1、王兆安電力電子技術（第4版）課后習題解第1章 電力電子器件1.1 使晶閘管導通的條件是什么？答：使晶閘管導通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極注入正向觸發(fā)電流。1.2 維持晶閘管導通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷？答：維持晶閘管導通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導通的最小電流（即維持電流），即。要使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷，可通過外加反向陽極電壓或減小負載電流的辦法，使流過晶閘管的電流降到維持電流值以下，即。1.3 圖1-43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。 試計算各波形的電流平均值，與電流有效值，。圖1-43 晶閘管導電波形解：a）

2、 b） c） 1.4 上題中如果不考慮安全裕量，問100A的晶闡管能送出的平均電流、各為多少？這時，相應的電流最大值、各為多少？解：額定電流的晶閘管，允許的電流有效值，由上題計算結果知：a） b） c） 1.5 GTO和普通晶閘管同為PNPN結構，為什么GTO能夠自關斷，而普通晶閘管不能？答：GTO和普通晶闡管同為PNPN結構，由和構成兩個晶體管、，分別具有共基極電流增益和，由普通晶闡管的分析可得，是器件臨界導通的條件。兩個等效晶體管過飽和而導通；不能維持飽和導通而關斷。 GTO之所以能夠自行關斷，而普通晶閘管不能，是因為GTO與普通晶閘管在設計和工藝方面有以下幾點不同：1）多元并聯集成結構使

3、每個GTO元陰極面積很小，門極和陰極間的距離大為縮短，區(qū)的橫向電阻很小，顯著減小了橫向壓降效應，從而使從門極抽出較大的電流成為可能； 2） GTO導通時的更接近于1，普通晶閘管，而GTO則為，GTO的飽和程度不深，接近于臨界飽和，這樣為門極控制關斷提供了有利條件；而且GTO在設計時較大，這樣晶體管控制靈敏，易于GTO關斷； 3） GTO的結的反向擊穿設計得較高，使得允許在門極和陰極間施加較高的反向驅動電壓，不僅可以進一步削弱橫向壓降效應，而且可以加速GTO體內非平衡載流子經門極回路泄放的過程。1.6 如何防止電力MOSFET因靜電感應引起的損壞？答：電力MOSFET的柵極絕緣層很薄弱，容易被擊

4、穿而損壞。MOSFET的輸入電容是低泄漏電容，當柵極開路時極易受靜電干擾而充上超過20V的擊穿電壓，所以為防止MOSFET因靜電感應而引起的損壞，應注意以下幾點： 一般在不用時將其三個電極短接； 裝配時人體、工作臺、電烙鐵必須接地，測試時所有儀器外殼必須接地； 電路中，柵、源極間常并聯齊納二極管以防止電壓過高； 漏、源極間也要采取緩沖電路等措施吸收過電壓。1.7 IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET的驅動電路各有什么特點？答：IGBT驅動電路的特點是：驅動電路具有較小的輸出電阻，IGBT是電壓驅動型器件，IGBT的驅動多采用專用的混合集成驅動器。 GTR驅動電路的特點是：驅動電路提供的驅

5、動電流有足夠陡的前沿，并有一定的過沖，這樣可加速開通過程，減小開通損耗，關斷時，驅動電路能提供幅值足夠大的反向基極驅動電流，并加反偏截止電壓，以加速關斷速度。 GTO驅動電路的特點是：GTO要求其驅動電路提供的驅動電流的前沿應有足夠的幅值和陡度，且一般需要在整個導通期間施加正門極電流，關斷需施加負門極電流，幅值和陡度要求更高，其驅動電路通常包括開通驅動電路，關斷驅動電路和門極反偏電路三部分。 電力MOSFET驅動電路的特點：要求驅動電路具有較小的輸入電阻，驅動功率小且電路簡單。1.8 全控型器件的緩沖電路的主要作用是什么？試分析RCD緩沖電路中各元件的作用。答：全控型器件緩沖電路的主要作用是抑

6、制器件的內因過電壓，或過電流和，減小器件的開關損耗。RCD緩沖電路中，各元件的作用是： 開通時，經放電，起到限制放電電流的作用；關斷時，負載電流經從分流，使減小，抑制過電壓。1.9 試說明IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET各自的優(yōu)缺點。解：對IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET的優(yōu)缺點的比較如下表：器 件優(yōu) 點缺 點IGBT開關速度快，開關損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅動，驅動功率小。開關速度低于電力MOSFET，電壓、電流容量不及GTO ；存在擎住效應問題。GTR耐壓高，電流大，開關特性好，通流能力強，飽和壓降低。開關速度低，為電流驅動，所

7、需驅動功率大，驅動電路復雜；存在二次擊穿問題。GTO電壓、電流容量大，適用于大功率場合，具有電導調制效應，其通流能力很強。電流關斷增益很小，關斷時門極負脈沖電流大，開關速度低，驅動功率大，驅動電路復雜，開關頻率低。電力MOSFET開關速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅動功率小且驅動電路簡單，工作頻率高，不存在二次擊穿問題。通態(tài)電阻大，通態(tài)損耗大，電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。1.10 什么是晶閘管的額定電流？答：晶閘管的額定電流就是它的通態(tài)平均電流，國標規(guī)定：晶閘管在環(huán)境溫度為40和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結溫不超過額定結溫所允許的最大工頻正弦半波電流的平

8、均值。1.11 為什么要限制晶閘管斷電電壓上升律？答：晶閘管在承受正向陽極電壓阻斷狀態(tài)下，結反偏，其結電容在晶閘管端電壓上升率過大時，就會流過較大的充電電流（稱位移電流），此位移電流流過，起到相當于觸發(fā)電流的作用，易使晶閘管誤觸發(fā)導通，所以要限制。1.12 為什么要限制晶閘管通態(tài)電流上升率？答：在晶閘管開始導通時刻，若電流上升速度過快，會有較大的電流集中在門極附近的陰極小區(qū)域內，雖然平均電流沒有超過額定值，但在小的區(qū)域內局部過熱而損壞晶閘管，所以要限制通態(tài)。1.13 電力電子器件工作時產生過電壓的原因及防止措施有哪些？答：產生原因：分閘、合閘時產生的操作過電壓；雷擊引起的雷擊過電壓；晶閘管換相

9、過程中產生的換相過電壓。防止措施：壓敏電阻；交流側RC過電壓抑制電路；直流側RC過電壓控制電路；變壓器加屏蔽層；避雷器；器件關斷緩沖電路等。第2章 整流電路 2.1 單相半波可控整流電路對電感負載供電，求當時和時的負載電流，并畫出與波形。解： 時，在電源電壓的正半周期晶閘管導通時，負載電感儲能，在晶閘管開始導通時刻，負載電流為零。在電源電壓的負半周期，負載電感釋放能量，晶閘管繼續(xù)導通。因此，在電源電壓的一個周期里，以下方程均成立：考慮到初始條件：當時可解方程得：與的波形如下圖： 當時，在的正半周期期間，晶閘管導通使電惑儲能，電感儲藏的能量在負半周期期間釋放，因此在的一個周期中期間，以下微分方程

10、成立：考慮到初始條件：當時可解方程得：其平均值為此時與的波形如下圖：2. 2 圖2-9為具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，問該變壓器還有直流磁化問題嗎？試說明： 晶閘管承受的最大反向電壓為； 當負載是電阻或電感時，其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時相同。答：具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，該變壓器沒有直流磁化的問題。 因為單相全波可控整流電路變壓器二次側繞組中，正負半周內上下繞組內電流的方向相反，波形對稱，其一個周期內的平均電流為零，故不會有直流磁化的問題。以下分析晶閘管承受最大反向電壓及輸出電壓和電流波形的情況。 以晶閘管為例。當導通時，晶閘管通過與2個變壓器二次繞組并聯

11、，所以承受的最大電壓為。 當單相全波整流電路與單相全控橋式整流電路的觸發(fā)角相同時，對于電阻負載；期間無晶閘管導通，輸出電壓為0；期間，單相全波電路中導通，單相全控橋電路中、導通，輸出電壓均與電源電壓相等；期間均無晶閘管導通，輸出電壓為0；期間，單相全波電路中導通，單相全控橋電路中、導通，輸出電壓等于。 對于電感負載；期問，單相全波電路中導逼，單相全控橋電路中、導通，輸出電壓均與電源電壓相等；期間，單相全波電路中導通，單相全控橋電路中、導通，輸出波形等于?？梢姡瑑烧叩妮敵鲭妷合嗤?，加到同樣的負載上時，則輸出電流也相同。2.3 單相橋式全控整流電路，負載中，值極大，當時， 要求： 作出、和的波形；

12、 求整流輸出平均電壓、電流，變壓器二次電流有效值； 考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解： 、和的波形如下圖： 輸出平均電壓、電流，變壓器二次電流有效值分別為 晶閘管承受的最大反向電壓為： 考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為： 具體數值可按晶閘管產品系列參數選取。 流過晶閘管的電流有效值為： 晶閘管的額定電流為： 具體數值可按晶閘管產品系列參數選取。2.4 單相橋式半控整流電路，電阻性負載，畫出整流二極管在一周內承受的電壓波形。解：注意到二極管的特點：承受電壓為正即導通。因此，二極管承受的電壓不會出現正的部分。在電路中器件均不導通的階段，交流電源電壓由晶閘管平衡。整流二極管在一周內承

13、受的電壓波形如下：2.5 單相橋式全控整流電路，負載，值極大，反電勢，當時，要求： 作出、和的波形； 求整流輸出平均電壓、電流，變壓器二次電流有效值； 考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解： 、和的波形如下圖：整流輸出平均電壓、電流，變壓器二次測電流有效值分別為： 晶閘管承受的最大反向電壓為： 流過每個晶閘管的電流的有效值為： 故晶閘管的額定電壓為： 晶閘管的額定電流為： 晶閘管額定電壓和電流的具體敢值可按晶閘管產品系列參數選取。2.6 晶閘管串聯的單相半控橋（橋中、為晶閘管），電路如圖2-11所示，電阻電感負載，值極大，當時求流過器件電流的有效值，并作出、的波形。解： 、的波形如

14、下圖：負載電壓的平均值為： 負載電流的平均值為： 流過晶閘管、的電流有效值為： 流過二極管、的電流有效值為： 2.7 在三相半波整流電路中，如果a相的觸發(fā)脈沖消失，試繪出在電阻性負載和電感性負載下整流電壓的波形。解：假設，當負載為電阻時，的波形如下：當負載為電感時，的波形如下：2.8 三相半波整流電路，可以將整流變壓器的二次繞組分為兩段成為曲折接法，每段 的電動勢相同，其分段布置及其矢量如圖2-60所示，此時線圈的繞組增加了一些，銅的用料約增加10%，問變壓器鐵心是否被直流磁化，為什么？圖2-60 變壓器二次繞組的曲折接法及其矢量圖答： 變壓器鐵心不會被直流磁化。原因如下：變壓器二次繞組在一個

15、周期內：當對應的晶閘管導通時，的電流向下流，的電流向上流；當對應的晶閘管導通時，的電流向下流，的電流向上流；當對應的晶閘管導通時，的電流向下流，的電流向上流；就變壓器的一次繞組而言，每一周期中有兩段時間（各為）有電流流過，流過的電流大小相等而方向相反，故一周期內流過的電流平均值為零，所以變壓器鐵心不會被直流磁化。2.9 三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，a、b兩相的自然換相點是同一點 嗎？如果不是，它們在相位上差多少度？答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，a、b兩相之間換相的自然換相點不是同一點。它們在相位上相差。2.10 有兩組三相半波可控整流電路，一組是共陰極接法，一組是

16、共陽極接法，如果它 們的觸發(fā)角都是，那么共陰極組的觸發(fā)脈沖與共陽極組的觸發(fā)脈沖對同一相來說，例如都是a相，在相位上差多少度？答：相差。2.ll 三相半波可控整流電路，帶電阻電感負載，值極大，當時，要求： 畫出、和的波形； 計算、和。解： 、和的波形如下圖： 、和分別如下 2.12 在三相橋式全控整流電路中，電阻負載，如果有一個晶閘管不能導通，此時的整流電壓波形如何？如果有一個晶閘管被擊穿而短路，其他晶閘管受什么影響？答：假設不能導通，整流電壓波形如下： 假設被擊穿而短路，則當晶閘管或導通時，將發(fā)生電源相間短路，使得、也可能分別被擊穿。2.13 三相橋式全控整流電路，帶電阻電感負載，值極大，當時

17、，要求： 畫出、和的波形； 計算、和。解： 、和的波形如下： 、和分別如下 2.14 單相全控橋，反電動勢阻感負載，當時求、與的數值，并畫出整流電壓的波形。解：考慮時，有：解方程組得：又因為 即得出 換流重疊角 最后，作出整流電壓的波形如下： 2.15 三相半波可控整流電路，反電動勢阻感負載， ， 求當、時、的值并作出與和的波形。解：考慮時，有： 解方程組得：又因為 即得出 換流重疊角 、和的波形如下：2.16 三相橋式不可控整流電路，阻感負載，求、和的值并作出、和的波形。解：三相橋式不可控整流電路相當于三相橋式可控整流電路時的情況。解方程組得： 又因為 即得出 換流重疊角 二極管電路和變壓器

18、二次側電流的有效值分別為、和的波形如下：2.17 三相全控橋，反電勢阻感負載，當和情況下分別求、的值，后者還應求并做出與的波形。答： 當時： 當時：解方程組得：又因為 即得出 換流重疊角 、和的波形如下：2.18 單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側電流中含有哪些次數的諧波？其中主要的是哪兒次？答：單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有2k（k=1、2、3）次諧波，其中幅值最大的是2次諧波。變壓器二次側電流中含有2k+1（k=1、2、3）次即奇次諧波，其中主要的有3次、5次諧波。2.19 三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪

19、些次數的諧波？其中幅值最大 的是哪一次？變壓器二次側電流中含有哪些次數的諧波？其中主要的是哪幾次？答：三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有6k（k=1、2、3）次的諧波，其中幅值最大的是6次諧波。變壓器二次側電流中含有6k1（k=1、2、3）次的諧波，其中主要的是5、7次諧波。2.20 試計算第3題中的3、5、7次諧波分量的有效值，。解：在第3題中己知電路為單相全控橋，其輸出電流平均值為 于是可得： 2.21 試計算第13題中的5，7次諧波分量的有效值。答：第13題中，電路為三相橋式全控整流電路，且已知 由此可計算出5次和7次諧波分量的有效值為： 2.22 試分別計算第3題和第13題電路的

20、輸入功率因數。答： 第3題中基波電流的有效值為： 基波因數為： 電路的輸入功率因數為： 第13題中基波電流有效值為：基波因數為： 電路的輸入功率因數為： 2.23 帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有何主要異同？答：帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有以下異同點： 三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯，且后者需要用平衡電抗器； 當變壓器二次電壓有效值相等時，雙反星形電路的整流電壓平均值是三相橋式電路的而整流電流平均值是三相橋式電路的2倍； 在兩種電路中，晶閘管的導通及觸發(fā)脈沖的分配關系是一樣的，整流電壓和整

21、流電流的波形形狀一樣。 2.24 整流電路多重化的主要目的是什么？答：整流電路多重化的目的主要包括兩個方面，一是可以使裝置總體的功率容量大，二是能夠減少整流裝置所產生的諧波和無功功率對電網的干擾。 2.25 12脈波、24脈波整流電路的整流輸出電壓和交流輸入電流中各含哪些次數的諧 波？答：12脈波電路整流電路的交流輸入電流中含有11次、13次、23次、25次等即12kl（k=1、2、3）次諧波，整流輸出電壓中含有12、24等即12k（k=1、2、3）次諧波。24脈波整流電路的交流輸入電流中含有23次、25次、47次、49次等，即24k 1（k=1、2、3）次諧波，整流輸出電壓中含有24、48等

22、即24k（k=1、2、3）次諧波。2.26 使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：條件有二： 直流側要有電動勢，其極性須和晶閘管的導通方向一致，其值應大于變流電路直流側的平均電壓； 要求晶閘管的控制角，使為負值。2.27 三相全控橋變流器，反電動勢阻感負載，R=1當時求、 的值，此時送回電網的有功功率是多少？答：由題意可列出如下3個等式：三式聯立求解，得由下式可計算換流重疊角：送回電網的有功功率為：2.28 單相全控橋，反電動勢阻感負載，時求求、 的值？答：由題意可列出如下3個等式：三式聯立求解，得又因為 即得出 換流重疊角 2.29 什么是逆變失敗？如何防止逆變失?。看穑耗孀冞\行時，一

23、旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變?yōu)轫樝虼?，由于逆變電路內阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。 防止逆變夫敗的方法有：采用精確可靠的觸發(fā)電路，使用性能良好的晶閘管，保證交流電源的質量，留出充足的換相裕量角等。 2.30 單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當負載分別為電阻負載或電 感負載時，要求的晶閘管移相范圍分別是多少？答：單相橋式全控整流電路，當負載為電阻負載時，要求的晶閘管移相范圍是0，當負載為電感負載時，要求的晶閘管移相范圍是0。三相橋式全控整流電路，當負載為電阻負載時，要求的晶閘管移相范圍是0

24、，當負載為電感負載時，要求的晶閘管移相范圍是0。2.31 三相全控橋，電動機負載，要求可逆，整流變壓器的接法是，采用NPN鋸齒波觸發(fā)器，并附有滯后的R-C濾波器，決定晶閘管的同步電壓和同步變壓器的聯接形式。答：整流變壓器接法如下圖所示以a相為例，的對應于，此時，處于整流和逆變的臨界點。該點與鋸齒波的中點重合，即對應于同步信號的，所以同步信號滯后，又因為R-C濾波已使同步信號滯后，所以同步信號只要再滯后就可以了。滿足上述關系的同步電壓向量圖及同步變壓器聯接形式如下兩幅圖所示。各晶閘管的同步電壓選取如下表：晶閘管同步電壓2.32 某一電阻負載，要求輸出直流電壓，最大負載電流。采用單相半波可控整流電

25、路。用直接供電或用變壓器降壓到供電。計算兩種方案下，不考慮完全裕量時，晶閘管的導通角，額定電流， 額定電壓，電源的功率因數和電源容量。解： 時： 電流平均值 故 電流有效值 額定電流 額定電壓 功率因數 電源視在功率 時： 2.33 阻感負載，電感極大，電阻，電路為帶有續(xù)二極管的單相半控橋電路，輸入電壓，當控制角時，求流過晶閘管平均電流值、有效值，流過續(xù)流二極管電流平均值有效值。解： 整流輸出平均電壓： 負載平均電流： 流過晶閘管電流平均值： 電流有效值： 流過續(xù)流二極管電流平均值：有效值：2.33 單相全控橋式電路，電阻性負載，控制角。畫出電氣原理圖、整流電壓波形圖、任一晶閘管在一個周期內兩

26、端電壓波形圖、變壓器副邊電流波形圖。解： 2.34 三相半波可控整流電路，負載電感極大，電阻、，當，求出接續(xù)流二極管和不接續(xù)流二極管兩種電路結構下的整流電壓、整流電流，并選擇晶閘管。解： 接續(xù)流二極管時： 晶閘管： 不接續(xù)流二極管時： 晶閘管： 2.35 單相半波可控整流電路中，脈沖間隔= ( )，晶閘管最大導通角（ ），晶閘管可以承受的最大電壓=（ ），整流電壓的脈動次數m=（ ）；三相橋式可控整流電路中的（ ），（ ）， =( )，m=( )。 答：單相半波： ， ， ， 1；三相橋式： ， 62.36 單相橋式電路中脈沖間隔（ ），晶閘管最大導通角（ ），晶閘管承受的最大電壓=( )，

27、整流電壓脈沖次數m=( )； 三相半波電路中= ( )，整流電壓脈動次數m=( )；三相半波電路中（ ），（ ），= ( )，m= ( )。答：單相橋式： ， ， ， 2； 三相半波： ， 32.37 電阻性負載，單相橋式電路，脈沖移相范圍=( )，電流開始斷續(xù)時（ ）；三相半波電路脈沖移相范圍（ ），電流開始斷續(xù)時（ ）；三相橋式電路脈沖移相范圍（ ），電流開始斷續(xù)時（ ）。答：單相橋式，；三相半波，；三相橋式，2.38 三相半波可控整流電路對直流電動機供電，當，理想空載轉速，在時，理想空載轉速=( )；時，理想空載轉速=( )；，=( )答： ， ，2.39 電路形式為兩組三相橋式并聯可逆

28、電路，負載為直流電動機，請畫出：電氣原理圖和直流電動機運行四個象限變流器的工作情況（電動機運行狀態(tài)，變流器工作狀態(tài)，整流電壓極性，直流電動機反電勢極性，主電路電流方向）。答：2.40 電路形式為三相半波電路，負載為電阻，當時，請畫出電氣原理圖，整流電壓波形圖，觸發(fā)脈沖序列，晶閘管在一個周期內承受電壓波形圖。答：2.41 電路形式為三相橋式可控整流電路，負載電感大，當請畫出電氣原理圖，整流電壓波形圖，觸發(fā)脈沖序列，晶閘管在一個周期內承受電壓波形圖。答：(第二章)測試題一、 填空題1、觸發(fā)電路送出的觸發(fā)脈沖信號必須與晶閘管陽極電壓 ，保證在管子陽極電壓每個正半周內以相同的 被觸發(fā)，才能得到穩(wěn)定的直

29、流電壓。1、同步、時刻。2、晶體管觸發(fā)電路的同步電壓一般有 同步電壓和 電壓。2、正弦波、鋸齒波。3、正弦波觸發(fā)電路的同步移相一般都是采用 與一個或幾個 的疊加，利用改變 的大小，來實現移相控制。3、正弦波同步電壓、控制電壓、控制電壓。4、在晶閘管兩端并聯的RC回路是用來防止 損壞晶閘管的。4、關斷過電壓。5、為了防止雷電對晶閘管的損壞，可在整流變壓器的一次線圈兩端并接一個 或 。5、硒堆、壓敏電阻。6、用來保護晶閘管過電流的熔斷器叫 。6、快速熔斷器。7、晶閘管整流裝置的功率因數定義為 側 與 之比。7、交流、有功功率、視在功率8、晶閘管裝置的容量愈大，則高次諧波 ，對電網的影響 。8、愈大

30、，愈大。9、在裝置容量大的場合，為了保證電網電壓穩(wěn)定，需要有 補償，最常用的方法是在負載側 。9、無功功率；并聯電容。二、 判斷題 對的用表示、錯的用表示（每小題1分、共10分）1、在觸發(fā)電路中采用脈沖變壓器可保障人員和設備的安全。（）2、為防止“關斷過電壓”損壞晶閘管，可在管子兩端并接壓敏電阻。（）3、雷擊過電壓可以用RC吸收回路來抑制。 （）4、硒堆發(fā)生過電壓擊穿后就不能再使用了。 （）5、晶閘管串聯使用須采取“均壓措施”。 （）6、為防止過電流，只須在晶閘管電路中接入快速熔斷器即可。（）7、快速熔斷器必須與其它過電流保護措施同時使用。 （）8、晶閘管并聯使用須采取“均壓措施”。 （）9、

31、在電路中接入單結晶體管時，若把b1、b2接反了，就會燒壞管子。（）10、單結晶體管組成的觸發(fā)電路輸出的脈沖比較窄。 （）11、單結晶體管組成的觸發(fā)電路不能很好地滿足電感性或反電動勢負載的要求。 （）12、采用正弦波移相觸發(fā)電路的可控整流電路工作穩(wěn)定性較差。（）13、正弦波移相觸發(fā)電路不會受電網電壓的影響。 （）14、對低電壓大電流的負載供電，應該用帶平衡電抗器的雙反星型可控整流裝置。 （）15、晶閘管觸發(fā)電路與主電路的同步，主要是通過同步變壓器的不同結線方式來實現的 （）16、晶閘管裝置的容量愈大，對電網的影響就愈小。 （）三、單項選擇題 把正確答案的番號填在括號內（每小題1分，共10分）1、

32、三相可控整流與單相可控整流相比較，輸出直流電壓的紋波系數（B）。A 三相的大， B 單相的大， C一樣大。2、為了讓晶閘管可控整流電感性負載電路正常工作，應在電路中接入（B）。A 三極管， B 續(xù)流二極管， C 保險絲。3、晶閘管可整流電路中直流端的蓄電池或直流電動機應該屬于（C）負載。A 電阻性， B 電感性， C 反電動勢。4、直流電動機由晶閘管供電與由直流發(fā)電機供電相比較，其機械特性（C）。A 一樣， B 要硬一些， C 要軟一些。5、帶平衡電抗器的雙反星型可控整流電路適用于（A）負載。A 大電流， B 高電壓， C 電動機。6、晶閘管在電路中的門極正向偏壓（B）愈好。A 愈大， B 愈

33、小， C 不變7、晶閘管兩端并聯一個RC電路的作用是（C ）。A 分流， B 降壓， C 過電壓保護， D 過電流保護。8、壓敏電阻在晶閘管整流電路中主要是用來（C ）。A 分流， B 降壓， C 過電壓保護， D 過電流保護。9、變壓器一次側接入壓敏電阻的目的是為了防止（C）對晶閘管的損壞。A 關斷過電壓， B 交流側操作過電壓， C 交流側浪涌。10、晶閘管變流裝置的功率因數比較（B ）。A 高， B 低， C 好。11、晶閘管變流器接直流電動機的拖動系統中，當電動機在輕載狀況下，電樞電流較小時，變流器輸出電流是（B）的。A 連續(xù)， B 斷續(xù)， C 不變。12、脈沖變壓器傳遞的是（C ）電

34、壓。A 直流， B 正弦波， C 脈沖波。13、普通晶閘管的通態(tài)電流（額定電流）是用電流的（C）來表示的。A 有效值 B 最大賽值 C 平均值14、普通的單相半控橋可整流裝置中一共用了（A）晶閘管。A 一只， B 二只， C 三只， D 四只。15、三相全控橋整流裝置中一共用了（B）晶閘管。A 三只， B 六只， C 九只。16、雙向晶閘管是用于交流電路中的，其外部有（C）電極。A 一個， B 兩個， C 三個， D 四個。17、若可控整流電路的功率大于4kW，宜采用（C ）整流電路。A 單相半波可控 B 單相全波可控 C 三相可控18、三相可控整流與單相可控整流相比較，輸出直流電壓的紋波系數

35、（B）。A 三相的大， B 單相的大， C一樣大。四、問答題 （每小題6分，共計24分）1、 對晶閘管的觸發(fā)電路有哪些要求？答：為了讓晶閘管變流器準確無誤地工作要求觸發(fā)電路送出的觸發(fā)信號應有足夠大的電壓和功率；門極正向偏壓愈小愈好；觸發(fā)脈沖的前沿要陡、寬度應滿足要求；要能滿足主電路移相范圍的要求；觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓取得同步。2、 正確使用晶閘管應該注意哪些事項？答：由于晶閘管的過電流、過電壓承受能力比一般電機電器產品要小的多，使用中除了要采取必要的過電流、過電壓等保護措施外，在選擇晶閘管額定電壓、電流時還應留有足夠的安全余量。另外，使用中的晶閘管時還應嚴格遵守規(guī)定要求。此外，還要定

36、期對設備進行維護，如清除灰塵、擰緊接觸螺釘等。嚴禁用兆歐表檢查晶閘管的絕緣情況。3、 晶閘管整流電路中的脈沖變壓器有什么作用？答：在晶閘管的觸發(fā)電路采用脈沖變壓器輸出，可降低脈沖電壓，增大輸出的觸發(fā)電流，還可以使觸發(fā)電路與主電路在電氣上隔離，既安全又可防止干擾，而且還可以通過脈沖變壓器多個二次繞組進行脈沖分配，達到同時觸發(fā)多個晶閘管的目地。4、 一般在電路中采用哪些措施來防止晶閘管產生誤觸發(fā)？答：為了防止晶閘管誤導通，晶閘管門極回路的導線應采用金屬屏蔽線，而且金屬屏蔽層應接“地”；控制電路的走線應遠離主電路，同時盡可能避開會產生干擾的器件；觸發(fā)電路的電源應采用靜電屏蔽變壓器。同步變壓器也應采用

37、有靜電屏蔽的，必要時在同步電壓輸入端加阻容濾波移相環(huán)節(jié)，以消除電網高頻干擾；應選用觸發(fā)電流稍大的晶閘管；在晶閘管的門極與陰極之間并接0.01F0.1F的小電容，可以有效地吸收高頻干擾；采用觸發(fā)電流大的晶閘管。6、 晶閘管的過電流保護常用哪幾種保護方式？其中哪一種保護通常是用來作為“最后一道保護”用？答：晶閘管的過電流保護常用快速熔斷器保護；過電流繼電器保護；限流與脈沖移相保護和直流快速開關過電流保護等措施進行。其中快速熔斷器過電流保護通常是用來作為“最后一道保護”用的。7、 對晶閘管的觸發(fā)電路有哪些要求？8、 晶閘管整流裝置對電網的不良影響有哪些？用什么辦法可以抑制或減小這些影響？計算題 （每

38、小題10分，共計20分）1、 已知三相半波可控整流電路大電感負載，電感內阻為2，變壓器二次相電壓 220V，試求當= 60時，不接續(xù)流二極管與接續(xù)流二極管兩種情況時的負載兩端電壓平均值、流過每只晶閘管電流的有效值，并選擇晶閘管的型號（電流電壓安全余量為2）解：2、 直流電動機由三相半波可控整流電路供電，整流變壓器二次相電壓為110V，每相繞組漏抗、繞組電阻折算到二次側分別為100H與0.02，直流側負載額定電流為15A。求換相壓降Ud、整流變壓器等效內阻R i以及=60時的換相重疊角，并列出=60時的負載特性方程。（P81）解：3、 單相全控橋式整流電路帶大電感負載時，若已知U2=220V。負

39、載電阻Rd=10，求=60時，電源供給的有功功率、視在功率以及功率因數為多少？（P=980.1W,S=2.178VA,cos=0.45） （P160）解：4、 單相交流調壓電路，其中U2為工頻交流電，L=5.516mH，R=1，求：控制角的移相范圍；負載電流最大有效值。解：=2f=23.1450=314=arctg =arctg= P183第4題11、一臺220V、10kW的電爐，采用晶閘管單相交流調壓，現使其工作在5kW，試求電路的控制角的范圍、工作電流及電源側功率因數。（P183第5題）12、采用雙相晶閘管的交流調壓器接三相電阻負載，如電源線電壓為220V，負載功率為10kW，試計算流過雙

40、相晶閘管的最大電流，如使用反并聯聯接的普通晶閘管代替，則流過普通晶閘管的最大有效電流為多少。（P184第9題）解：線電壓為220V，則相電壓應為： = 127 V流過雙相晶閘管的最大電流為： 127 = 26.24 A識、作圖題 （10分）4、讀出下列圖形符號的名稱并標出管腳符號。 5、畫出下列半導體器件的圖形符號并標明管腳代號。普通晶閘管；單結晶體管；逆導晶閘管；可關斷晶閘管；功率晶體管；功率場效應晶體管；絕緣門極晶體管；雙向二極管；雙向晶閘管；程控單結晶體管。9、畫一個具有完整保護措施，能正常工作的單相全控橋式晶閘管可控整流帶大電感負載的主電路。第3章 直流斬波電路3.1 述圖3-1a所示

41、的降壓斬波電路工作原理。 答：降壓斬波器的原理是：在一個控制周期中，讓V導通一段時間，由電源E像L、R、M供電，在此期間，。然后使V關斷一段時間，此時電感L通過二極管VD向R和M供電，。一個周期內的平均電壓。輸出電壓小于電源電壓，起到降壓的作用。3.2在圖3-1a所示的降壓斬波電路中，已知V，值極大，V，s，計算輸出電壓平均值，輸出電流平均值。解：由于值極大，故負載電流連續(xù)，可得：輸出電壓平均值為（V）輸出電流平均值為（A）3.3 在圖3-1a所示的降壓斬波電路中，V，mH，V，采用脈寬調制控制方式，s，當s時，計算輸出電壓平均值，輸出電流平均值，計算輸出電流的最大和最小值瞬時值并判斷負載電流

42、是否連續(xù)。當s時，重新進行上述計算。解：由題目已知條件可得：當s時，有由于所以輸出電流連續(xù)。此時輸出平均電壓為（V）輸出電流的最大和最小瞬時值分別為（A）（A）當時，采用同樣的方法可以得出：由于所以輸出電流仍然連續(xù)。此時輸出電壓、電流的平均值以及輸出電流的最大、最小瞬時值分別為：（V）（A）（A）（A）3.4簡述圖32a所示升壓斬波電路的基本工作原理。答：假設電路中電感L值很大電容C值也很大。當V處于通態(tài)時，電源E向電 感L充電，充電電流基本恒定為，同時電容C上的電壓向負載R供電，因C值很大，基本保持輸出電壓為恒值。設V處于通態(tài)的時間為，此階段電感 L上積蓄的能量為。當V處于斷態(tài)時E和L共同向

43、電容C充電并向負載R提供能量。設V處于斷態(tài)的時間為,則在此期間電感L釋放的能量為。當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即：化簡得：式中的 ，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。3.5 在圖3-2a 所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和C值極大，R=20，采用脈寬調制控制方式，當T=40s，=25s時，計算輸出電壓平均值 ，輸出電流平均值。 解：輸出電壓平均值為：（V）輸出電流平均值為：（A）3.6 試分別簡述升降壓斬波電路和Cuk斬波電路的基本原理，并比較其異同點。答：升降壓斬波電路和基本原理：當可控開關V處于通態(tài)時，電源E經V向電感供電使其貯

44、存能量，此時電流為，方向如圖3-4中所示。同時，電容C維持輸出電壓基本恒定并向負載R供電。此后，使V關斷，電感L中貯存的能量向負載釋放，電流為，方向如圖3-4所示?？梢姡撦d電壓極性為上負下正，與電源電壓極性相反。 穩(wěn)態(tài)時，一個周期T內電感L兩端電壓對時間的積分為零，即當V處于通態(tài)期間，；而當V處于斷態(tài)期間，。于是： 所以輸出電壓為 改變導通比，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當時為降壓，當 時為升壓，因此電路稱作升降壓斬波電路。Cuk斬波電路的基本原理：當V處于通態(tài)時，E-V 回路和R-C-V回路分別流過電流。當V處于斷態(tài)時，E-C-VD回路和R-VD回路分別流過電流。輸出電

45、壓的極性與電源電壓極性相反。該電路的等效電路如圖35b所示，相當于開關S在A、B兩點之間交替切換。假設電容C很大使電容電壓的脈動足夠小時。當開關S合到B點時，B點電壓，A點電壓；相反，當S合到A點時，。因此，B點電壓的平均值為（為電容電壓的平均值），又因電感的電壓平均值為零，所以。另一方面，A點的電壓平均值為，且的電壓平均值為零，按圖35b中輸出電壓的極性，有。于是可得出輸出電壓與電源電壓的關系：兩個電路實現的功能是一致的，均可方便的實現升降壓斬波。與升降壓斬波電路相比，Cuk斬波電路有一個明顯的優(yōu)點，其輸入電源電流和輸出負載電流都是連續(xù)的，且脈動很小，有利于對輸入、輸出進行濾波。2.7 試繪

46、制Sepic斬波電路和Zeta斬波電路的原理圖，并推導其輸入輸出關系。解：Sepic電路的原理圖如下：在V導通期間，在V關斷期間，當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，電感、的電壓平均值均為零，則下面的式子成立由以上兩式即可得出Zeta電路的原理圖如下：在V導通期間， 在V關斷期間， 當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，電感、的電壓平均值均為零，則下面的式子成立 由以上兩式即可得出3.8 分析圖3-7a所示的電流可逆斬波電路，并結合圖3-7b的波形，繪制出各個階段電流流通的路徑并標明電流方向。解：電流可逆斬波電路中，V1和VD1構成降壓斬波電路，由電源向直流電動機供電，電動機為電動運行，工作于第1象限；V2和VD2構成升壓斬波

47、電路，把直流電動機的動能轉變?yōu)殡娔芊答伒诫娫矗闺妱訖C作再生制動運行，工作于第2象限。圖3-7b中，各階段器件導通情況及電流路徑等如下：V1導通，電源向負載供電：V1關斷，VD1續(xù)流：V2導通，L上蓄能：V2關斷，VD2導通，向電源回饋能量：3.9 對于圖3-8所示的橋式可逆斬波電路，若需使電動機工作于反轉電動狀態(tài)，試分析此時電路的工作情況，并繪出相應的電流流通路徑圖，同時標明電流流向。解：需使電動機工作于反轉電動狀態(tài)時，由V3和VD3構成的降壓斬波電路工作，此時需V2保持導通，與V3和VD3構成的降壓斬波電路相配合。當V3導通時，電源向M供電，使其反轉電動，電流路徑如下圖：當V3關斷時，負載通過VD3續(xù)流，電流路徑如下圖：3.10 多相多重斬波電路有何優(yōu)點？答：多相多重斬波電路因在電源與負載間接入了多個結構相同的基本斬波電路，使得輸入電源電流和輸出負載電流的脈動次數增加、脈動幅度減小，對