電力電子技術(shù)第2章習(xí)題-答案

1、班級(jí)姓名學(xué)號(hào)第2/9章 電力電子器件 課后復(fù)習(xí)題第1部分：填空題1. 電力電子器件是直接用于主_電路中，實(shí)現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。2. 主電路是在電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān) 電能變換或控制任務(wù)_的電路。3. 電力電子器件一般工作在 開(kāi)關(guān)狀態(tài)。4. 電力電子器件組成的系統(tǒng)，一般由 _控制電路_、驅(qū)動(dòng)電路_、_主電路_三部分組成， 由于電路中存在電壓和電流的過(guò)沖，往往需添加 _保護(hù)電路。5. 按照器件能夠被控制的程度，電力電子器件可分為以下三類：_不可控器件一、半控型器件 和_全控型器件_。6按照驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)的性質(zhì)，電力電子器件可分為以下分為兩類：電流驅(qū)動(dòng)型_和 _電壓驅(qū)動(dòng)型。7. 電力

2、二極管的工作特性可概括為 單向?qū)щ娦訽。8. 電力二極管的主要類型有普通二極管、快恢復(fù)二極管、肖特基二極管。9. 普通二極管又稱整流二極管多用于開(kāi)關(guān)頻率不高 ,一般為 _ 1K_Hz以下的整流電路。其反向恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，一般在5ls 以上。10. 快恢復(fù)二極管簡(jiǎn)稱快速二極管，其反向恢復(fù)時(shí)間較短，一般在_5以下。11. 肖特基二極管的反向恢復(fù)時(shí)間很短,其范圍一般在_1040nj之間。12. 晶閘管的基本工作特性可概括為：承受反向電壓時(shí)，不論 是否觸發(fā)，晶閘管都不會(huì)導(dǎo) 通；承受正向電壓時(shí)，僅在門極正確觸發(fā)情況下，晶閘管才能導(dǎo)通；晶閘管一旦導(dǎo)通，一門極就失去控制作用。要使晶閘管關(guān)斷，只能使晶閘管的電流

3、 降至維持電流以下_。13. 通常取晶閘管的UDRMp URrM中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓。選用時(shí)，一般取 為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓_ 23 倍。14. 使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流稱為 維持電流_。晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號(hào)后， 能維持導(dǎo)通所需的最小電流稱為 擎住電流。對(duì)同一晶閘管來(lái)說(shuō)，通 常I l約為I H的稱為_(kāi)24 _倍。15. 晶閘管的派生器件有：快速晶閘管_、_雙向晶閘管_、_逆導(dǎo)晶閘管_、_光控晶閘管_。16. 普通晶閘管關(guān)斷時(shí)間數(shù)百微秒，快速晶閘管數(shù)十微秒，高頻晶閘管_ 10微秒左右。 高頻晶閘管的不足在于其電壓和電流定額不易做高。17. 一雙向晶閘

4、管可認(rèn)為是一對(duì)反并聯(lián)聯(lián)接的普通晶閘管的集成。18. 逆導(dǎo)晶閘管是將晶閘管反并聯(lián)一個(gè)二極管_制作在同一管芯上的功率集成器件。19. 光控晶閘管又稱光觸發(fā)晶閘管，是利用一定波長(zhǎng)的光照信號(hào)_觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管。光觸發(fā)保證了主電路與控制電路之間的 絕緣且可避免電磁干擾的影響。20. GTO的多元結(jié)構(gòu)是為了便于實(shí)現(xiàn)門極控制關(guān)斷而設(shè)計(jì)的。21. GTO勺開(kāi)通控制方式與晶閘管相似，但是可以通過(guò)在門極施加負(fù)的脈沖電流使其關(guān)斷。22. GTO導(dǎo)通過(guò)程與普通晶閘管一樣，只是導(dǎo)通時(shí)飽和程度 較淺二 導(dǎo)通時(shí)管壓降較高_(dá)。23. GTO最大可關(guān)斷陽(yáng)極電流與門極負(fù)脈沖電流最大值I GM之比稱為電流關(guān)斷增益 該值一般很小，只

5、有 _5 左右，這是GTO勺一個(gè)主要缺點(diǎn)。24. GTF導(dǎo)通的條件是：集電結(jié)正向偏置且基極施加驅(qū)動(dòng)電流_。25. 在電力電子電路中GTRX作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中，在_飽和區(qū)和截止區(qū)之間 過(guò)渡時(shí)，要經(jīng)過(guò)放大區(qū)。26. 電力MOSFE導(dǎo)通的條件是：漏源極間加正電_且_柵源極間加大于開(kāi)啟電壓的正電壓 _。27. 電力MOSFE的漏極伏安特性中的三個(gè)區(qū)域與GTR共發(fā)射極接法時(shí)的輸出特性中的三個(gè)區(qū) 域有對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中前者的截止區(qū)對(duì)應(yīng)后者的 截止區(qū)_、前者的飽和區(qū)對(duì)應(yīng)后者的放 大區(qū)_、前者的非飽和區(qū)對(duì)應(yīng)后者的_放大區(qū)_。28. 電力MOSFE的通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù)。29.IGBT是由MOSFET _

6、和_GTR_兩類器件取長(zhǎng)補(bǔ)短結(jié)合而成的復(fù)合器件。30.IGBT導(dǎo)通的條件是：集、射極間加正電_且_柵、射極間加大于開(kāi)啟電壓的正電壓 _。31. IGBT的輸出特性分為三個(gè)區(qū)域，分別是：_正向阻斷區(qū)，有源區(qū)和飽和區(qū)。IGBT的開(kāi)關(guān)過(guò)程，是在 正向阻斷區(qū)和飽和 _區(qū)之間切換。32.IGCT由_ IGBT _和 GTO兩類器件結(jié)合而成的復(fù)合器件，目前正在與 IGBT等新型器件激烈競(jìng)爭(zhēng)，試圖最終取代 _GTO_在大功率場(chǎng)合的位置。33. 將多個(gè)電力電子器件封裝在一個(gè)模塊中，稱為 功率模塊_。34. 與單管器件相比，功率模塊的優(yōu)點(diǎn)是：體積小_、_成本低、可靠性高一。35. 功率集成電路將功率器件與邏輯、

7、控制、保護(hù)、傳感、檢測(cè)、自診斷等信息電子電路制作在同一芯片上。36. 功率集成電路實(shí)現(xiàn)了 電能和信息的集成，成為機(jī)電一體化的理想接口。37. 按照載流子參與導(dǎo)電的情況，可將電力電子器件分為：?jiǎn)螛O型、雙極型和_混合型（復(fù)合型）三類。38. 在如下器件：電力二極管（Power Diode）、晶閘管（SCR、門極可關(guān)斷晶閘管（GTO、 電力晶體管（GTR、電力場(chǎng)效應(yīng)管（電力 MOSFET、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）中，屬于不可控器件的是 電力二極管，屬于半控型器件的是 _SCR，屬于全控型器件的是_GTO, GTR,電力MOSFET, IGBT屬于單極型電力電子器件的有 _電力MOSFET ,屬

8、于雙極型器件的有電力二極管,SCR ,GTO, GTR二 屬于復(fù)合型電力電子器件得有IGBT ,在可控的器件中，容量最大的是 _ IGBT,工作頻率最高的是 _電力MOSFET ,屬于電壓驅(qū)動(dòng)的是電力MOSFET, IGBT ,屬于電流驅(qū)動(dòng)的是 _SCR, GTO, GTR_。39. 畫(huà)出下面電力電子器件的電氣符號(hào)。電力二極管晶閘管GTO GTR電力場(chǎng)效應(yīng)管IGBTA 1AZN7zG /B二極管SCR.GTO_I甘G1 I-EZRK型 GTR 3ST溝道21O5FET N-IGBT第2部分：簡(jiǎn)答題1. 電力電子器件是如何定義和分類的？同處理信息的電子器件相比，它的特點(diǎn)是什么？答：電力電子器件是

9、直接用于主電路中， 實(shí)現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。 它分為電真 空器件和半導(dǎo)體器件（主要是硅半導(dǎo)體）。電力半導(dǎo)體器件按照控制程度可分為不控型器件， 半控型器件，全控型器件。按驅(qū)動(dòng)電路：電流驅(qū)動(dòng)型，電壓驅(qū)動(dòng)型。電力電子器件同處理信息的電子器件相比，它的特點(diǎn)是：1）處理電功率的能力一般遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。2）電力電子器件一般都工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。3）電力電子器件往往需要由信息電子電路來(lái)控制。4）電力電子器件自身的功率損耗遠(yuǎn)大于信息電子器件，一般都要安裝散熱器。2. 使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答：晶閘管導(dǎo)通的條件有2個(gè)，缺一不可，即：1 ）陽(yáng)極與陰極之間加上正向電壓；2 ）門極與陰極之間加上適當(dāng)

10、的正向電壓。3維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？答：晶閘管導(dǎo)通的條件是陽(yáng)極電流大于維持電流。使陽(yáng)極電流小于維持電流才能使晶閘 管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷4. GT0和普通晶閘管同為PNPN吉構(gòu)，為什么GTC能夠自關(guān)斷，而普通晶閘管不能？答* GTO和普通晶閘管同為PNPN結(jié)構(gòu)，由PlMJY和NiP，N2構(gòu)成為令晶體管VH V占分 別具有共基極電流增益為和由普通晶閘管的分析可得，aa2 = 是器件臨界導(dǎo)通 的條件口 aa2>lt兩個(gè)等效晶體管過(guò)飽和而導(dǎo)通；u,+a2<ir不能雉持飽和導(dǎo)通而 關(guān)斷4GTOZ所以能夠自行關(guān)斷，而普通晶閘管不能圧因?yàn)镚T0與普通晶閘管在設(shè)計(jì)

11、和 工藝方面有以下幾點(diǎn)不同：1) GTO在設(shè)計(jì)時(shí)較大.這樣晶體管V控制靈敏，易于GTO關(guān)斷*2) GTO導(dǎo)通時(shí)的a + a2更接近于1,普通晶閘管a+a2 > U5, iTii GTO 則為% +GTO的飽和程度不深，接近丁臨界飽和，這樣為門極控制關(guān)斷提供了有利條件；3) 多元集成結(jié)構(gòu)使每個(gè)GTO 元陰極而積很小，門極和陰極間的距離大為綿短，使得 匕扱區(qū)所謂的橫向電阻很小，從血使從門扱抽出較大的電流成為可能。5. 試說(shuō)明IGBT、GTR GTO和電力MOSFE各自的優(yōu)缺點(diǎn)。W：對(duì)GBT、GTR. GTO和電力MOSFET的優(yōu)缺點(diǎn)的比較如下表卡器件優(yōu)點(diǎn)r缺點(diǎn)JGBT開(kāi)關(guān)速度爲(wèi).開(kāi)關(guān)揃樣小*

12、具刊耐脈 沖電淹沖擊的寵力,通態(tài)壓降較低 輸入齟抗高.為電壓驅(qū)動(dòng)業(yè)動(dòng)功率 小開(kāi)關(guān)速?gòu)B低于電力MOSFET,電壓電流容雖不及GTOCiTR耐壓鶴電流兒 開(kāi)黃特性虬 通流 能力強(qiáng)飽和壓降低幵養(yǎng)速陵低*為電涌驅(qū)剛所盟 郭勁功年大*騾動(dòng)電辯塑朵.存 在二決擊穿問(wèn)題CiTO電床、電流容量大*適用于大功率場(chǎng) 合.具有電導(dǎo)調(diào)制效屁.我通潦能力 很強(qiáng)電流關(guān)斷増益很小.關(guān)斷時(shí)門槪 負(fù)脈沖電潦大.開(kāi)關(guān)連度低*報(bào) 動(dòng)功率大.騾動(dòng)電路復(fù)雜開(kāi)關(guān) 頻率低電力MOSFET幵關(guān)速度快*輸人阻抗簡(jiǎn)熱穂定性 好.所需驅(qū)動(dòng)功率小11康動(dòng)電路筋 單*工作頻率高*水存在二枕?yè)粞繂?wèn) 題電流穿駅小.耐惰低一砂只適用于功率不趙過(guò)10kW的電

13、力電子載置第3部分：計(jì)算題1.晶閘管在單相正弦有效值電壓220V時(shí)工作,若考慮晶閘管的安全裕量，其電壓定額應(yīng)選多大？答：考慮2倍安全裕量，有Utm =22 220 -622V,故選電壓定額為700V。¥題圖1流唾晶閘管朗電流波形Z解設(shè)電流波形最大值為勿亠器業(yè) .1卩汽“ 一"一、幾八若安全裕量2,貝M IT(Ar)=lW2= 50扣F心2流經(jīng)晶閘管的電流波形如題圖1所示，其電流最大值為Im。試計(jì)算電流波形的平均值、有效 值。若取安全裕量為2,問(wèn)額定電流為100A的晶閘管，其允許通過(guò)的電流平均值和最大值 為多少？允許通過(guò)的電流最大值，幾二如=2比 允許通過(guò)的電流平均值：打= 024 175 =-IZX +3. 題圖2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Im，試計(jì)算各圖波形的電流平均值Id1、Id2、Id3與電流有效值13、13、13。如果不考慮安全裕量，問(wèn)100A 的晶閘管能送出的最大平均電流Id1、Id2、Id3為多少？這時(shí)，相應(yīng)的電流最大值Im1、Im2、 Im3為多少？題圖2晶閘