1、電力電子技術(shù)丁道宏 課后習(xí)題答案 南航第一章第 1 章 思考題與習(xí)題晶閘管的導(dǎo)通條件是什么 ? 導(dǎo)通后流過晶閘管的電流和負(fù)載上的電壓由什么決定 ? 答：晶閘管的導(dǎo)通條件是： 晶閘管陽極和陽極間施加正向電壓， 并在門極和陽極間施加 正向觸發(fā)電壓和電流(或脈沖) 。導(dǎo)通后流過晶閘管的電流由負(fù)載阻抗決定，負(fù)載上電壓由輸入陽極電壓UA 決定。晶閘管的關(guān)斷條件是什么 ? 如何實現(xiàn) ? 晶閘管處于阻斷狀態(tài)時其兩端的電壓大小 由什么決定 ?答：晶閘管的關(guān)斷條件是： 要使晶閘管由正向?qū)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄酄顟B(tài)， 可采用陽極電 壓反向使陽極電流 IA 減小， IA 下降到維持電流 IH 以下時，晶閘管內(nèi)部建立的正反

2、饋無法進(jìn) 行。進(jìn)而實現(xiàn)晶閘管的關(guān)斷，其兩端電壓大小由電源電壓UA 決定。溫度升高時，晶閘管的觸發(fā)電流、正反向漏電流、維持電流以及正向轉(zhuǎn)折電壓和反 向擊穿電壓如何變化？答：溫度升高時， 晶閘管的觸發(fā)電流隨溫度升高而減小， 正反向漏電流隨溫度升高而增 大，維持電流 IH 會減小，正向轉(zhuǎn)折電壓和反向擊穿電壓隨溫度升高而減小。晶閘管的非正常導(dǎo)通方式有哪幾種？答：非正常導(dǎo)通方式有： (1) I g=0 ，陽極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值； (1) 陽極電壓上升率 du/dt 過高； (3) 結(jié)溫過高。請簡述晶閘管的關(guān)斷時間定義。 答：晶閘管從正向陽極電流下降為零到它恢復(fù)正向阻斷能力所需的這段時間稱為關(guān)斷時 間

3、。即 tq trr tgr 。試說明晶閘管有哪些派生器件？ 答：快速晶閘管、雙向晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、光控晶閘管等。請簡述光控晶閘管的有關(guān)特征。 答：光控晶閘管是在普通晶閘管的門極區(qū)集成了一個光電二極管， 在光的照射下， 光電二極管電流增加， 此電流便可作為門極電觸發(fā)電流使晶閘管開通。 主要用于高壓大功率場合。1.8型號為 KP100-3 ，維持電流 I H=4mA 的晶閘管，使用在圖題 1.8所示電路中是否合理，為什么 ?(暫不考慮電壓電流裕量 )答：a)因為IA了。1.9圖題 1.8(b)c)因為因為IAIA100V 2mA I H ，所以不合理。50K H200V 20A, KP100 的

4、電流額定值為10150V 150A ，大于額定值，所以不合理。1100，裕量達(dá)倍，太大圖題 1.9 中實線部分表示流過晶閘管的電流波形， 其最大值均為 Im，試計算各圖的電流平均值電流有效值和波形系數(shù)。解：圖 (a)：1I IT(AV )=0 Im sin td( t)=IT= 212Kf= I TI T( A2 I m 0 (Imsin t)2d( t) = 2m=1.57V)2圖題 19圖(b)：12I T(AV )=Imsin td( t) =Im0IT= 1 0 (Imsin t)2d( t)= ImITKf= =1.11IT(AV)圖(c)：13I T(AV )=Im sin td(

5、 t)=Im321 2 1 3IT=(Imsin t) d( t) = Im0.63Im3 3 8ITKf=T =1.26IT(AV)圖(d)：13IT(A V )=Im sin td( t)=Im2 3 4IT= 1 (I msin t)2d( t) = Im 1 3 0.52Im2 3 6 6ITKf=T =1.78IT(AV)圖(e)：1 I mI T(AV )=4 Imd( t)=2 0 8IT= 21 04Im d( t)=2m2ITKf= =2.83IT(AV)圖(f)：1I IT(AV)= 21 02Imd( t)=I4m IT= 21 02Im2d( t) = I2m Kf=

6、IT =2IT(AV)1.10 上題中， 如不考慮安全裕量，問額定電流 100A 的晶閘管允許流過的平均電流分別 是多少 ?解： (a)圖波形系數(shù)為1.57，則有：1.57 IT(AV) =1.57 100A ,IT(A V) = 100(b)圖波形系數(shù)為1.11，則有：1.11 IT(AV) =1.57 100A ,IT(A V)=141.4A(c)圖波形系數(shù)為1.26，則有：1.26 IT(AV) =1.57 100A ,IT(A V)=124.6A(d)圖波形系數(shù)為1.78，則有：1.78 IT(AV) =1.57 100A ,I T(AV) =88.2A(e)圖波形系數(shù)為2.83，則有

7、：2.83 IT(AV) =1.57 100A,I T(A V) =55.5A(f)圖波形系數(shù)為2，則有：2 IT(AV) =1.57 100A ,IT(A V)=78.5A1.11某晶閘管型號規(guī)格為 KP200-8D ，試問型號規(guī)格代表什么意義 ?解：KP 代表普通型晶閘管 ，200 代表其晶閘管的額定電流為 200A ， 8代表晶閘管的正反向峰值電壓為 800V，D 代表通態(tài)平均壓降為 0.6V UT 0.7V 。1.12 所示，試畫出負(fù)載 Rd 上的電壓波形 (不考慮管子的導(dǎo)通壓降 )。在圖題 1.13 中，若要使用單次脈沖觸發(fā)晶閘管 T 導(dǎo)通，門極觸發(fā)信號(觸發(fā)電壓解：由題意可得晶閘管

8、導(dǎo)通時的回路方程：LdiAdtRiA E可解得iA ER(1 e ) ，L= =1RI L=15mA )？為脈沖)的寬度最小應(yīng)為多少微秒(設(shè)晶閘管的擎住電流要維維持持晶閘管導(dǎo)通， iA(t) 必須在擎住電流 IL以上，即(1 e t ) 15 10 3 0.5t 150 10 6 150 s ， 所以脈沖寬度必須大于 150s。單相正弦交流電源，晶閘管和負(fù)載電阻串聯(lián)如圖題 1.14 所示，交流電源電壓有效 值為 220V 。(1)考慮安全余量，應(yīng)如何選取晶閘管的額定電壓？(2)若當(dāng)電流的波形系數(shù)為 K f=2.22 時，通過晶閘管的有效電流為 100A，考慮晶閘管 的安全余量，應(yīng)如何選擇晶閘管

9、的額定電流？ 解：(1)考慮安全余量 , 取實際工作電壓的 2 倍U T=220 2 2 622V, 取 600V( 2)因為 Kf=2.22, 取兩倍的裕量，則：2IT(AV) 2.22 100A得：IT(AV)=111(A)取 100A。圖題 1.141.15 什么叫 GTR 的一次擊穿 ?什么叫 GTR 的二次擊穿 ?答：處于工作狀態(tài)的 GTR ，當(dāng)其集電極反偏電壓 UCE漸增大電壓定額 BUCEO 時，集電 極電流 IC 急劇增大(雪崩擊穿) ，但此時集電極的電壓基本保持不變，這叫一次擊穿。發(fā)生一次擊穿時， 如果繼續(xù)增大 UCE，又不限制 I C，I C上升到臨界值時， UCE 突然下

10、降， 而 IC 繼續(xù)增大(負(fù)載效應(yīng)) ，這個現(xiàn)象稱為二次擊穿。1.16 怎樣確定 GTR 的安全工作區(qū) SOA?答：安全工作區(qū)是指在輸出特性曲線圖上GTR能夠安全運行的電流、電壓的極限范圍。按基極偏量分類可分為：正偏安全工作區(qū)FBSOA和反偏安全工作區(qū) RBSO。A 正偏工作區(qū)又叫開通工作區(qū)，它是基極正向偏量條件下由GTR的最大允許集電極功耗 PCM以及二次擊穿功率GTR的關(guān)斷安全工作區(qū)，它PSB，I CM，BUCEO四條限制線所圍成的區(qū)域。反偏安全工作區(qū)又稱為表示在反向偏置狀態(tài)下 GTR關(guān)斷過程中電壓 UCE，電流 I C限制界線所圍成的區(qū)域。1.17 GTR 對基極驅(qū)動電路的要求是什么？答

11、：要求如下：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)實現(xiàn)主電路與控制電路隔離，3)自動保護功能，以便在故障發(fā)生時快速自動切除驅(qū)動信號避免損壞GTR。4)電路盡可能簡單，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強。1.18 在大功率 GTR組成的開關(guān)電路中為什么要加緩沖電路答：緩沖電路可以使了 GTR同時承受高電壓、GTR在開通中的集電極電流緩升，關(guān)斷中的集電極電壓緩升，避免大電流。 另一方面， 緩沖電路也可以使 GTR的集電極電壓變化率 du dt和集電極電流變化率 di 得到有效值抑制，減小開關(guān)損耗和防止高壓擊穿和硅片局部過熱熔 dt通而損壞 GTR。1.19 與 GTR 相比功率 MO

12、S 管有何優(yōu)缺點 ?答：GTR 是電流型器件，功率 MOS 是電壓型器件，與 GTR 相比，功率 MOS 管的工 作速度快，開關(guān)頻率高，驅(qū)動功率小且驅(qū)動電路簡單，無二次擊穿問題，安全工作區(qū)寬，并 且輸入阻抗可達(dá)幾十兆歐。但功率 MOS的缺點有：電流容量低，承受反向電壓小。1.20 從結(jié)構(gòu)上講，功率 MOS 管與 VDMOS 管有何區(qū)別 ?答：功率 MOS采用水平結(jié)構(gòu)，器件的源極 S，柵極 G和漏極 D 均被置于硅片的一側(cè)，通 態(tài)電阻大，性能差，硅片利用率低。 VDMOS采用二次擴散形式的 P 形區(qū)的 N+型區(qū)在硅片表面 的結(jié)深之差來形成極短的、 可精確控制的溝道長度 （13 m ）、制成垂直導(dǎo)

13、電結(jié)構(gòu)可以直接 裝漏極、電流容量大、集成度高。1.21 試說明 VDMOS 的安全工作區(qū)。答： VDMOS的安全工作區(qū)分為： （1）正向偏置安全工作區(qū)，由漏電源通態(tài)電阻限制線， 最大漏極電流限制線，最大功耗限制線，最大漏源電壓限制線構(gòu)成。（ 2）開關(guān)安全工作區(qū)：由最大峰值漏極電流 I CM，最大漏源擊穿電壓 BUDS最高結(jié)溫 I JM所決定。（3）換向安全工作區(qū)： 換向速度 di 一定時，由漏極正向電壓 UDS和二極管的正向電流的安全運行極限值I FM決定。dt1.22 試簡述功率場效應(yīng)管在應(yīng)用中的注意事項。答：（1）過電流保護， （2）過電壓保護， （ 3）過熱保護， （ 4）防靜電。1.2

14、3 與 GTR 、 VDMOS 相比， IGBT 管有何特點 ?答： IGBT的開關(guān)速度快，其開關(guān)時間是同容量GTR的 1/10 ，IGBT電流容量大，是同容量 MOS的 10 倍；與 VDMO、S GTR相比， IGBT 的耐壓可以做得很高，最大允許電壓UCEM可達(dá)4500V，IGBT 的最高允許結(jié)溫 TJM為 150，而且 IGBT的通態(tài)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；通態(tài)壓降是同一耐壓規(guī)格VDMOS的 1/10 ，輸入阻抗與 MOS同。1.24 下表給出了 1200V 和不同等級電流容量 IGBT 管的柵極電阻推薦值。試說明為什 么隨著電流容量的增大，柵極電阻值相

15、應(yīng)減?。侩娏魅萘?A255075100150200300柵極電阻 502515128.253.3答：對一定值的集電極電流，柵極電阻增大柵極電路的時間常數(shù)相應(yīng)增大，關(guān)斷時柵壓下降到關(guān)斷門限電壓的時間變長， 于是 IGBT 的關(guān)斷損耗增大。 因此，隨著電流容量的增大， 為了減小關(guān)斷損耗， 柵極電阻值相應(yīng)減小。 應(yīng)當(dāng)注意的是， 太小的柵極電阻會使關(guān)斷過程電 壓變化加劇，在損耗允許的情況下，柵極電阻不使用宜太小。1.25 在 SCR、GTR 、IGBT 、 GTO 、 MOSFET 、IGCT 及 MCT 器件中，哪些器件可以 承受反向電壓？哪些可以用作靜態(tài)交流開關(guān)？答： SCR、 GTR、IGBT

16、、GTO、MCT 都可承受反向電壓。 SCR 可以用作靜態(tài)開關(guān)。1.26 試說明有關(guān)功率 MOSFET 驅(qū)動電路的特點。答： 功率 MOSFET 驅(qū)動電路的特點是： 輸入阻抗高， 所需驅(qū)動功率小， 驅(qū)動電路簡單， 工作頻率高。1.27 試述靜電感應(yīng)晶體管 SIT 的結(jié)構(gòu)特點。答： SIT 采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，溝道短而寬，適合于高電壓，大電流的場合，其漏極電流 具有負(fù)溫度系數(shù)，可避免因溫度升高而引起的惡性循環(huán)漏極電流通路上不存在PN結(jié)，一般不會發(fā)生熱不穩(wěn)定性和二次擊穿現(xiàn)象，其安全工作區(qū)范圍較寬 , 關(guān)斷它需加 10V 的負(fù)柵極偏 壓 UGS , 使其導(dǎo)通，可以加 56V 的正柵偏壓 +UGS，以降

17、低器件的通態(tài)壓降。1.28 試述靜電感應(yīng)晶閘管 SITH 的結(jié)構(gòu)特點。答：其結(jié)構(gòu)在 SIT 的結(jié)構(gòu)上再增加一個 P+層形成了無胞結(jié)構(gòu)。 SITH 的電導(dǎo)調(diào)制作用使它 比 SIT 的通態(tài)電阻小，通態(tài)壓降低， 通態(tài)電流大， 但因器件內(nèi)有大量的存儲電荷， 其關(guān)斷時 間比 SIT 要慢，工作頻率低。1.29 試述 MOS 控制晶閘管 MCT 的特點和使用范圍。答： MCT具有高電壓，大電流，高載流密度，低通態(tài)壓的特點，其通態(tài)壓降只有 的左右， 硅片的單位面積連續(xù)電流密度在各種器件中是最高的，另外， 可承受極高的 di/dt 和 du/dt 。使得其保護電路簡化，的開關(guān)速度超過，且開關(guān)損耗 也小。1.3

18、0 緩沖電路的作用是什么？關(guān)斷緩沖與開通緩沖在電路形式上有何區(qū)別， 各自的功能 是什么？ 答：緩沖電路的作用是抑制電力電子器件的內(nèi)因過電壓du/dt 或者過電流 di/dt, 減少器件的開關(guān)損耗。緩沖電路分為關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路。 關(guān)斷緩沖電路是對 du/dt 抑制的電路， 用于抑制器件的關(guān)斷過電壓和換相過電壓，抑制 du/dt ，減小關(guān)斷損耗。開通緩沖電路是對 di/dt 抑制的電路，用于抑制器件開通時的電流過沖和di/dt ，減小器件的開通損耗。第二章2-1 題圖 2-1 為帶有續(xù)流二極管的單相半波可控整流電路，大電感負(fù)載保證電流連續(xù)。試證明輸出整流電壓平均值 Ud2U2 1 cos

19、 ,并畫出控制角為 時的輸出整流電壓 ud、d2晶閘管承受電壓 uT 的波形。22t當(dāng) U20，當(dāng) Ug0 時， T 不導(dǎo)通。 UTU2，Ud0當(dāng)有 Ug，T 被導(dǎo)通時，續(xù)流二極管承受正向壓降導(dǎo)通UdU2，UT=0由波形知，輸出整流電壓平均值為Ud2U 2sin td t 1 2U2 cos t 2U2 1 cos2-2 上題中， 角 ，導(dǎo)通角 解： U dU2=220V ，R=10，要求輸出整流電壓平均值 030V 連續(xù)可調(diào)。試求控制 的變化范圍，選擇晶閘管定額并計算變壓器次級容量。2U 2 1 cos12U 2 sin t d t 1 2U 2 cos tU20時 ，對應(yīng) max2 220

20、 1 cos max 0cos maxmax 180U230V時，對應(yīng) min2 220 1 cos min30cos min0.39min 113.2的變化范圍 113.2 180180，取 max 180 ，min 0取 min 113.2 ， max 66.8晶閘管承受正反間電壓晶閘管流過電流有效值最大值為 2U 2IT2 Id 2 URd只考慮 min的情況180 113.2 30360 101.2923A電源容量 S U2 I2 220 1.2923 284.31(VA) 選擇晶閘管時留出裕量電流 ：ITav (1.5 2)1.2923 1.23 1.65( A)，取整得 2A Ta

21、v 1.57電壓 ：URRM (2 3) 2U2 622.3 933.4(V ),取整得 1000V 選晶閘管定額 ITav 2A,U RRM 1000V2-3 具有變壓器中心抽頭的單相雙半流可控整流電路如圖所示（ 1） 說明該變壓器是否存在直流磁化問題？（2） 試?yán)L出 =45時電阻性負(fù)載及大電感負(fù)載下，輸出整流電壓Ud、晶閘管承受的電壓 UT 的波形。解：變壓器次級在電源電壓的分析： T1T2共陰， U2正半周期 =45， T 1導(dǎo)通，電流經(jīng)、 T1R 回到， T2 不導(dǎo)通， Ud=U 2，U 2過零， T1關(guān)斷， Ud=0， U2負(fù)半周期， T2承受正向電壓。過零時 T 1關(guān)斷，T2尚未開

22、，則 UT1承受 U2電壓， T2開后， UT2 承受 2U2，又過零 T2關(guān)， T1 尚未觸發(fā)，承受 U2。U 2=100V ，R=10，=45。 電流平均值及晶閘管電流有效值。2-6 題圖 2-6 單相橋式全控整流電路大電感負(fù)載，已知（ 1）負(fù)載端不接續(xù)流二極管 D，計算輸出整流電壓、（ 2）負(fù)載端接續(xù)流二極管 D，計算輸出整流電壓、電流平均值及晶閘管、續(xù)流二級管 電流有效值。畫出 ud、 id、iT、 iD 及變壓器次級電流 i 2的波形。2U 2 sin td( t)22U 2 cos0.9 100 cos45 63.64V63.64106.36A2I12I1 6.36 4.5A22）

23、負(fù)載端接續(xù)流二極管電力電子技術(shù)丁道宏 課后習(xí)題答案 南航2Ud1 1 cos2U2 sin td t 2U22 100 1 cos45 76.85VIdUd761.085 7.69AIT22Id2 d td27.694.71AIDId/4I1 7.69 3.84A2d3.84A2-8 單相橋式半控整流電路，由 220V 經(jīng)變壓器供電，負(fù)載為大電感性并接有續(xù)流二極 管。要求輸出整流電壓 2080V 連續(xù)可調(diào)，最大負(fù)載電流為 20A ，最小控制角 min=30。 試計算晶閘管、整流管、續(xù)流二極管的電流有效值以及變壓器容量。解：單相橋式半控整流電路U d 0.9U 21 cos電力電子技術(shù)丁道宏 課

24、后習(xí)題答案 南航min 30 ，U d 80V代入得 UUd0.45 1 cos800.45 1 cos3095.27V當(dāng)U d 20V時，其對應(yīng) max20 0。9 95。271 cosmaxcos max200.45 95.271 0.533max 122.2430 時 ，IT20 12.9AI D I T 12.9A122.24 時 ，IDC122.24 180180 20 16.48A30 時 ，I220 18.3 AS U 2I2 95.27 18.3 1743VA 1.7kVA2-9 在三相半波可控整流電路中如果觸發(fā)脈沖出現(xiàn)在自然換相點之前，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ 電路能否正常換相？試畫

25、出電阻性負(fù)載和電感性負(fù)載時Ud 的波形。2-10 具有續(xù)流二極管的三相半波可控整流電路，大電感負(fù)載R=10 ， U 2=220V ，當(dāng) =60時，（1）作出 Ud晶閘管電流 iT，續(xù)流二極管電流 iD 的波形（2）計算輸出電壓，電流平均值 Ud，Id 以及晶閘管和續(xù)流二極管電流有效值IT，ID。u2Ud 3 2U 2sin td( t) 3 2U 2 cos t 148.55V6 3 2 2Id Ud R 14.86 AITID1Id 7.43A27.43A2-17 題圖 2-17 為三相橋式半控整流電流電路（1）當(dāng)負(fù)載分別為電感性和電阻性時，電路輸出整流電壓波形是否相同，試分別畫出 =60

26、、 =90時 Ud 的波形1 cos（2）試證明整流電壓平均值 Ud 2.34U 2 1 cos22解：（ 1）三相橋式半控整流電路當(dāng)負(fù)載為電感性和電阻性時，電路輸出整流電壓波形相同。題圖2-17 =90 ， UacUbaUcb Uac（2）當(dāng) 60時，電流斷續(xù) ?1 1 cosUd 2U 2l sin td t 2.34U 2 22電力電子技術(shù)丁道宏 課后習(xí)題答案 南航2-18當(dāng) 0 60時，12Ud 3 2U2l sin td t2 3 2l33 2 1 cos U 2l22232U2l sin td t321 cos 2.34U 222電力電子技術(shù)丁道宏 課后習(xí)題答案 南航2-19 三相

27、全橋全控整流電路對反電勢、大電感性負(fù)載供電，U2 220V ， E 200V，R=1， 60o，（ 1）不計漏感時求輸出整流電壓和電流Ud，Id 值；（ 2）當(dāng) Lb=1mH情況下。計算 Ud， Id, 值，并分別求出 ud,iT 的波形 解：（1）Ud 2.34U 2 cos 2.34*220*cos 60o 257.4V2）IdUd ELb=1mH257.4 200R157.4AUd 2.34U 2 cos m Lb Id2U d EIdRUd 2.34U 2 cosm Lb Id IdR E2所以：2.34U 2 cos E 257.4 200I d3 44Ad m Lb6 2 50 1

28、0 3R1 22將 Id 值代入求得輸出電壓：Ud 2.34U 2 cos m Lb Id 244.1V2將 Id 值代入求重疊角：1cos cosXBId2U 2l sinm 3.34o第八章補充題： SOA 的構(gòu)成？ 答：功率晶體管的 SOA 由四部分組成。集電極最大允許電流 I eM基極開路，集電極發(fā)射極之間的最高允許電壓U (BR)ceo晶體管集電極最大允許功率損耗PCM二次擊穿電流水平 I S/B 功率場效應(yīng)管的 SOA 由三部分組成1) 漏源擊穿電壓 U (BR)DS2) 等功耗線 PDM3) 最大允許漏極電流 I DM8-5圖 8-5中晶體管的 可在 840間選擇。 RC=11，

29、電源電壓 EC=200V ，基極輸入電 壓 UB=10V 。如果 UCES=1.0V 和 強制 值；( c)晶體管功率損耗U BES=1.5V 。求：( a)過驅(qū)動系數(shù) PC。ODF=5 時 RB 的值；b)飽和區(qū)解： (1)取30UCES 1.0時 ，iCSEC U CESRC200 1.0 18.09A11ibsiCS 183.009 0.603AibUb U bes 10 1.5RbODFib5i bSRb8.5Rb0.603Rb 2.8強制電流增益 f I CS 18.09 6I b8.52.8PC UcesI cs 1.0 18.09 18.09W8-9 電路總電流為 20A ，用兩

30、個 MOSFET 管并聯(lián)分擔(dān)，一個管子的 UDS1=2.5V ，另一個 是 U DS2=3V 。如用串聯(lián)源極電阻( a)RS1=0.3，RS2=0.2及( b)RS1=RS2=0.5來均流， 求每個晶體管電流和兩管漏極電流之差。解： 設(shè)S接地 ，UDS EE U DS1 E U DS220ARS1RS21) RS1 0.3 , RS2 0.2 時E 2.5 E 3200.3 0.2E 5.2VI D1 9 A, I D2 11A漏極電流差I(lǐng)D2 ID1 2A， ID2 ID12) RS1 RS2 0.5E 2.5 E 30.5 0.520E 7.75I D1 10.5 A, I D 2 9.5

31、A漏極電流差 ID2 I D 1 1A ， I D1 I D 2補充題： IGBT 的 SOA 構(gòu)成？答：IGBT 的正偏安全工作區(qū)與場效應(yīng)晶體管相似， 由 ICM、U(BR)ceo 和等功耗線決定的。 由于 IGBT 含有 GTR 的特性，在某些情況下也會出現(xiàn)二次擊穿的問題。何為掣住效應(yīng)，有何措施避免？答：當(dāng)集電極電流在到一定程度， Rb 上的壓降使 NPN 晶體管導(dǎo)通，從而進(jìn)入正反饋狀 態(tài)而失去控制作用，成為晶閘管狀態(tài)，這就是所謂掣住效應(yīng)或栓鎖效應(yīng)。針對掣住效應(yīng)的原因，有兩種措施：dudt在關(guān)斷時， IGBT 由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，受到重加集電極電壓上升率的限制。過大的電壓 上升率會引起掣住效應(yīng)

32、。措施：仔細(xì)設(shè)計緩沖電路，降低集電極電壓上升率在導(dǎo)通期間，負(fù)載發(fā)生短路， IGBT 的集電極電流急劇增大，如不加限制，就可能進(jìn)U GE ，抬高入掣住狀態(tài)。措施：設(shè)計保護檢測電路，檢測集電極電壓，若其升高，則減小U CE，從而降低 IC。拖尾現(xiàn)象如何產(chǎn)生？答： IGBT 有兩種載流子參與導(dǎo)電，少數(shù)載流子需要復(fù)合時間IGBT 的開關(guān)速度就變慢了。同時， 在關(guān)斷時不能用加反向電壓強迫少數(shù)載流子加快復(fù)合來縮短開關(guān)時間，少數(shù)載流子消失由少子壽命決定，這就出現(xiàn) IGBT 特有的關(guān)斷時電流拖尾現(xiàn)象。電力電子技術(shù)丁道宏 課后習(xí)題答案 南航0. 18 5m6H第九章9-1 降壓式變換器電路如圖，輸入電壓為27V

33、 10%，輸出電壓為 15V ，最大輸出功率為 120W，最小輸出功率為 10W 。若工作頻率為 30kHz ，求（ 1）占空度變化范圍； （2）保 證整個工作范圍電感電流連續(xù)時電感值； （ 3）當(dāng)輸出紋波電壓 U0=100mV 時濾波電容值； （4）電感臨界連續(xù)電流為 4A 時電感量， 及最小輸出時的占空度； （5）如線圈電阻為 0.2， 在最低輸入電壓，最大功率輸出時最大占空度和效率。解：（ 1） DU0UimaxU0Uimin15 61.7%27 90%DminU0U i max15 50.5%27 1.1D的范圍 : 50.5% 61.7%2) P U 0 I0I0U00 max0 m

34、in0 minPmax1201510153AUiT2LD (1 D )8A2 0.67 AU iTD(1 D)2I 0minD (1 D)Uo (1 D)2fI0min2 fI0minUo(1 Dmi n)2 I0mi n1 5 1 0. 5 0 5 32 0. 1 8 5 13 H02 2 30 1303電力電子技術(shù)丁道宏 課后習(xí)題答案 南航5)3)C UiD(1 D )C28Lf 2 U CUiU0U01UiUi ，Ui取U imax27 110%28Lf 2 U C1515 1 27 110%8 0.1856 10 3 302 106 100 10 30.0556mF55.6 F4)I

35、G 4AIG UiT D(1 D)G 2 LL2IGUiTD(1 D)， D取DminUU0U i max15 1 1527 1.12 4 300.031mHP0 10W,I0 2A時 ，Uimin 27 0.9 24.33U0U i min1 I 0 4IGmaxD2I0U0D24I Gmax U iU 0I0U0UiT4U iT Ui U 08L i 02 3 315 30 103 0.031 10 3324.324.3 24.3 1520.0823D 0.2878A120 R 0.2 ，U i 27 0.9 24.3V ， P0 120W ， I 0 i 0 0 15電力電子技術(shù)丁道宏

36、課后習(xí)題答案 南航2N1U 0 RI0Ui15 0.2 824.30.68P0P0 P損120120 0.2 8290.4%9-2 升壓式變換器另外兩種接法如圖 9-2(a)，晶體管工作在工關(guān)狀態(tài)，電感電流連續(xù)， 占空度為 D，求U0 U1 。解： Q 導(dǎo)通時，UidiL1 L1 i1dtTONUiTONL1Q關(guān)斷時， Ui U0 L dditL LTOFiFi2Ui U 0TOFFLi1max N1=i2max (N1+N2)I1min N1=i2 (N1+N2)i1 N1 N 2i2N1L1LN1 N2 2可得：電力電子技術(shù)丁道宏 課后習(xí)題答案 南航電力電子技術(shù)丁道宏 課后習(xí)題答案 南航L

37、2L12U 0 N1 N2 D 1 N1 N2D 1 N2 DU i N1 1 D (1 D)N1 1 D N1 1 D解法 2： (磁通平衡，伏秒面積相等) TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark242 o Current Document Ton 1UQon 時，onU idti DT0 N1N1Qoff 時， offToff01N1 N2 (U oUi )dtUo U iN1 N2(1 D)TonoffUiN1DTU o U iN1 N2(1 D)TUo Ui (N1 N2 )DU iN1(1 D)U o N1 N2DU i N1 N1D 升壓式變換器另外兩

38、種接法如圖 9-2(b) ，晶體管工作在工關(guān)狀態(tài)，電感電流連續(xù)，占空 度為 D，求U0 U1 。解： Q 導(dǎo)通時， Ui L1 diL1 L1 i1dtTONi1UiTONL1Q關(guān)斷時， Ui U0 L dt L TOFFi2Ui ULi1max (N1+N2)=i2max N1i1 (N1+N2)=i2 N12L1 (L1 L2)22即得：U o N1 DU i N1 N2 1 D9-3 升壓式變換器等效電路如圖 9-13，輸入電壓 27V 10%，輸出電壓 45V，輸出功率750W，假定效率 95%，若電感和晶體管導(dǎo)附加等效電阻0.05 ，(1)求最大占空度； (2)如要求輸出 60V ，是否可能？為什么？解： Ui max 27 2.7 29.7VUimin 27 0.9 24.3VIiP0Uimin75095% 24.332.5AD max對應(yīng) Uimin ，U 0Ui RI i1D的情況：1 Dmax Ui RIi 24.3 0.05 32.5max U 0 45Dmax 0.496U 0 60V 時 ，1DUi RIi6024.3 0.05 3