1、2-7与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得它具有耐受高 电压电流的能力答1.电力二极管大都采用垂直导电结构， 使得硅片中通过电流的有效面积增大， 显著提高了二极管的通流能力。2-8试分析IGBT和电力MOSFE在内部结构和开关特性上的相似与不同之处IGBT比电力MOSFE在背面多一个P型层，IGBT开关速度小，开关损耗少具有耐脉冲电流冲 击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。开关速度低于电力 MOSFET电力MOSFE开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好。所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频 率高，不存在二次击穿问题。IGBT驱动电路的特点是：驱
2、动电路具有较小的输出电阻，1 GBT是电压驱动型器件，IGBT的 驱动多采用专用的混合集成驱动器。 电力MOSFE驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。2-11目前常用的全控型电力电子器件有哪些门极可关断晶闸管，电力晶闸管，电力场效应晶体管，绝缘栅双极晶体管。3-1.单相半波可控整流电路对电感负载供电， L= 20mH U2= 100V,求当a= 0 和60 时 的负载电流Id，并画出ud与id波形。a = 0时，在电源电压U2的正半周期晶闸管导通时，负载电感 L储能，在晶闸管开始 导通时刻，负载电流为零。在电源电压 U2的负半周期，负载电感L释放能量，晶闸管继
3、续导通。 因此，在电源电压U2的一个周期里，以下方程均成立： lQE U2sin tdt考虑到初始条件：当 t = 0时id=0可解方程得：idUd与i d的波形如下图:3-2 .图3-10为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路， 问该变压器还有直流磁化问 题吗试说明：晶闸管承受的最大反向电压为 2腹2 ；当负载是电阻或电感时，其输出电压 和电流的波形与单相全控桥时相同。具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反， 波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。以下分析
4、晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。1以晶闸管VT2为例。当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕组并联，所以 VT2承受的最大电压为2占U2。2当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角 相同时，对于电阻负载：（0a）期间无晶闸管导通，输出电压为 0； （a n）期间，单相全波电路中 VT1导通，单相全控桥电路 中VT、VT4导通，输出电压均与电源电压 U2相等；（n-n + a ）期间，均无晶闸管导通，输出电 压为0; （ n + a - 2 n ）期间，单相全波电路中 VT2导通，单相全控桥电路中 VT2、VT3导通，输 出电压等于 氏。-2 nU20
5、 则输出电流也相同。R= 2Q, L值极大，当a= 30时，要求:Ud电流Id，变压器二次电流有效值I2 ；对于电感负载：（an + a）期间，单相全波电路中 VT导通，单相全控桥电路中VT、VT1 导通，输出电压均与电源电压 U2相等；（n + a2 n + a）期间，单相全波电路中 VT2导通， 单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形等于 I可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，2-dO_ 13-3 .单相桥式全控整流电路，U2= 100V,负载中 作出ud、id、和i2的波形；求整流输出平均电压 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解：Ud、i d、和i 2的波
6、形如下图：Ud,LfPvA / Af t/ w* FtJ丿J输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次电流有效值12分别为Ui= U2 cos a=x 100X cos30 = （ V）Id = Ud / R= 2=（A）12= I d = （ A）晶闸管承受的最大反向电压为： J2U2= 100 =（ V）考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：UN=（ 23）X = 283424 （ V） 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。流过晶闸管的电流有效值为：lvT= Id/2 =（ A） 晶闸管的额定电流为：I N=（2）X/ = 2635 （A） 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。3-4 .单相桥式半
7、控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。注意到二极管的特点：承受电压为正即导通。因此，二极管承受的电压不会出现正的部 分。在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。整流二极管在一周内承受的电压波形如下：3-5 .单相桥式全控整流电路，时，要求：作出ud、id和i2的波形；1求整流输出平均电压Ud电流Id，变压器二次侧电流有效值12 ；2考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。Ud、id和i2的波形如下图：整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值l2分别为Ud= U2 COS a=x 100X cos30= （A）I d = （ Ud E）/
8、 R= 60）/2 = 9（A）12= Id = 9（A）3晶闸管承受的最大反向电压为： J2 L2= 100$ =（ V）流过每个晶闸管的电流的有效值为：Ivt= Id /逅=（A）故晶闸管的额定电压为：LN= （23） X = 283424 （V）晶闸管的额定电流为：I N= 2） X/= 68 （A）晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。3-6.晶闸管串联的单相半控桥（桥中VT1、VT2为晶闸管），电路如图2-11所示，U2=100V 电阻电感负载，R=2Q，L值很大，当 =60时求流过器件电流的有效值，并作出 ud、id、iVT、 iD的波形。Ud、id、iVT、i
9、D的波形如下图：3- &三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段的电 动势相同，其分段布置及其矢量如图 2-60所示，此时线圈的绕组增加了一些，铜的用料约增加 10%问变压器铁心是否被直流磁化，为什么IrABC nIB YTT Jabc194/C2CB1b2图2-60变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图变压器铁心不会被直流磁化。原因如下：变压器二次绕组在一个周期内：当 aiC2对应的晶闸管导通时，ai的电流向下流，C2的电流向上流；当cib2对应的晶闸管导通时， 流，b2的电流向上流；当bia2对应的晶闸管导通时，bi的电流向下流，a2的电流向上流；就变压Ci的电流
10、向下器的一次绕组而言，每一周期中有两段时间（各为 120 ）由电流流过，流过的电流大小相等而方向相反，故一周期内流过的电流平均值为零，所以变压器铁心不会被直流磁化。3-9 .三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法， 果不是，它们在相位上差多少度三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法， 是同一点。它们在相位上相差180。a、b两相的自然换相点是同一点吗如a、b两相之间换相的的自然换相点不3- 10 .有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们 的触发角都是 ，那末共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如都是相，在相位上差多少度相差1803- 11
11、.三相半波可控整流电路，画出U2=100V带电阻电感负载，R=5Q, L值极大，当 =60 ud、id 和 iVT1 的波形；计算 Ud Id、IdT 和 IVT。Ud、U、i d和i VT1的波形如下图：I d、I dT和 IVT分别如下 Ud= =x 100X cos60 I d = Ud / R=/ 5=（ A）I dVT= I d / 3=/ 3=（ A）I VT= I d / V3 =（ A）3-12 .在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电 压ud波形如何如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响假设VT1不能导通，整流电压ud波形如下：
12、 t X / 卜、代严、： / 、八 /假设VT被击穿而短路，则当晶闸管 V玉或V导通时，将发生电源相间短路，使得 VT3、VT 也可能分别被击穿。3- 13.三相桥式全控整流电路，U2=100V带电阻电感负载，R=5Q，L值极大，当 =60 时，要求：yyww八内八A八八/id Jh 1- 11 1a 1 11 1 1 1! !1 -11 1 1 1rr ii1 I 1VT1 11 . 1 i 1Ud、Id、I dT和I VT分别如下Ud= =x 100Xcos60= 117 （V）I d= Ud / R= 117/ 5=（ A）I dvt= I d / 3=/ 3=（ A）I vt= I
13、d / V3 = / V3 =（ A）3-14 .单相全控桥，反电动势阻感负载， R=1Q, L=x, E=40V U2=100V LB=当 =60时求Ud Id与的数值，并画出整流电压ud的波形。考虑Lb时，有：Ud=aA UdA Ld = 2XbI d /nld=（ Ud E）/ R解方程组得:Ud =（n R a + 2XBE）/（n R+ 2X0 = （ V）A U =（ V）I d=（ A）又cos cos（ ） = V2 I dXB / L2即得出cos（60 ）=换流重叠角*t%pvr ? 1z3-L2=1OOV R=1Q, L=, LB=1mH 求的值并作出ud与iVT1和iV
14、T2的波形。15 .三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载, 当=30 时、E=50V时 Ld ld、Ld=aA UdA Ld = 3XbI d / 2 nld=（ Ld E）/ RUd=（n Ra + 3XbE）/（ 2 n R+ 3Xb） = （ V） A L =（ V）l d =（ A）Ud、i VT1和 i VT2 的波形如下：U2cos（30）=30uaI &udUb UciK KI I 11 I I丨；II1 11iVTl4ol卄11iVT2 4 I orI l厂1d3-16 .三相桥式不可控整流电路，阻感负载， R=5Q, L=x, L2=22OV XB=Q，求Ld Id、ud、
15、iVD和i2的波形。三相桥式不可控整流电路相当于三相桥式可控整流电路 a= 0时的IVD、l2和 的值并作出解:情况。Ld=aA LdA U = 3XbI d /nld= Ld/ RLd = a /（ 1 + 3Xb/ n R） = （ V）cos cos（ ） = 21 dXB / 76 Lbcos二极管电流和变压器二次测电流的有效值分别为l V尸 l d / 3=/ 3=（ A）1 2a= J 1 d =（ A）、3Ud、i VD1和i 2a的波形如下:U Ub UcI I iL I I上b；L： UcaigUjUac! i i iUd-I ! 1! X 挤点；”F 丨和 pl 1 i K
16、；.TtP in : H :3-17 .三相全控桥，反电动势阻感负载， E=200V R=1Q, L=, U2=22OV =60 ，当LB=O和LB=1mH情况下分别求Ud Id的值，后者还应求 并分别作出Ud与iT的波形。当Lb= 0时：当Lb= 1mH时又cos cos（i VD1i2aUd=a=X 220X cos60ld=（ Ud E）/ R=（ 200）/ 1=（ A）A Ld = 3XbI d /nLd=（n UR cos a + 3人）/（冗 R+ 3Xb） = （ V）1 d=（ A）A Ud =（ V）=2XJd / veUL丫 = 60=Ud、丨 VT1 和 I VT2 的
17、波形如下:iVT11|I （V I / i,x i 汩SUab；Uac Ubclpba | !UcJUc ：Uab iiUac rW打I河十1 / I k J ih IlJiIT-L ! ipd ；p !; ；i ” !iTVT2 t IdVT1_h_* h f?3-18 .单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波其中幅值最大的是哪 一次变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波其中主要的是哪几次单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有 2k （k=1、2、3）次谐波，其中幅值 最大的是2次谐波。变压器二次侧电流中含有 2k + 1 （k = 1、2、3）次即奇次谐波，其中主 要的
18、有3次、5次谐波。3-19 .三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波其中幅值最大的是哪 一次变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波其中主要的是哪几次三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有 6k （k = 1、2、3）次的谐波，其中 幅值最大的是6次谐波。变压器二次侧电流中含有 6k 1（k=1、2、3）次的谐波，其中主要 的是5、7次谐波。3-20 .试计算第3题中i2的3、5、7次谐波分量的有效值123、I25、I27。在第3题中已知电路为单相全控桥，其输出电流平均值为于是可得:I d / 3n = 22 X/ 3n=（ A）Id / 5n = 242 X/ 5n=（ A）
19、I d / 7 n = 2yf2 X/ 7 n=（ A）3-21 .试计算第13题中i2的5、7次谐波分量的有效值125、127。第13题中，电路为三相桥式全控整流电路，且已知由此可计算出5次和7次谐波分量的有效值为：（A）I 25= i/6 I d / 5 n = V6 X/ 5 n =I 27= 5/6 I d / 7 n = X/ 7 n =3-22试分别计算第3题和第13题电路的输入功率因数。第3题中基波电流的有效值为：I 1 = 22 I d/n = 2 V2 X/n =基波因数为电路的输入功率因数为:COS = cos30 第13题中基波电流的有效值：11= J 6 ld/n=J
20、6 X/n=（ A）= cos = cos60 =3-23 .带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同 答：带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以下异同点：1三相桥式电路是两组三相半波电路串联， 而双反星形电路是两组三相半波电路并联， 且后者需要用平衡电抗器；2当变压器二次电压有效值 U2相等时，双反星形电路的整流电压平均值 Ud是三相桥式电路的1/2，而整流电流平均值Id是三相桥式电路的2倍。3Ud和整流电流在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电压 i d的波形形状一样。3-24 .整流电路多重化的主要目的是什
21、么 答：整流电路多重化的目的主要包括两个方面，一是可以使装置总体的功率容量大，二是能 够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。3-25 . 12脉波、24脉波整流电路的整流输出电压和交流输入电流中各含哪些次数的谐波 答: 12脉波电路整流电路的交流输入电流中含有 11次、13次、23次、25次等即12k 1、（k=1, 2, 3 ）次谐波，整流输出电压中含有 12、24等即12k （k=1, 2, ）次谐波。24脉波整流电路的交流输入电流中含有 23次、25次、47次、49次等，即24k 1 （k=1, 2,3 ）次谐波，整流输出电压中含有 24、48等即24k （k=1, 2, ）
22、次谐波。3-26 .使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么条件有二：直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流 电路直流侧的平均电压；要求晶闸管的控制角 a n /2，使Ud为负值。3-27 .三相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R=1Q, L=x, U2=22OV, LB=1mH当E=-400V, =60时求U、Id与 的值，此时送回电网的有功功率是多少由题意可列出如下3个等式：Ud= （ n p ） A UdI d=（ Ud E）/ Rcos（ ） = 2XbI d / yf6 U2= cos（120 ）=Y= 12O =送回电网的有功功率为P=|Em Id | I2
23、R=400X单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1Q,L=x, li=100V, L=,当 E=-99V, =60时求Ud、Id和 的值。由题意可列出如下3个等式:Ld= （ n - p ） A Ud三式联立求解，得Ud= n R （ n - p ） + 2XbEM /（n R+ 2Xb）=（ V）cos cos（ ） = 12 I dX B / L2=1203-29 .什么是逆变失败如何防止逆变失败逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者 使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联， 由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。防止
24、逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源 的质量，留出充足的换向裕量角 P等。3-30 .单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负 载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少0 - 180单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是 当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是 0 - 90 。0 - 1200 - 90 。三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是 当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是4-1无源逆变电路和有源逆变电路有何不同而无源逆变两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流侧接电网即交流侧接有电源。电路的交流侧直接和负载联接。4-2换流方式各有那儿种各有什么特点换流方式有4种： 器件换流：利用全控器件的自关断能力
