1、电力电子技术题库答案一、填空题(每空1分，共5 0分)1、 对同一晶闸管，维持电流 IH与擎住电流IL在数值大小上有IL I HO2、 功率集成电路 PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是 直接变频的同时也可实现电压变换。四、简答题1、 晶闸管的导通条件是什么 ？导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定 ?答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压 UA决定。2、 晶闸管的关断条件是什么 ？如何实现？晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定 ？答：晶
2、闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流IA减小，IA下降到维持电流IH以下时，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。 进而实现晶闸管的关断,第7页共11页其两端电压大小由电源电压 LA决定。3、 某晶闸管型号规格为 KP200-8D ,试问型号规格代表什么意义 ？解：KP代表普通型晶闸管，200代表其晶闸管的额定电流为 200A, 8代表晶闸管的正反向峰值电压为800V, D代表通态平均压降为 0.6VU0.7V。4、 无源逆变电路和有源逆变电路有何区别？答：有源逆变电路是把逆变电路的交流侧接到电网上，把直流电逆变成同频率的交流反送到电网去。 无源逆变
3、电路的交流侧直接接到负载，将直流电逆变成某一频率或可变频率的交流供给负载。5、 试说明直流斩波器主要有哪几种电路结构？试分析它们各有什么特点？答：直流斩波电路主要有降压斩波电路（E UCk）,升压斩波电路（E OoSt ）,升降压斩波电路（E UCk -B oost ）和库克（C ook）斩波电路。降压斩波电路是：一种输出电压的平均值低于输入直流电压的变换电路。它主要用于直流稳压电源和 直流直流电机的调速。升压斩波电路是：输出电压的平均值高于输入电压的变换电路，它可用于直流稳压电源和直流电机的 再生制动。升降压变换电路是输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相反。主
4、要用于要求输出与输入电压反向，其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源。库克电路也属升降压型直流变换电路，但输入端电流纹波小，输出直流电压平稳，降低了对滤波器的 要求。6、 晶闸管的非正常导通方式有哪几种？答：非正常导通方式有：（1） Ig=O ,阳极电压升高至相当高的数值； （1）阳极电压上升率du/dt过高；（3）结温过高。7、 请简述晶闸管的关断时间定义。答：晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。即tq trr t grO&怎样确定GTR的安全工作区SOA?答：安全工作区是指在输出特性曲线图上 GTR能够安全运行的电流、电压的极限范围。按基极偏量分类可
5、分为：正偏安全工作区 FBSoA和反偏安全工作区 RBSoA正偏工作区又叫开通工作区， 它是基极正向偏量条件下由GTR的最大允许集电极功耗 PSM以及二次击穿功率 Psb, ICM BUCEO条限制线所围成的区域。反 偏安全工作区又称为 GTR的关断安全工作区，它表示在反向偏置状态下 GTR关断过程中电压 UCE电流IC限制界线所围成的区域。9、 与GTR、VDMOS相比，IGBT管有何特点？答：IGBT的开关速度快，其开关时间是同容量 GTR的 1/10 , IGBT电流容量大，是同容量 MOS勺10倍； 与VDMOSGTR相比，IGBT的耐压可以做得很高， 最大允许电压 UCEM可达450
6、0V, IGBT的最高允许结温 TJM为150C ,而且IGBT的通态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；通态压降是同一 耐压规格 VDMO的 1/10 ,输入阻抗与 MOSW。10、 试简述 BUCk-Boost电路同CUk电路的异同。答：这两种电路都有升降压变换功能，其输出电压与输入电压极性相反，而且两种电路的输入、输出 关系式完全相同，BUCk-Boost电路是在关断期内电感 L给滤波电容C补充能量，输出电流脉动很大，而CUk 电路中接入了传送能量的耦合电容 C1,若使C1足够大，输入输出电流都是平滑的，有效的降低了纹波，降低了对滤波电路的要求。11、 GTR对基极驱动
7、电路的要求是什么？答：要求如下:(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 隔离，(3)自动保护功能，以便在故障发生时快速自动切除驱动信号避免损坏 GTR( 4)电路尽可能简单，工作稳定可靠，抗干扰能力强。12、在大功率GTR组成的开关电路中为什么要加缓冲电路 ？答：缓冲电路可以使 GTR在开通中的集电极电流缓升，关断中的集电极电压缓升，避免了 GTR同时承受高电压、大电流。另一方面，缓冲电路也可以使 GTR的集电极电压变化率 du/dt和集电极电流变化率 di/dt 得到有效值抑制，减小开关损耗和防止高压击穿和硅片局部过热熔通而损坏 GTR13.试说明
8、VDMoS的安全工作区。答：VDMO的安全工作区分为：(1)正向偏置安全工作区，由漏电源通态电阻限制线，最大漏极电流限 制线，最大功耗限制线，最大漏源电压限制线构成。 (2)开关安全工作区：由最大峰值漏极电流 ICM,最大漏源击穿电压 BUDS最高结温IJM所决定。(3)换向安全工作区：换向速度 di/dt 一定时，由漏极正向电压 UDS和二极管的正向电流的安全运行极限值 IFM决定。14、 试简述功率场效应管在应用中的注意事项。答：(1)过电流保护，(2)过电压保护，(3)过热保护，(4)防静电。15、 与GTR、VDMOS相比，IGBT管有何特点？答：IGBT的开关速度快，其开关时间是同容
9、量 GTR的 1/10 , IGBT电流容量大，是同容量 MOS的 10倍； 与VDMOSGTR相比，IGBT的耐压可以做得很高， 最大允许电压 UCEM可达4500V, IGBT的最高允许结温 TJM为150C ,而且IGBT的通态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；通态压降是同一 耐压规格 VDMO的 1/10 ,输入阻抗与 MOSW。16缓冲电路的作用是什么？关断缓冲与开通缓冲在电路形式上有何区别，各自的功能是什么？答：缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内因过电压 du/dt或者过电流di/dt,减少器件的开关损耗。缓冲电路分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路是
10、对 du/dt抑制的电路，用于抑制器件的关断过电压和换相过电压， 抑制du/dt ,减小关断损耗。开通缓冲电路是对 di/dt抑制的电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和 di/dt ,减小器件的开通损耗。五、计算题(每题10分)1、有一开关频率为 50kHz的库克变换电路，假设输出端电容足够大，使输出电压保持恒定，并且元件 的功率损耗可忽略，若输入电压 Ud=10V ,输出电压Uo调节为5V不变。试求：(1)占空比；(2)电容器C1两端的电压Uc1； (3)开关管的导通时间和关断时间。D 解：(1)因为 U 0 U1 D-U-5 1-5-10 31 ton =DT 二 1 3 = 6.67 J
11、S3 50 汇1021toff 二(1 - D)T - = 13.34 JS350 X 10L=0.05mH ,输入电压2、有一开关频率为 50kHz的BUCk变换电路工作在电感电流连续的情况下,Ud=15V ,输出电压 U0=10V。(1)求占空比D的大小； (2)求电感中电流的峰-峰值 I ；(3)若允许输出电压的纹波 UU0=5% ,求滤波电容C的最小值。解: ( 1)D =且 4=0.667U d 15(2).：I LUO(Ud -UO)fLU dUdD(I-D)fL15 0.667(1 0.667)3 350 10 0.05 10 一=1.333 A(3)因为(1tc 2-D)(-)
12、f=50 kHz2 二、LC0.05(1 -D)(上)22 fCmin1-0.66720.05 2 f2 3 3 20.05 8 Lf 0.05 8 0.05 10 一 (50 10 )= 6.6610 - F = 6.66 F3、某电阻性负载，Rd=50 要求Ud在0600V可调，试用单相半波和单相全控桥两种整流电路来供给，分别计算:(1)晶闸管额定电压、电流值；连接负载的导线截面积(导线允许电流密度j=6 ( AZmm2)； 负载电阻上消耗的最大功率。解: ( 1)单相半波=0时,U 2Ud 竺33 V I Ud0.45 0.45Rd60012 A50晶闸管的最大电流有效值IT= 1.57
13、Id= 18.8 A晶闸管额定电流为IT(AV) _IT=12(A)1 .57晶闸管承受最大电压为U rm _ . 2U 2 =1885V取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为4000V 和 30A。所选导线截面积为兰怀=18 .% =3.13mm负载电阻上最大功率PRiT2R=17 .7kW(2)单相全控桥】=0时,U2600667 V0.9 0.9Id600=12 ARd50负载电流有效值I =1 .11 I d =13.3A(Kf=1.11)晶闸管的额定电流为IT(AV) _ 1 T1.57 (A)IT= 2晶闸管承受最大电压为Urm _ 2U 2 =1885V取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为4000V 和 20A。所选导线截面积为负载电阻上最大功率Pr = I 2 R =8.9kW晶闸管的主要参数1电压额定1)断态重复峰值电压 UDRM在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压 ，一般为正向转折电压的 80%。2)反向重复峰值电压 URRM在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压，一般为反向击穿电压的 80%。3)通态(峰值)电压UTM 晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态
