出下图中①～⑦各保护元件及 VD、Ld 的名称和作用。解： ①星形接法的硒堆过电压保护； ②三角形接法的阻容过电压保护； ③桥臂上的快速熔断器过电流保护； ④晶闸管的并联阻容过电压保护； ⑤桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护； ⑥直流侧的压敏电阻过电压保护； ⑦直流回路上过电流快速开关保护； VD 是电感性负载的续流二极管； Ld 是电动机回路的平波电抗器；2、在下面两图中，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。 （1） 、标出 Ud、ED 及 id 的方向。 （2） 、说明 E 与 Ud 的大小关系。 （ 3 ） 当 α 与 β 的 最 小 值 均 为 30 度 时 ， 控 制 角 α 的 移 向 范 围 为 多 少 ？ 、2、解： 整流电动机状态： 电流方向从上到下，电压方向上正下负，反电势 E 方向上正下负，Ud 大于 E，控制角 的移相范围 0°~90°。 逆变发电机状态： 电流方向从上到下，电压 Ud 方向上负下正，发电机电势 E 方向上负下正，Ud 小于 E， 控制角的移相范围 90°~150°。 3. 单相桥式全控整流电路，U 2 ? 100 ，负载中 R ? 2? ，L 值极大，当 ? ? 30 时，要求： V?（1）作出 ud 、 i d 和 i 2 的波形； （2）求整流输出平均电压 U d 、平均电流 I d ，变压器二次电流有效值 I 2 ； 解： （1）作图。（2） U d ? 0.9U 2 cos? 当 ? ? 30 时，?U d ? 0.9U 2 cos? ? 0.9 ?100? cos30? ? 78VId ? U d 78 ? ? 39 A R 2I 2 ? I d ? 39A4. 在图 1 所示的降压斩波电路中， 已知 E ? 200V ，R ? 10 ? ，L 值极大，EM ? 30V 。 （1） 分析斩波电路的工作原理； （2）采用脉宽调制控制方式，当 T ? 50?s ， t on ? 20?s 时，计 算输出电压平均值 U o 、输出电流平均值 U o 。解： （1）参考书上简要说明。 （2）根据公式得Uo ?t on t 20 ? E ? on ? E ? ? 200 ? 80V t on ? t off T 50Io ?U O ? E M 80 ? 30 ? ? 5A R 10四、问答题 （每小题 6 分，共计 24 分） 答：电力电子变流技术现在一般都应用在可控整流、有源逆变、交流调压、逆变器（变频器） 、直流斩波和无触点功率静态开关等几个方面。 29、晶闸管的正常导通条件是什么？晶闸管的关断条件是什么？如何实现？ 答：当晶闸管阳极上加有正向电压的同时，在门极上施加适当的触发电压，晶闸管 就正常导通；当晶闸管的阳极电流小于维持电流时，就关断。只要让加在晶闸管两端的 阳极电压减小到零或让其反向，就可以让晶闸管关断。 30、对晶闸管的触发电路有哪些要求？ 答：为了让晶闸管变流器准确无误地工作要求触发电路送出的触发信号应有足够大 的电压和功率；门极正向偏压愈小愈好；触发脉冲的前沿要陡、宽度应满足要求；要能 满足主电路移相范围的要求；触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压取得同步。 31、正确使用晶闸管应该注意哪些事项？ 答：由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小的多，使用中 除了要采取必要的过电流、过电压等保护措施外，在选择晶闸管额定电压、电流时还应 留有足够的安全余量。另外，使用中的晶闸管时还应严格遵守规定要求。此外，还要定 期对设备进行维护，如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情 况。 32、晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用？ 答：在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出，可降低脉冲电压，增大输出的触发 电流，还可以使触发电路与主电路在电气上隔离，既安全又可防止干扰，而且还可以通 过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配，达到同时触发多个晶闸管的目地。 33、一般在电路中采用哪些措施来防止晶闸管产生误触发？ 答：为了防止晶闸管误导通，①晶闸管门极回路的导线应采用金属屏蔽线，而且金 属屏蔽层应接“地” ；②控制电路的走线应远离主电路，同时尽可能避开会产生干扰的 器件；③触发电路的电源应采用静电屏蔽变压器。同步变压器也应采用有静电屏蔽的， 必要时在同步电压输入端加阻容滤波移相环节，以消除电网高频干扰；④应选用触发电 流稍大的晶闸管；⑤在晶闸管的门极与阴极之间并接 0.01μ F～0.1μ F 的小电容，可以 有效地吸收高频干扰；⑥采用触发电流大的晶闸管。 1、晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常是用来作为 “最后一道保护”用？ 答：晶闸管的过电流保护常用快速熔断器保护；过电流继电器保护；限流与脉冲移 相保护和直流快速开关过电流保护等措施进行。 其中快速熔断器过电流保护通常是用来作 为“最后一道保护”用的。 2、对晶闸管的触发电路有哪些要求？ 计算题 （每小题 10 分，共计 20 分） 1、 单相半波可控整流电路，电阻性负载。要求输出的直流平均电压为 50～92V 之间连续可调，最大输出直流电流为 30A，由交流 220V 供电，求①晶闸管控制角应有的 调整范围为多少？②选择晶闸管的型号规格（安全余量取 2 倍， 解：① 单向半波可控整流电路的 UL=0.45U2IT =1.66） 。 Id1 ? COS ? 2当 UL=50V 时COSα =2 ? 50 2U L ―1= ―1≈0 045 ? 220 045 2 U则α =90° 当 UL=92V 时 COSα =2 ? 92 2U L ―1= ―1=0.87? 045 ? 220 045 2 U则α =30° ∴控制角α 的调整范围应为 0～90° ②由IT =1.66 知 Id为最大值 取 100A 取 700VI=1.66Id=1.66×30=50A ∴ IT(AV)=2×I TM 50 =2× =64A 1.57 1.57又 Uyn=2UTM=2× 2 ×220=624V晶闸管的型号为：KP100-7。 2、 一台由 220V 供电的自动恒温功率为 1kW 的电炉， 采用单相半控桥整流电路。 通过计算选择晶闸管和续流二极管的型号。 解：电炉电阻丝的电阻 Rd=U 22 220 ? 220 = ≈48Ω 1000 Pd1 ? ? ? 220 SIn2? ? = 48 4? 2?I Tm 3 .2 =(1.5～2) =34A 1.57 1.57当α =0°时晶闸管与整流管的电流有效值才最大为 ITm=IDm=U2 Rd1 ? ?0 2?0 ? =3.2A 4? 2?选择晶闸管和整流管的型号 IT(AV)=(1.5～2)取 5A(电流系列值) UTn=(2～3)UTM=(2～3) 2 ×220=625～936V 所以，晶闸管的型号为 KP5-8 同理，整流管的型号为 ZP5-83、 单相半波可控整流电路中，已知变压器次级 U2=220V，晶闸管控制角α =45°，负 载 RL=10Ω 。计算负载两端的直流电压平均值、负载中电流平均值和每只晶闸管流过的电流 平均值。 4、 某感性负载采用带续流二极管的单相半控桥整流电路，已知电感线圈的内电阻 Rd=5Ω ，输入交流电压 U2=220V，控制角α =60°。试求晶闸管与续流二极管的电流平均值和有效值。 解：首先求整流使出电压的平均值 Ud=0.91 ? COS ? 1 ? COS 600 =0.9×220× =149 V 2 2再求负载电流 Id = Ud / Rd = (149 / 5) ≈ 30 A 晶闸管与续流二极管的电流平均值和有效值分别为1800 ? ? 1800 ? 600 ? 30 = 10 A IdT = Id = IT =1800 ? ? Id = 36001800 ? 600 ×30 = 17.3 A 3600IdD =? 600 Id = × 30 = 10 A 180 0 1800ID =?1800Id =600 ×30 = 17.3 A 18005、 某小型发电机采用的单相半波晶闸管自励励磁电路（见图） 为励磁绕组，发电 。L 机满载时相电压为 220V，要求励磁电压为 45V，励磁绕组内阻为 4Ω ，电感量为 0.2H。试 求满足要求时，晶闸管的导通角及流过晶闸管、续流二极管的电流平均值和有效值。 解： 6、 单相半控桥式整流电路对恒温电炉供电，电炉电热丝电阻为 34Ω 。直接由 220V 输入，试选用晶闸管与计算电炉功率。 解：I = U / R = 220 / 34 = 6.47 A IT = I /2 =6.47 /2 = 4.59 A7、 单相全控桥式整流电路带大电感负载时，若已知 U2=220V。负载电阻 Rd=10Ω ， 求α =60°时，电源供给的有功功率、视在功率以及功率因数为多少？ （P=980.1W,S=2.178VA,cosφ =0.45） （P160） 解： 识、作图题 （10 分） ? 画一个有整流变压器的单结晶体管触发电路，并指出改变哪些元件的参数，就可 以改变输出触发脉冲的相位角，通常是采用改变什么元件的参数来实现改变相位角的？? 画一个有整流变压器的单结晶体管触发电路，并分别画出①变压器二次绕组电 压 U2 波形；②稳压管 V1 两端的波形；③电容 C 两端的波形；④该电路输出的电压波 形（R1 两端） 。3、要让图示电路能正常、可靠地工作，还应在电路中增设哪些元器件？（直接画在 图中）6、单相半波可控整流电路中，如：⑴晶闸管内部短路，⑵晶闸管内部短开，⑶晶闸管 门极不加触发信号。画出上述三种情况晶闸管两端电压 uT 与负载两端电压 ud 的波形。 7、画出单相半控桥可控整流电路，并分析电路的工作过程。 8、画出单相半波可控整流电路控制角α =60°时，下列五种情况的 u d、iT、uT 波形。 ①电阻性负载；②大电感负载不接续流二极管；③大电感负载接续流二极管；④反电动势负 载不串入平波电抗器；⑤反电动势负载串入平波电抗器还并接续流二极管。 9、画一个具有完整保护措施，能正常工作的单相全控桥式晶闸管可控整流带大电感负 载的主电路。晶闸管的额定电压：门极断开（Ig=0），元件处在额定结温时，正向阳极电压为正向阻断 不重复峰值电压 UDSM（此电压不可连续加压）的 80％所对应的电压称为正向重复峰值电压UDRM（此电压可重复施加，其重复频率为 50Hz，每次持续时间不大于 10ms）。元件承受 反向电压时，阳极电压为反向不重复峰值电压 URSM 的 80％所对应的电压，称为反向重复峰 值电压 URRM。晶闸管铭牌标注的额定电压，通常取与中的最小值，然后取标准系列。 晶闸管的额定电流：在环境温度为 400 和规定的冷却条件下，晶闸管在电阻性负载导 通角不小于 1700 的单相工频正弦半波电路中，当结温稳定且不超过额定结温时，所允许的 最大通态平均电流，称为额定通态平均电流，用 IT(AV)表示，将此电流按表 1.2.4（见后）所 示的晶闸管标准电流系列取相应的电流等级，称为元件的额定电流。3、动态平均电压（管 压降）：在规定的环境温度、标准散热条件下，当元件流过正弦半波的额定电流平均值和处 于稳定结温时，元件阳极与阴极之间电压降的平均值称为通态平均电压。4、维持电流：在 室温下门极断开时，元件从较大的通态电流降至刚好能保持导通的最小阳极电流为维持电 流。5、掣住电流：在晶闸管加上触发电压，当元件从阻断状态刚好转为导通状态就去除触 发电压，此时要保持元件导通所需要的最小阳极电流称为掣住电流。6、晶闸管断态电压临 界上升率：晶闸管的结在阻断状态下相当于一个电容，若突加一正向阳极电压，便会有一个 充电电流流过结面，该充电电流经靠近阴极的 PN 结时，产生相当于触发电流的作用，如果 这个电流过大， 将会使元件误触发导通， 因此对晶闸管必须规定允许的最大断态电压上升率。 我们把在规定条件下， 晶闸管直接从断态转换到通态的最大阳极电压上升率称为断态电压临 界上升率。7、GTR 的二次击穿：处于工作状态的 GTR，当其集电极反偏电压 UCE 逐渐增大 到最大电压定额 BUCEO 时，集电极电流急剧增大（雪崩击穿），但此时集电结的电压基本保 持不变，这叫做一次击穿。发生一次击穿时，如果有外接电阻限制电流 Ic 的增大，一般不 会引起 GTR 的特性变坏。如果继续增大 UCE，又不限制 Ic 的增长，当 Ic 上升到 A 点（临界 值）时，UCE 突然下降，而 Ic 继续增大（负阻效应），这个现象称为二次击穿。8、GTR 安 全工作区：是指在输出特性曲线上 GTR 能够安全运行的电流电压的极限范围。9、换相重叠 角：在以前分析和计算可控整流电流时，都认为晶闸管为理想开关，实际上整流变压器有漏 抗，晶闸管之间的换流不能瞬时完成，会出现参与换流的两个晶闸管同时导通的现象，同时 导通的时间对应的电角度称为换相重叠角。10、晶闸管的伏安特性：晶闸管阳极与阴极之 间的电压 Ua 与阳极电流 Ia 的关系曲线。11、换相过电压：是指晶闸管与全控型器件反向并 联的二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断， 因而有较大的反向电流流过， 当恢复了阻断能 力时，该反向电流急剧减少，会由线路电感在器件两端感应出过电压。12、关断过电压： 全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。13、控 制角： 在单相相控整流电路中， 定义晶闸管从承受正向电压起到触发导通之间的电角度称为 控制角或触发角。14、导通角：晶闸管在一个周期内导通的电角度称为导通角。15、自然 换相（流）点：是三相电路中各相晶闸管能被正常触发导通的最早时刻，在该点以前，对应 的晶闸管因承受反压而不能触发导通，称为自然换流点。 四、简答题（每题 5 分，共 15 分） 简述 GTR 基极驱动电路的功能：答：（1）提供合适的正反向基流以保证 GTR 可靠导 通与关断。（2）实现主电路与控制电路的隔离。（3）自动保护功能，以便在故障发生时 快速自动切断驱动信号，避免损坏 GTR。（4）电路尽可能简单，工作稳定可靠、抗干扰能 力强。 简述 IGBT 的性能与参数特点：答：（1）IGBT 的开关特性好，开关速度快，其开关 时间是同容量 GTR 的 1/10。 （2）IGBT 的通态压降低。 （3）IGBT 的集电极电流最大值 ICM。 （4）IGBT 的安全工作区比 GTR 宽，且具有耐脉冲电流冲击的能力。（5）IGBT 的输入阻抗高，可达 109―1011 数量级，呈纯电容性，驱动功率小。（6）与 VDMOS 和 GTR 相比， IGBT 的耐压可以做的更高，最大允许电压可达 4500V 以上。 IGBT 的最高允许结温 TjM 为 1500。 VDMOS 的通态压降随结温升高而显著增加， IGBT 而 的通压降在室温和最高结温之间变化很小，具有良好的温度特性。3、简述晶闸管整流电路 对触发脉冲的要求：答：（1）触发信号可为直流、交流或脉冲电压。（2）触发信号应有 足够的功率（触发电压和触发电流）。（3）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能 陡，以使元件在触发导通后，阳极电流迅速上升到掣住电流而维持导通。（4）触发脉冲必 须与晶闸管的阳极电压同步。4、简述晶闸管有源逆变的条件：答：（1）有直流电动势源， 极性与晶闸管的导通方向一致，且数值稍大于变流器直流侧的平均电压。（2）变流器工作 在 α&900 范围。（3）直流侧串接大电感。5、简述无源逆变电路的分类：答：（1）根据输 入直流电源特点分：电压型；电流型。（2）根据电路的结构特点分：半桥式；全桥式；推 挽式。（3）根据换流方式分：负载换流型；脉冲换流型；自换流型。（4）根据负载特点 分：非谐振式；谐振式。6、简述逆导晶闸管在使用时应注意的问题。 答：（1）逆导晶闸管的反相击穿电压很低，只能适用于反向不需承受电压的场合。（2） 逆导晶闸管存在着晶闸管区和整流区之间的隔离区。（3）逆导晶闸管的额定电流分别以晶 闸管和整流管的额定电流表示。 11、简述交－交变频的优缺点。答：优点：（1）只有一次变流，且使用电网换相，提高了 变流效率。（2）可以很方便的实现四象限工作。（3）低频时输出波形接近正弦波缺点： （1）接线复杂，使用的晶闸管数目多。（2）受电网频率和交流电路各脉冲数的限制，输 出频率低。（3）采用相控方式，功率因数较低。 12、简述变频器的作用：答：（1）标准 50Hz 电源，用于人造卫星，大型计算机等特殊要 求的电源设备，对其频率，电压波形与幅值及电网干扰等参数有很高的精度要求。（2）不 间断电源（UPS），平时电网对蓄电池充电，当电网发生故障停电时将蓄电池的直流电逆变 成 50Hz 的交流电，对设备作临时供电。（3）中频装置，用于金属熔炼，感应加热及机械 零件淬火（4）变频调速，用于三相变频器产生频率、电压可调的三相变频电源，对三相感 应电动机和同步电动机进行变频调速。13、简述防止误触发常用的措施。答：（1）脉冲变 压器初、次级间加静电隔离。（2）应尽量避免电感元件靠近控制电路。（3）控制极回路 导线采用金属屏蔽线，且金属屏蔽应接地。（4）选用触发电流较大的晶闸管。（5）在控 制极和阴极间并接一个 0.01―0.1F 电容器，可以有效的吸收高频干扰。（6）在控制极和阴 极间加反偏电压。14、简述逆变失败的原因。 答：（一）交流电源方面的原因：（1）电源缺相或一相熔丝熔断。（2）电源突然断电。 （3）晶闸管快熔烧断。（4）电压不稳，波动很大。（二）触发电路的原因：（1）触发脉 冲丢失。（2）触发脉冲分布不均匀。（3）逆变角太小。（三）晶闸管本身的原因。15、 简述 PWM 逆变电路的异步调制控制方式的特点。 答：在三相逆变电路中当载波比 N 不是 3 的整数倍时，载波与调制信号就存在不同步的调 制称为异步三相 PWM 波形， 在调制中通常 fc 固定不变， 逆变输出电压频率的调节是通过改 变 fr 的大小来实现的。特点：（1）控制相对简单。（2）在调制信号的半个周期内，输出 脉冲的个数不固定，脉冲相位也不固定，正负半周的脉冲不对称，而且半周期前后 1/4 周期 的脉冲也不对称，输出的波形就偏离了正弦波。 （3）载波比 N 越大，半周期内调制的 PWM波形脉冲数越多， 正负半周不对称和半周内前后 1/4 周期脉冲不对称的影响就越小， 输出波 形愈接近正弦波。16、简述“分段同步调制”的方法。答：即（1）在输出为高频率段时，取 较小的载波比，这样载波频率不致过高，能在功率开关器件所允许的频率范围。（2）在输 出频率为低频率段时，取较大的载波比，这样载波频率不致过低，谐波频率也较高且幅值也 小，也易滤除，从而减小了对异步电动机的不利影响。 分析说明题（15 分） 1、试以三相全控桥式反并联电路为例，分析 α＝β 工作制的主电路的工作原理。 答：（1）正转。给 I 组和 II 组晶闸管触发信号，αI&900，αII&900，即 βII&900 且保证 αI＝ βII，此时第一组工作在整流状态，输出电压为 UdI=2.34U2cosαI，电动机电枢得到右正左负 的电压后运行，且产生反电动势 E。第二组晶闸管由于触发脉冲 βII&900，其输出电压为 UdII=-2.34U2cosβII，和 UdI 大小相等，极性也为右正左负，由于此时 UdII&E，不满足逆变条 件，二组晶闸管工作在待逆变状态。（2）调速。当需要速度升高时，使 αI 减小，βII 减小， 输出电压增大，电流增大，电磁转矩增大，电动机转速升高，减速时相反。（3）停机。第 一组晶闸管的触发脉冲移动到大于 900，在移相过程中，电枢电流迅速下降，电感将产生感 应电动势，使一组晶闸管继续导通，工作在有源逆变状态，将电感中储存的能量逆变为交流 电能回馈电网，称本桥逆变，由于电流下降很快，转速还来不及变化。当电流下降到零时， 将第二组晶闸管的触发脉冲移相到 βII&900，使的 IUdIII&E，二组进入它桥逆变，电枢电流 反向，电动机发电制动，机械惯性能量回馈电网。（4）反转。当电动机停机完成后，再继 续将二组晶闸管的脉冲由大于 900 移到小于 900 区域，一组进入待逆变状态，二组进入整流 状态，直流电压极性改变，电动机反转。 2、试分析反并联供电时逻辑控制无环流可逆电路的工作原理。 答：采用逻辑方 ??????????????????????????????????????? ???????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????? ???????????????????????????????????????? ???????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????? ???????????????????作于电动状态。 id 下降到零时， 当 将第一组晶闸 管封锁，电动机惯性运转 3－10ms 后，第二组晶闸管进入有源逆变状态，且使 Udβ 在数值 上随电动机 E 减小，以使电动机保持运行在发电制动状态，将系统的惯性能量逆变反送电 网即他桥逆变，电动机的转速进一步下降，当转速下降到零时，将第二组晶闸管的触发脉冲 继续移至到大于 900，第二组晶闸管进入整流状态，电动机反转。 3、试分析交－交变频工作过程的六个阶段。 答：（1）、第一阶段：输出电压过零为正，由于电流滞后，io&0。因为整流器的输出电流 具有单向性，负载负向电流必须由反组整流器输出，则此阶段为反组整流器工作，正组整流 器被封锁。由于 uo 为正，则反组整流器必须工作在有源逆变状态。（2）、第二阶段：电流 过零。为无环流死区。（3）、第三阶段：io&0，uo&0。电流方向为正，此阶段正组整流器工作，反组整流器被封锁。由于 uo 为正，则正组整流器必须工作在整流状态。（4）、第四 阶段： io&0，uo&0。由于电流方向没有改变，正组整流器工作，反组整流器仍被封锁，由 于电压方向为负，则正组整流器工作在有源逆变状态。（5）、第五阶段：电流为零，为无 环流死区。 （6）第六阶段： io&0，uo&0。电流方向为负，反组整流器工作，正组整流器被封锁。此 阶段反组整流器工作在整流状态。 4、试分析单相 PWM 逆变电路的工作原理。 答：载波信号 uc 在信号波正半周为正极性的三角波，在负半周为负极性的三角波，调制信 号 ur 和载波信号 uc 的交点时刻控制逆变器电力晶体管 T3、T4 的通断。在 ur 的正半周期， T1 保持导通，T4 交替通断。当 ur&uc 时，使 T4 导通，负载电压 uo=Ud；当 ur&uc 时，使 T4 关断，由于电感中的电流不能突变，负载电流将通过当 D3 续流，负载电压 uo=0。在 ur 的 负半周期，T2 保持导通，T3 交替通断。当 ur&uc 时，使 T3 导通，负载电压 uo=-Ud；当 ur&uc 时，使 T3 关断，由于电感中的电流不能突变，负载电流将通过当 D4 续流，负载电压 uo=0。 这样就得到 uo 的 SPWM 波形，像这样在 ur 的半个周期内三角波只在一个方向变化，所得到 的 PWM 波形也只在一个方向变化的控制方式称为单极性 PWM 控制方式。与单极性 PWM 控制方式对应， 另一种称为双极性 PWM 控制方式在 ur 的正负半周内，对各晶体管控制规律 相同，同样在调制信号 ur 和载波信号 uc 的交点时刻控制各开关器件的通断。当 ur&uc 时， 使 T1、T4 导通，T2、T3 关断，此时 uo=Ud；当 ur&uc 时，使 T2、T3 导通，T1、T4 关断，此 时 uo=-Ud。 5、试分析说明电力电子电路的驱动、保护与控制包括那些内容。 答：（1）电力电子开关管的驱动：驱动器接受控制系统输出的控制信号经过处理后发出驱 动信号给开关管，控制开关器件的通、断。（2）过流、过压保护：它包括器件保护和系统 保护俩个方面。检测开关器件的电流、电压，保护主电路中的开关器件，防止过流、过压损 坏开关器件。检测系统电源输入、输出以及负载的电流、电压，实时保护系统，防止系统崩 溃而造成事故。（3）缓冲器：在开通和关断过程中防止开关管过压和过流，减少 du/dt、 di/dt，减小开关损耗。（4）滤波器：电力电子系统中都必须使用滤波器。在输出直流的电 力电子系统中输出滤波器用来滤除输出电压或电流中的交流分量以获得平稳的直流电能； 在 输出交流的电力电子系统中滤波器滤除无用的谐波以获得期望的交流电能， 提高由电源所获 得的以及输出至负载的电力质量。（5）散热系统：散热系统的作用是散发开关器件和其它 部件的功耗发热，降低开关器件的结温第一章电力电子变换和控制技术导论1、电源可分为两类：直流电（D.C） ，频率 f=0 ； 交流电（A.C） ，频率 f≠0 2、 利用开关器件实现电力变换的基本原理： 答案见第二版第七页。 （可省略写关键点不能少） 3、AC/DC 基本整流电路工作（控制）方式：相控整流、PWM（脉冲宽度调制）控制整流。 4、DC/AC 基本逆变电路工作方式：方波、PWM 5、AC/AC 直接变频、变压电路工作方式：周期控制 6、DC/DC 直流变换电路：PWM、PFM.。 7、课本第十五页：在图 1.8（a）中(1)、(2)、(3)三条 8、电力变换类型： *******************************************************************************3、电力技术、电子技术和电力电子技术三者所涉及的技术内容和研究对象是什 么？三者的技术发展和应用主要依赖什么电气设备和器件？ 电力技术涉及的技术内容：发电、输电、配电及电力应用。其研究对象是：发电 机、变压器、电动机、输配电线路等电力设备，以及利用电力设备来处理电力电 路中电能的产生、传输、分配和应用问题。其发展依赖于发电机、变压器、电动 机、输配电系统。其理论基础是电磁学(电路、磁路、电场、磁场的基本原理)， 利用电磁学基本原理处理发电、输配电及电力应用的技术统称电力技术。 电子技术， 又称为信息电子技术或信息电子学，研究内容是电子器件以及利用电 子器件来处理电子电路中电信号的产生、变换、处理、存储、发送和接收问题。 其研究对象:载有信息的弱电信号的变换和处理。 其发展依赖于各种电子器件 （二 极管、三极管、MOS 管、集成电路、微处理器电感、电容等） 。 电力电子技术是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。它 涉及电力电子变换和控制技术，包括电压（电流）的大小、频率、相位和波形的 变换和控制。研究对象：半导体电力开关器件及其组成的电力开关电路，包括利 用半导体集成电路和微处理器芯片构成信号处理和控制系统。 电力电子技术的发 展和应用主要依赖于半导体电力开关器件。 4、开关型电力电子变换器有那些基本特性？ （1）变换器的核心是一组开关电路，开关电路输出端电压和开关电路输入端电 流都不可能是理想的直流或无畸变的正弦基波交流，含有高次谐波。 （2）要改善变换电路的输出电压和输入电流的波形，可以在其输出、输入端附 加 LC 滤波电路；但是最有效方法是采用高频 PWM 控制技术。 （3）电力电子变换器工作时，开关器件不断进行周期性通、断状态的依序转换， 为使输出电压接近理想的直流或正弦交流， 一般应对称地安排一个周期中不同的 开关状态及持续时间。 因此对其工作特性的常用分析方法或工具是：开关周期平 均值（状态空间平均法）和傅立叶级数。 3、开关型电力电子变换器有哪两类应用领域？ （1）开关型电力电子变换电源或简称开关电源。由半导体开关电路将输入电源 变换为另一种电源给负载供电。这一类应用现在已经十分广泛。（2）开关型电力电子补偿控制器。它又分为两种类型：电压、电流（有功功率、 无功功率） 补偿控制器和阻抗补偿控制器。它们或向电网输出所要求的补偿电压 或电流，或改变并联接入、串联接入交流电网的等效阻抗，从而改善电力系统的 运行特性和运行经济性。 这类应用将导致电力系统的革命并推动电力电子技术的 继续发展。 第二章 半导体电力开关器件 课上重点1、PN 结高频等效电路：R A(P) K(N)I FR ?C?1ImC ?QV Q: PN 结中的电荷量。 V：外加电压正偏时，R 值很小，结电容很大 反偏时，R 值很大，结电容很小 2、额定电流的定义：其额定发热所允许的正弦半波电流的平均值 。当正弦半波电流的峰值 为 Im 时，则 3、最大允许全周期均方根正向电流的定义：当二极管流过正弦半波电流的平均值为 IFR 时， 与其发热等效的全周期均方根正向电流 IFrms 称为最大允许全周期均方根正向电流。I Frms ?1 T /2 2 I m sin 2 (? t )dt ? ?0 T1 ? 2 1 2 Im ? 0 I m sin (? t )d (? t ) ? 2? 24、二极管电流定额的含义： 如手册上某电力二极管的额定电流 IFR 为 100A，说明： 允许通过平均值为 100A 的正弦半波电流； 允许通过正弦半波电流的幅值为 314A； 允许通过任意波形的有效值为 157A 的电流； 在以上所有情况下其功耗发热不超过允许值。1 ? I Frms ? I m I Frms ? I FR ? 1.57 I FR I FR ? I m 2 2 ?15、逆阻型晶闸管 SCR 的符号及 A、G、K 代表的意义。 逆阻型晶闸管如何导通的？答案在：第三十五页、在 IA、IC 很小时-------从断态转为通态。 6、维持电流 IH ：使晶闸管维持导通所必需的最小电流。 擎住电流 IL ：晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后， 能维持导通所需的最小电流。 对同一晶闸管来说，通常 IL 约为 IH 的 2~4 倍。 7、反 偏BCBVCEXBVCESRBVCER开 路BVCEOEB V cEx & B V cEs & B V cER & B V cEo图2.9不同基极状态时，集－射极击穿电压8、双向晶闸管 TRIAC 有四种触发和开通方式。答案在第四十页 1、2、3、4。 9、为什么门极可关断晶闸管 GTO 能靠反向触发电流关断？ （1） 设计α 2 较大， 、 使晶体管 V2 控 制灵敏， 易于 GTO。 A （2） 、导通时α 1+α 2 更接近 1，导通时接近临界饱和， IA PNP 有利门极控制关断，但导通时管压降增大。 V1 Ic2 R Ic1 G IG (3） 、多元集成结构，使得 P2 基区横向电阻很小，能从 V2 NPN 门极抽出较大电流。 EA S IK EG 10、GTR 和 GTO 的特点――双极型，电流驱动，通流能 K 力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复 b) 杂。 MOSFET 的优点――单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动 功率小而且驱动电路简单。 11、什么是擎住效应：NPN 晶体管基极与发射极之间存在体区短路电阻 Rbr，P 形体区的横 向空穴电流会在该电阻上产生压降，相当于对 T2 基极和发射极施加正偏压，一旦 Ic 瞬时过 大，Rbr 上的压降过大，可使 T2 导通，即使撤除 VGE， IGBT 仍然通，使门极 G 失去控制作 用。 产生擎住效应的原因：集电极电流 IC 过大；集电极电压过高；关断速度过快，IC 减小的过 快。 解决方法：集电极 C 和发射极 E 两端并连接入电容减小关断时的d CE dt V；增大 Rg，减慢关断过程； 12、不可控器件：仅二极管 D 是不可控开关器件。 半控器件：仅普通晶闸管 SCR 属于半控器件。可以控制其导通起始时刻，一旦 SCR 导通后， SCR 仍继续处于通态。 全控型器件：三极管 BJT、可关断晶闸管 GTO、电力场效应晶体管 P-MOSFET、绝缘门极晶体 管 IGBT 都是全控型器件，即通过门极（或基极或栅极）是否施加驱动信号既能控制其开通 又能控制其关断 13、SCR、BJT 和 GTO 为电流驱动控制型器件 P－MOSFET、IGBT 均为电压驱动控制型器件 ******************************************************************************4、 电力三极管 BJT 的四个电压值 其大小关系如何？ 、 、 和、、和的定义是什么？分别为不同基极状态下的三极管集-射极击穿电压值：定义为基极反偏时，三极管集-射极电压击穿值；为基极短接、基极电压为 0 时，三极管集-射极电压击穿值； 为基极接有电阻短路时的集-射极击穿电压值要； 为基极开路时集-射极击穿电压值。 其大小关系为： 。5、 说明晶闸管的基本工作原理。 在哪些情况下， 晶闸管可以从断态转变为通态？ 已处于通态的晶闸管， 撤除其驱动电流为什么不能关断，怎样才能关断晶闸管？ 基本工作原理：见课本 p36-37；应回答出承受正向压、门极加驱动电流时的管 子内部的正反馈过程，使 不断增大，最后使 ， 很大，晶闸管变成通态；撤去门极电流后由于 保持通态。 有多种办法可以使晶闸管从断态转变成通态。，仍可使很大，常用的办法是门极触发导通和光注入导通。另外正向过电压、高温、高的 都可能使晶闸管导通，但这是非正常导通情况。 要使晶闸管转入断态，应设法使其阳极电流减小到小于维持电流 使其阳极 A 与阴极 K 之间的电压 为零或反向。 ，通常采用6、 额定电流为 10A 的晶闸管能否承受长期通过 15A 的直流负载电流而不过热？ 额定电流为 10A 的晶闸管能够承受长期通过 15A 的直流负载电流而不过热。 因为 晶闸管的额定电流 是定义的：在环境温度为 40℃和规定的散热冷却条件下，晶闸管在电阻性负载的单相、工频正弦半波导电、结温稳定在额定值 125℃时， 所对应的通态平均电流值。这就意味着晶闸管可以通过任意波形、有效值为 1.57 的电流，其发热温升正好是允许值，而恒定直流电的平均值与有效值相等， 故额定电流为 10A 的晶闸管通过 15.7A 的直流负载电流，其发热温升正好是 允许值。 7、说明 GTO 的关断原理。在 GTO 的设计制造时，等效晶体管 T2 的集电极电流分配系数 a2 较大。当 GTO 处于通态时，突加一个负触发电流-Ig，使 a2 减小， 1-a2 变大， 就是阳极电流 又使 、 急剧减小，又导致电流分配系数 a2 和 a1 减小，使 急剧减小， 急剧减小，减小。在这种循环不已的正反馈作用下，最终导致 GTO 阳极电流减小到维持电流以下，GTO 从通态转入断态。改善电力系统的运行特性和运行经济 性。这类应用将导致电力系统的革命并推动电力电子技术的继续发展。 8、作为开关使用时 P－MOSFET 器件主要的优缺点是什么？ 作为开关使用时，P－MOSFET 器件的优点是：输入阻抗高，驱动功率小，驱动电 路简单，工作频率高；其缺点是：通态压降大（通态损耗大） ，电压、电流定额 低。 补充：SCR、BJT 和 GTO 为电流驱动控制型器件： P－MOSFET、IGBT 均为电压驱动控制型器件。 第三章 直流/直流变换器一．降压变换器 （Buck 变换器） 1）6 种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、 升降压斩波电路、Cuk 斩波电路、 Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路。1 2） VO ? C o ? 2??2?01 1 v EO d (?t ) ? VS ? ? VS 2?D ? DV s 2? 2?VO ?T ? VS ? on VS ? DVS 2? Toff改变开关管 T 的导通时间，即改变导通占空比 D ，即可改变变压比 M, 调节或控制输出电 压 VO。 3）控制方式 1 脉冲宽度调制方式 PWM (Pulse Width Modulation) 开关频率不变，改变输出脉冲电压的宽度 ? 2 脉冲频率调制方式 PFM（Pulse Frequency Modulation） 脉宽 ? 不变，改变开关频率或周期。 4） ：为什么实际应用中广泛采用 PWM 方式？ （1）输出电压中的频率固定，滤波器设计容易，开关过程所产生电磁干扰容易控制。 （2）由控制系统获得可变脉宽信号比获得可变频率信号容易实现 5.）LC 滤波电路： v EO ii vl 滤波电感的作用： VO T E + 对交流高频电压电流呈高阻抗，对直流畅通无阻 iL L iC G V D 滤波电容的作用： C g C + V io i 对直流电流阻抗为无穷大，对交流电流阻抗很小。 6）Buck 变换器有两种可能的运行工况： o o （1）电感电流连续模式 CCM(Continuous Current Mode)： buck 电路图 指电感电流在整个开关周期中都不为零； （2）电感电流断流模式 DCM（Discontinuous Current Mode） ：iOR指在开关管 T 阻断期间内经二极管续流的电感电流已降为零。 二者的临界：称为电感电流临界连续状态： 指开关管阻断期结束时，电感电流刚好降为零。 7）: 电流连续模式跟哪些因素有关? ? 电感中的电流 iL 是否连续，取决于开关频率、滤波电感 L 和电容 C 的数值。 8）各谐波经过滤波器后几乎衰减为零。 直流量通过滤波器时其大小不受任何影响 二．升压变压器 （Boost 变换器） 1）工作原理 1.假设 L 和 C 值很大。 2.T 处于通态时，电源 VS 向电感 L 充电，电流恒定 iL，电容 C 向负载 R 供电，输出电压 Vo 恒定。 3.T 处于断态时，电源 VS 和电感 L 同时向电容 C 充电，并向负载提供能量。 4.压升高的原因：电感 L 储能使电压泵升的作用， 电容 C 可将输出电压保持住. 2）注意： 1.对 Boost 电路一般使用 PWM 控制 2.不能空载运行；3.占空比不能接近 1；4.输入电流脉动较小，运行中对电源的扰动小。 3）纹波：叠加在直流稳压上的交流分量称为纹波，一般为频率为高于公频类似正选拨的谐 波那另一种则是宽度很窄的脉冲波。 4）谐波：一定频率的的电压或是电流的作用用于非线性负载时会产生不同于与频率类的其 它频率正弦电压或是电流的现象。 5)偶函数（奇函数） ：正弦（余弦和常数）项系数为零； 半波对称(镜对称) 函数（奇谐波函数） ：偶次谐波为零；*********************************************************************** 9、脉冲宽度调制 PWM 和脉冲频率调制 PFM 的优缺点是什么？ 脉冲宽度调制方式 PWM，保持 不变（开关频率不变） ，改变 脉冲频率调制方式 PFM。保持 调控输出电压 。不变，改变开关频率或周期调控输出电压 。实际应用中广泛采用 PWM 方式。 因为采用定频 PWM 开关时，输出电压中谐波的频 率固定，滤波器设计容易，开关过程所产生电磁干扰容易控制。此外由控制系统 获得可变脉宽信号比获得可变频率信号容易实现。 但是在谐振软开关变换器中为 了保证谐振过程的完成，采用 PFM 控制较容易实现。 10、开关电路实现直流升压变换的基本原理是什么？ 答： 为了获得高于电源电压 压 的直流输出电， 一个简单而有效的办法是在变换器开关管前端插入一个电感 L，如右图所示。在 开关管 T 关断时，利用图中电感线圈 在其 电流减小时所产生的反电势 将此电感反电势 电源电压 与电源电压 (在电感电流减小时， 为正值)，串联相加送至负载，则负载就可获得高于的直流电压，从而实现直流升压变换。 接近 1 的情况下工作？11、Boost 变换器为什么不宜在占空比因为在 Boost 变换器中，开关管导通时，电源与负载脱离，其能量全部储存在电 感中，当开关管关断时，能量才从电感中释放到负载。如果占空比 接近于 1， 那么开关接近于全导通状态， 几乎没有关断时间，那么电感在开关管导通期间储 存的能量没有时间释放，将造成电感饱和，直至烧毁。因此 Boost 变换器不宜在 占空比 接近 1 的情况下工作。同时，从 Boost 变换器在电感电流连续工况时的 变压比表达式 也可以看出，当占空比 接近 1 时，变压比 接近于无穷大，这显然与实际不符，将造成电路无法正常工作。 12、说明单端正激、单端反激 DC/DC 变换器工作原理。 单端正激 DC/DC 变换器从电路结构、工作原理上可以看出它是带隔离变压器的 Buck 电路如图 3.11(b)所示， 开关管 T 导通时经变压器将电源能量直送负载被称 为正激。但是匝比 N2/N1 不同时，输出电压平均值 Vo 可以低于也可高于电源电 压 Vd。变压器磁通只在单方向变化被称为单端。 图 3.12(b)所示为单端反激 DC/DC 变换器，T 导通的期间，电源电压 Vd 加至 N1 绕组，电流 直线上升、电感 L1 储能增加，副方绕组 N2 的感应电势 ，二极管 D1 截止，负载电流由电容 C 提供，C 放电；在 T 阻断的期间，N1 绕组的电 流转移到 N2，感应电势 （反向为正） ，使 D1 导电，将磁能变为电能向负载供电并使电容 C 充电。该变换器在开关管 T 导通时并未将电源能量直送负载， 仅在 T 阻断的期间才将变压器电感磁能变为电能送至负载故称之为反激， 此外变 压器磁通也只在单方向变化，故该电路被称为单端反激 DC/DC 变换器。第四章 直流/交流变换器（逆变器）1、电压型逆变器 VSI 、电流型逆变器 CSI、恒频恒压正弦波逆变器 CVCF、变频变压逆变器 VVVF。 2、电压型单相全桥逆变电路： （a） 基波有效值V1?4VD 2 2 ? VD ? 0.9VD ? 2?(b) D 导电续流（c）九十五页“死区时间”3、电压型单相半桥逆变电路：(a) 二级管 D 的功用:续流。 （b）基波分量有效值： 2V V1 ? D ? 0.45VD 2? 4、正脉冲宽度调制 SPWM 基本原理：见课本九十八页，能理解，会概述。 5、冲量等效原理: 大小、波形不相同的窄脉冲变量作用于惯性系统时，只要它们的冲量即 变量对时间的积分相等，其作用效果基本相同。 6、单极性 SPWM：逆变器输出电压的基波幅值为： V 基波电压的有效值为 M ? 1时，V ? VD ? 0.707V 121m?2V1 ?Vrm VD ? M ?VD Vcm7、第 105 页单极性倍频 SPWM 控制的定义。 8、电流型三相逆变工作原理：第 114 页，模式 1、2、3 9、逆变器的开关器件现在都采用全控型开关器件。 功率：GTO（高）?IGCT IGBT、MCT、SIT（中）P-MOSFET（小） 、 频率：P-MOSFET、SIT（高）? IGBT IGCT、MCT（中）?GTO 、 （低） 10、相同的开关频率时 单极 SPWM：开关动作次数相对少些，谐波情况好些，多用于单相逆变。 双极性 SPWM：谐波情况差些，用于三相逆变。******************************************************************** 13、为什么逆变电路中晶闸管 SCR 不适于作开关器件？ （2）逆变电路中一般采用 SPWM 控制方法以减小输出电压波形中的谐波含量， 需 要开关器件工作在高频状态，SCR 是一种低频器件，因此不适合这种工作方式。（2）SCR 不能自关断。而逆变器的负载一 般是电感、电容、电阻等无源元件，除了 特殊场合例如利用负载谐振进行换流，一 般在电路中需要另加强迫关断回路才能关 断 SCR，电路较复杂。因此 SCR 一般不适 合用于逆变器中。 14、 正弦脉宽调制 SPWM 的基本原理是什 么？载波比 N、电压调制系数 M 的定义是 什么？改变高频载波电压幅值 压 的大小和基波频率 ？ 和频率 为什么能改变逆变器交流输出基波电正弦脉宽调制 SPWM 的基本原理是冲量等效原理：大小、波形不相同的窄变量作 用于惯性系统时，只要其冲量即变量对时间的积分相等，其作用效果基本相同。 如果将正弦波周期分成多个较小的时间段， PWM 电压波在每一时间段都与该段 使 的正弦电压冲量相等， 则不连续的按正弦规律改变宽度的多段波电压就等效于正 弦电压。 载波比 N 定义为三角载波频率 制系数 M 是正弦调制波幅值 , 波大小。又因为 。 15、试说明三相电压型逆变器 SPWM 输出电压闭环控制的基本原理。 引入了逆变器输出电压 出电压的指令值， 调制电压波的幅值 的闭环反馈调节控制系统如图 4.15(b)所示， 为输 和正弦调制波频率 和三角波幅值 之比：N＝ / . / ；电压调之比 M＝,改变调制比 M，即可成比例的调控输出电压的基 ，即可调控输出电压的基波频率，所以改变调制波频率为输出电压的实测反馈值。电压偏差经电压调节器 VR 输出 。 与调制波的频率 共同产生三相调制波正弦电压 相比较产生驱动信号，控，它们与双极性三角载波电压制各个全控型开关器件的通断，从而控制逆变器输出的三相交流电压。 当 & 时， 电压调节器 VR 输出的 增大到给定值 ；反之当 增大， 值增大， M 使输出电压各脉波加宽， & 时， 减小，M 值减小，使输出电输出电压压 保持减小到 ＝。如果电压调节器 VR 为 PI 调节器（无静态误差） ，则可使稳态时 。因此当电源电压 改变或负载改变而引起输出电压偏离给定值 跟踪并保持为给定值 。时，通过电压闭环控制可时输出电压16、逆变器有哪些类型？其最基本的应用领域有哪些？ 逆变器的类型有： 电压型和电流型逆变器。 恒频恒压正弦波和方波逆变器， 变频变压逆变器， 高频脉冲电压 （电流） 逆变器。 单相半桥、单相全桥、推挽式、三相桥式逆变器。 自关断换流逆变器， 强迫关断晶闸管逆变器。晶闸管逆变器可利用负载侧交流电 源电压换流，负载反电动势换流或负载谐振换流。 逆变器的基本应用包括：交流电动机变频调速，不停电电源 UPS，电子镇流器， 中频或高频感应加热电源等等。 还可应用于电力系统作为无功补偿器或谐波补偿 器。 17、补充：单极性和双极性 PWN 逆变器有何区别？ 相同的开关频率时，单极 SPWM：开关动作次数相对少些，谐波情况好些，多用 于单相逆变。双极性 SPWM：谐波情况差些，用于三相逆变。第五章 交流－直流变换器（整流器）名词术语: 整流：利用半导体电力开关器件的通、断控制，将交流电能变为直流电能成为整流。 （1）控制角α : 从晶闸管开始承受正向电压的自然导通为起点到施加触发脉冲使其导通瞬 间，这段时间所对应的电角度定义为控制角α ，α 又被称为触发延迟角或相控角。 （2）元件导通角θ （导电角） ：晶闸管在一周期内持续导通的时间所对应的电角度。 （3）移相：改变施加触发脉冲的起始时刻，即改变控制角α 大小，称为移相。改变α 角的 大小就可以控制输出整流平均电压的大小实现“移相控制” ，简称“相控” 。 （4）移相范围：改变α 角使输出整流电压平均值从最大值降到最小值，控制角α 能够变化 的范围就是触发脉冲 的移相范围。 （5）同步：使触发脉冲与可控整流电路的交流电源电压之间保持频率和相位的协调关系称 为同步。使触发脉冲与电源电压之间保持同步是整流电路正常工作必须的条件。 （6）换相（换流） ：在可控整流电路中，从一个晶闸管导通电流变换为另一个晶闸管导通的 过程称为换相，也称换流。******************************************************************** 18、什么是半波整流、全波整流、半控整流、全控整流、相控整流、高频 PWM 整流?半波整流： 整流器只在交流电源的半个周波输出整流电压，交流电源仅半个周期 中有电流。 全波整流：整流器在交流电源的正、负半波都有直流电压输出，交流电源在正负 半周期均有电流。 全控整流：指整流主电路中开关器件均为可控器件。 半控整流：指整流主电路中开关器件不全是可控器件，而有不控器件二极管。 相控整流： 全控整流电路中的开关管为半控器件晶闸管，控制触发脉冲出现的时 刻（即改变晶闸管的移相控制角 的大小） ，从而控制负载的整流电压。 高频 PWM 整流：整流主电路中开关器件均为全控器件，采用高频 PWM 控制，即在 一个电源周期内高频改变开关管的导通状况。 19、单相桥全控整流和单相桥半控整流特性有哪些区别？ 与单相全控桥相比， （1）在主电路上，半控整流少了两个晶闸管。因而，触发装置较简单，较经济。 （2）为防止失控而增加了一个续流二极管，使得输出整流电压 的波形中没有为负的电压波形。尽管晶闸管的触发移相范围也是 π ，但是，晶闸管的导通角 。 3）输出电压平均值： （ 范围内移相控制时， 可为负值。 20、同一个整流电压波形，时间坐标原点取在不同位置时用傅立叶级数分析得 到的谐波特性是否相同，为什么？ 同一个整流电压波形， 时间坐标原点取在不同位置时用傅立叶级数分析得到的谐 波特性相同。因为，整流电压是以交流电源的周期为周期的周期性函数。而任何 周期性函数在进行傅立叶级数分解的物理意义是用无限项正弦量来等价， 从等价 的效果来看，自变量（这里指时间）的坐标原点的选定在什么位置，是不影响各 正弦（余弦）分量的频率和幅值的大小。时间坐标原点取在不同位置时仅对各分 量的相位产生一定的影响。 只能为正值，而全控整流电路 在 。当 时21、为什么要限制有源逆变时的触发控制角？根据什么原则确定有源逆变时的 最大控制角 ?为了防止逆变器换相失败，有必要限制有源逆变时的触发控制角 α ，也就是不 能让 α 达到其理论最大值 π 。 逆变器换相失败的可能原因有： （1）被关断的晶闸管承受反压的时间不足，小于 其安全关断时间 （这段时间对应的角度称为关断角，记为 ） 。若不计交流电 ，若源电路中电感 Lc 的影响，认为换相过程瞬间完成，则要求 α max＝π －α 超过此值，则被关断的晶闸管承受反压的时间小于其安全关断时间 会因承受正向而可能再次误导通。 （2）实际交流电源电路中电感，之后 ，存在换相重叠过程。换相过程在触发脉冲到来后经历 ν 对应的换相重叠时间才结束。 之后， 依然要求被关断的晶闸管承受足够的反压时间才不致于再次误导通。为了 确保相控有源逆变的安全可靠运行，要限制有源逆变时的触发控制角 α 不能太 大。如果再考虑留一个安全角 － 。 ，则有源逆变的最大控制角 max＝π －θ 0－ν22、图 5.36 Boost 型功率因数校正器为什么能实现输入交流电流基本正弦，并 与交流电源电压同相？图 5.36 Boost 型功率因数校正器中， 虚线框内的控制电路： 电压误差放大器 VAR、 电流误差放大器 CAR、乘法器、比较器 C 和驱动器等。采用了双闭环控制，电压 外环为负载提供恒定的电压 ；电流内环，使交流电源电流 波形跟踪交流输 同相。外环的 PI 型电压误差放大器 VAR 检测值 (交流电源电入正弦电压波形，使 接近正弦并与 的输出是个直流量 K，当时保持不变。将整流电压压瞬时值的绝对值)与 K 的乘积作为电感电流 电流 与交流电源的指令值 ，保证了指令 ）一起送入 PI同相位。将 与电感电流 的检测值（型电流误差比较器 CAR。结果，使电感电流 流 与交流电源电压跟踪指令值 ，也就是输入电同相，输入端功率因数接近于 1。输入电流 （ ）的波形被高频 PWM 调制成接近正弦，但含有很小的高频纹波， 经过很小的 LC 滤波后即可得到较光滑的正弦波电流。 补充：23、宽脉冲和窄脉冲的优缺点？ 双脉冲触发电路较复杂， 但发出的脉冲窄，可减小触发装置的输出功率和触发脉 冲变压器的铁心体积。 宽脉冲触发，为不使脉冲变压器饱和，铁心体积要做得大些，绕组匝数多些，因 而漏感增大，导致脉冲的前沿不够陡(这对多个晶闸管串、并联使用时很不利)。 24、什么是有源逆变？ 有源逆变是把直流电能所转换的交流电能输送给交流电网 25、实现有源逆变的条件是：图中的“负载”应是一个直流电源，且其电压 Ei 极性必须与图中的方向一致。 桥式变换器电路中开关器件的触发控制角 ?26、有源逆变失败：采取什么措施防止失败？（上面）27、Boost 型功率因数校正器(APFC)的主要优点: (1)输入电流连续，电磁干扰 EMI 小。(2)有输入电感 L，可减少对输入滤波器的 要求，并可防止电网对主电路高频瞬态冲击。(3)开关器件 T 的电压不超过输出 电压值。 缺点：(1）输入、输出间没有绝缘隔离(2)Boost APFC 适用于 1kW～2kW 以下的 负载。第六章28、 单相交流电压控制器当控制角 可控？小于负载功率因数角 时为什么输出电压不图 6.2（c）中，如果把 T1、T4 的触发信号 ig1、ig4 的起点从 时开始触发 T1， 在 时开始触发 T4。 在提前，即在 时，由于仍是负电流， T4 仍在导通， 即 故这时的触发电流 ig1 并不能使 T1 立即导电， ig1 对 T1 不起作用，直到 能开通 T1。 因此 RL 负载、 宽脉冲。如果 时，如果要是电压控制器能正常工作，触发信号 ig 必须是 ，则脉冲宽度应超过 ，而且此时虽然 ，但与 时 时 iT4=is=io=0，如果这时还有 ig1，ig1 才可一样，输出电压、电流波形都是完整的正弦波。 34、图 6.9（a）交流-交流直接变频器与第 5 章图 5.31(a)所示直流电动机可逆 传动系统两组变流器的工作方式、控制原理有什么异、同之处？ 同：均是通过对正组、反组控制角的控制。 异：图 5.31 是正反两组均可工作在整流、逆变状态，通过改变晶闸管的触发控 制角或逆变角，可以调节整流或逆变电压 VD，控制交流电源－负载之间交换的 功率的大小和方向。 图 6.9 则是当 时，正组工作，反组停止工作。时，反组工作，正组停止工作。 它只是把相控“整流”输出电压脉冲中的每个 脉冲的平均值控制到按“正弦规律”变化， 然后再把这一系列直流脉冲拼成一个 近似的正弦波。一、填空 1、请在正确的空格内标出下面元件的简称： 电力晶体管 GTR ；可关断晶闸管 GTO ；功率场效应晶体管 MOSFET ；绝缘栅双 极型晶体管 IGBT ；IGBT 是 MOSFET 和 GTR 的复合管。 2、晶闸管对触发脉冲的要求是 要有足够的驱动功率 、 触发脉冲前沿要陡幅 值要高 和 触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。 3、多个晶闸管相并联时必须考虑 抗器。 4、在电流型逆变器中，输出电压波形为 正弦波 ，输出电流波形为 方波 。 均流 的问题，解决的方法是 串专用均流电5、 型号为 KS100-8 的元件表示 双向晶闸管 晶闸管、 它的额定电压为 800V 伏、 额定有效电流为 100A 。 6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在 同一桥臂 上的上、下二 个元件之间进行；而 120?导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在 不同桥臂 上的元件之间进行的。 7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会 增加 、正反向漏电流会 下降 ；当温 度升高时，晶闸管的触发电流会 下降 、正反向漏电流会 增加 。 2、由晶闸管构成的逆变器换流方式有 负载 换流和 强迫（脉冲）换流。 有3、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分为 源 逆变器与 无源 逆变器两大类。 4、有一晶闸管的型号为 KK200－9，请说明 KK 快速晶闸管 200A ，9 表示 900V 。； 200 表示表示5、单结晶体管产生的触发脉冲是 尖脉冲 脉冲；主要用于驱动 闸管；锯齿波同步触发电路产生的脉冲为 发 大 功率的晶闸管。 强触发脉冲小 功率的晶脉冲；可以触1、普通晶闸管的图形符号是 和 门极 G，三个电极分别是 阳极 A， 阴极 K晶闸管的导通条件是 阳极加正电压， 阴极接负电压，门极接正 ； 关断条件是 当晶闸管阳极电流小向电压形成了足够门极电流时晶闸管导通 于维持电流 IH 时，导通的晶闸管关断 。2、可关断晶闸管的图形符号是 绝缘栅双极晶体管的图形符号是；电力场效应晶体管的图形符号是 ；电力晶体管的图形符号是 ；3、单相交流调压在电阻性负载电路的移相范围在 0?―180? 变化，在阻感性负 载时移相范围在 ? ―180? 变化。 4、变流电路的换流方式有 流 等四种。 5、 提高变流置的功率因数的常用方法有 减小触发角 、 增加整流相数 、 采 用多组变流装置串联供电 、 设置补偿电容 。 器件换流 、 电网换流 、 负载换流 、 强迫换7、在电力晶闸管电路中，常用的过电流保护有 快速熔断器 ； 电路串电抗 器 ； 过流时快速移相 ；和 直流快速开关 等几种。 8、晶闸管的换相重叠角与电路的 触发角 α 、 变压器漏抗 XB 、 平均电流 Id 、 电源相电压 U2 等参数有关。2、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 2 2 U2 。三相 半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 U2） 3、 要使三相全控桥式整流电路正常工作， 对晶闸管触发方法有两种， 一是用 大 于 60 ?小 于 120 ? 的宽 脉 冲 冲 触发。 触 发 ；二 是用 脉 冲前 沿 相差 60 ? 的 双 窄 脉6 U2 。 （电源相电压为4、在同步电压为锯齿波的触发电路中，锯齿波底宽可达 240? 度；实际移相才 能达 0?-180 ? 度。 电路、 零电流 电路两大类。6、软开关电路种类很多，大致可分成 零电压8、逆变器环流指的是只流经 两组反并联的逆变桥 、而不流经 负载 的电流， 环流可在电路中加 采用串联电抗器 来限制。 10、绝缘栅双极型晶体管是以 电力场效应晶体管栅极为栅极 作为栅极，以 以 电力晶体管集电极和发射极 作为发射极与集电极复合而成。1、晶闸管的图形符号是，三个电极分别是 阳极 A、 阴极 K 、和门极G ，双向晶闸管的图形符号是 二阳极 T2、和 门极 G 。，它的三个极分是 第一阳极 T1、 第4、从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为 控制角， 用α 表示。5、同步电压为锯齿波的触发电路锯齿波底宽可达 240? 度；正弦波触发电路的 理想移相范围可达 180? 度，实际移相范围只有 150? 。 6、一般操作过电压都是瞬时引起的尖峰电压，经常使用的保护方法是 阻容保护 而对于能量较大的过电压， 还需要设置非线性电阻保护，目前常用的方法有压敏 电阻和 硒堆 。 7、 交流零触发开关电路就是利用 过零触发 方式来控制晶闸管导通与关断的。 四、问答分析题 1、 在晶闸管两端并联 R、C 吸收回路的主要作用有哪些？其中电阻 R 的作用是 什么？ 答： （1）R、C 回路的作用是：吸收晶闸管瞬间过电压，限制电流上升率， 动态均压作用。 （2）R 的作用为：使 L、C 形成阻尼振荡，不会产生振 荡过电压，减小晶闸管的开通电流上升率，降低开通损耗。 、 3、由下面单结晶体管的触发电路图画出各点波形。答：1、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？ 答： （1）直流侧必需外接与直流电流 Id 同方向的直流电源 E，其数值要稍大于 逆变器输出平均电压 Ud，才能提供逆变能量。 （2）逆变器必需工作在β &90?（α &90?）区域，使 Ud& 0,才能把直流功率 逆变为交流功率返送电网。 2、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？ 答： （1）触发信号应有足够的功率。 （2）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后， 阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。 （3）触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路 要求。 2、PWM 逆变电路的控制方法主要有哪几种？简述异步调制与同步调制各有哪些 优点？ 答： （1）PWM 逆变电路的常用控制方法有两种，一是计算法；二是调制法。其中 调制法又可分为两种，一是异步调制法；二是同步调制法。 （2）通常异步调制法是保持载波频率不变，信号频率根据需要而改变时，载 波比是变化的。优点是：信号频率较低时载波比较大，一周期内脉冲数较多，输 出较接近正弦波。 （3）同步调制时，保持载波比为常数，并在变频时使载波和信号波保持同步 变化。优点是：信号波一周内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的，对称性好。 3、什么是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成的原因是什么 答： （1）逆变失败指的是：逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件 末关断，该导通的器件末导通。从而使逆变桥进入整流状态，造成两电源顺向联 接，形成短路。 （2）逆变失败后果是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流， 损坏开关器件。 （3）产生逆变失败的原因：一是逆变角太小；二是出现触发脉冲丢失；三是 主电路器件损坏；四是电源缺相等。 2、根据对输出电压平均值进行控制的方法不同，直流斩波电路可有哪三种控制 方式？并简述其控制原理。 答： （1）第一种调制方式为：保持开关周期不变，改变开关导通时间 ton 称为脉 宽调制。简称“PWM”调制。 （2）第二种调制方式为：保持开关导通时间 ton 不变，改变开关周期，称为 频率调制。简称为“PFM”调制。 （3）第三种调制方式为：同时改变周期 T 与导通时间 ton。使占空比改变， 称为混合调制。 3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？ 答：电压型逆变器当交流侧为阻感性负载时，需要向电源反馈无功功率。 直流侧电容起缓冲无功能量的作用。 为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供 通道，逆变桥各臂开关器件都反并联了反馈二极管。 1、 对晶闸管的触发电路有哪些要求？ 答： 为了让晶闸管变流器准确无误地工作要求触发电路送出的触发信号应有 足够大的电压和功率；门极正向偏压愈小愈好；触发脉冲的前沿要陡、宽度应满 足要求； 要能满足主电路移相范围的要求；触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压取 得同步。 2、 正确使用晶闸管应该注意哪些事项？ 答：由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小的多， 使用中除了要采取必要的过电流、 过电压等保护措施外， 在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的安全余量。另外，使用中的晶闸管时还应严格遵守规定要 求。此外，还要定期对设备进行维护，如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。严禁用兆 欧表检查晶闸管的绝缘情况。 3、 晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用？ 答：在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出，可降低脉冲电压，增大输出 的触发电流，还可以使触发电路与主电路在电气上隔离，既安全又可防止干扰， 而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配， 达到同时触发多个晶闸 管的目地。 6、 晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常是用来作为 “最后一道保护”用？ 答：晶闸管的过电流保护常用快速熔断器保护；过电流继电器保护；限流与 脉冲移相保护和直流快速开关过电流保护等措施进行。 其中快速熔断器过电流保 护通常是用来作为“最后一道保护”用的。 五、计算题 1、指出下图中①～⑦各保护元件及 VD、Ld 的名称和作用。解： ①星形接法的硒堆过电压保护； ②三角形接法的阻容过电压保护； ③桥臂上的快速熔断器过电流保护； ④晶闸管的并联阻容过电压保护； ⑤桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护； ⑥直流侧的压敏电阻过电压保护； ⑦直流回路上过电流快速开关保护；VD 是电感性负载的续流二极管； Ld 是电动机回路的平波电抗器； 2、在下面两图中，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。 （1） 、标出 Ud、ED 及 id 的方向。 （2） 、说明 E 与 Ud 的大小关系。 （3） 、当α 与β 的最小值均为 30 度时，控制角α 的移向范围为多少？2、解： 整流电动机状态： 电流方向从上到下，电压方向上正下负，反电势 E 方向上正下负，Ud 大于 E，控制角的移相范围 0°~90°。 逆变发电机状态： 电流方向从上到下，电压 Ud 方向上负下正，发电机电势 E 方向上负下正， Ud 小于 E，控制角的移相范围 90°~150°。 3. 单相桥式全控整流电路， 2 ? 100 ， L 当 U V 负载中 R ? 2? ， 值极大， ? ? 30? 时， 要求：（1）作出 ud 、 i d 和 i 2 的波形； （2）求整流输出平均电压 U d 、平均电流 I d ，变压器二次电流有效值 I 2 ； 解： （1）作图。（2） U d ? 0.9U 2 cos? 当 ? ? 30? 时，U d ? 0.9U 2 cos? ? 0.9 ?100? cos30? ? 78VId ? U d 78 ? ? 39 A R 2I 2 ? I d ? 39AR 4. 在图 1 所示的降压斩波电路中， 已知 E ? 200V ， ? 10 ? ， 值极大， M ? 30V 。 L E（1）分析斩波电路的工作原理； （2）采用脉宽调制控制方式，当 T ? 50?s ，ton ? 20?s 时，计算输出电压平均值 U o 、输出电流平均值 U o 。解： （1）参考书上简要说明。 （2）根据公式得Uo ? t on t 20 ? E ? on ? E ? ? 200 ? 80V t on ? t off T 50Io ?U O ? E M 80 ? 30 ? ? 5A R 10
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