电力电子期末试题及答案

1．晶闸管导通的条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由什么决定？晶闸管的关断条 件是什么？如何实现？晶闸管导通与阻断时其两端电压各为多少？ 解：解：晶闸管导通的条件是： 晶闸管阳极和阴极之间加正向阳极电压。 门极和阴极之间加 适当的正向阳极电压。 导通后流过晶闸管的电流由主电路电源电压和负载大小决定。 晶闸管的关断条件是：阳极电流小于维持电流。 关断晶闸管可以通过降低晶闸管阳极－阴极间电压或增大主电路中的电阻。 晶闸管导通时两端电压为通态平均电压（管压降） ，阻断时两端电压由主电路电源电压 决定。 2．调试图所示晶闸管电路，在断开负载 Rd测量输出电压 U d 是否可调时，发现电压表 读数不正常，接上 Rd后一切正常，请分析为什么？ 习题 2 图 解：解：当 S 断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管门极加触发信号，此时流过晶闸 管阳极电流仍小于擎住电流， 晶闸管无法导通， 电流表上显示的读数只是管子漏电流形成的 电阻与电压表内阻的分压值，所以此读数不准。在S 合上以后，Rd 介入电路，晶闸管能正 常导通，电压表的读数才能正确显示。 3．画出图 1-35 所示电路电阻 Rd上的电压波形。 图 1-35 习题 3 图 解：解： 1 4．说明晶闸管型号 KP100-8E 代表的意义。 解：解：KP100-8E 表示额定电流 100A、额定电压 8 级（800V、通态平均电压组别 E（0.7 ＜UT≤0.8）普通晶闸管。 5．晶闸管的额定电流和其他电气设备的额定电流有什么不同？ 解：解： 由于整流设备的输出端所接负载常用平均电流来衡量其性能， 所以晶闸管额定电流 的标定与其他电器设备不同，采用的是平均电流， 而不是有效值，又称为通态平均电流。所 谓通态平均电流是指在环境温度为40℃和规定的冷却条件下， 晶闸管在导通角不小于170° 电阻性负载电路中， 当不超过额定结温且稳定时， 所允许通过的工频正弦半波电流的平均值。 6．型号为 KP100－3、维持电流 IH＝3mA 的晶闸管，使用在习题图所示的三个电路中 是否合理？为什么（不考虑电压、电流裕量）？ 习题 6 图 解：解： （a）图的目的是巩固维持电流和擎住电流概念，擎住电流一般为维持电流的数倍。 本题给定晶闸管的维持电流 IH＝3mA，那么擎住电流必然是十几毫安，而图中数据表明， 晶闸管即使被触发导通，阳极电流为100V/50KΩ＝3 mA，远小于擎住电流，晶闸管不可能 导通，故不合理。 （b）图主要是加强对晶闸管型号的含义及额定电压、额定电流的理解。 本图所给的晶闸管额定电压为300A、额定电流 100A。图中数据表明，晶闸管可能承受 的最大电压为 311V，大于管子的额定电压，故不合理。 （c）图主要是加强对晶闸管型号的含义及额定电压、额定电流的理解。 晶闸管可能通过的最大电流有效值为 150A，小于晶闸管的额定电流有效值 1.57×100 ＝157A，晶闸管可能承受的最大电压150V，小于晶闸管的额定电压300V，在不考虑电压、 电流裕量的前提下，可以正常工作，故合理。 2 7． 某晶闸管元件测得UDRM＝840V， URRM=980V， 试确定此晶闸管的额定电压是多少？ 解：解：根据将 UDRM和 URRM中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值，将两者较 小的 840V 按教材表 1－2 取整得 800V，该晶闸管的额定电压为8 级（800V） 。 8．有些晶闸管触发导通后，触发脉冲结束时它又关断是什么原因？ 解：解：晶闸管的阳极加正向电压，门极加正向触发脉冲时，晶闸管被触发导通。此后阳极 电流逐渐上升到擎住电流后，去掉触发脉冲，则管子继续导通，知道电流升到负载电流后， 进入正常工作状态。 如果阳极电流还没有升到擎住电流值就去掉门极脉冲， 则晶闸管就不能 继续导通而关断。 9．双向晶闸管额定电流的定义和普通晶闸管额定电流的定义有何不同？额定电流为 100A 的两只普通晶闸管反并联可以用额定电流为多少的双向晶闸管代替？ 解：解： 双向晶闸管的额定电流用有效值表示， 而普通晶闸管的额定电流是用平均值表示的。 额定电流 100A 的普通晶闸管， 其通过电流的峰值为 100A×π=314A， 则双向晶闸管的额定 电流为 314/ 2=222A。 10．双向晶闸管有哪几种触发方式？一般选用哪几种？ 解：解：双向晶闸管的触发方式有： I+ 触发： T1 接正电压， T2 接负；门极 G 接正，T2 接负。 I- 触发： T1 接正，T2 接负；门极 G 为负，T2 接正。 Ⅲ+ 触发 T1 接负，T2 接正，门极 G 接正，T2 接负。 Ⅲ- 触发 T1 接负， T2 接正；门极 G 接负，T2 接正。 一般选用 I+和Ⅲ-。 11．说明图所示的电路，指出双向晶闸管的触发方式。 习题 11 图 解：解：S 置于位置 1：双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上无电压 S 置于位置 2：正半周，双向晶闸管Ⅰ+触发方式导通。负半周，由于二极管 VD 反偏， 双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上得到半波整流电压。 3 S 置于位置 3：正半周，双向晶闸管Ⅰ+触发方式导通。负半周，双向晶闸管Ⅲ -触发方 式导通，负载上得到近似单相交流电压。 12．可关断晶闸管 GTO 有哪些主要参数？其中哪些参数与普通晶闸管相同？哪些不 同？ 解：可关断晶闸管 GTO 的主要参数有：断态重复峰值电压、断态不娼妇峰值电压、反 向重复峰值电压和反向不重复峰值电压、 开通时间、关断时间等，这些参数定义与普通晶闸 管相同。 与普通晶闸管不同的是： （1）最大可关断阳极电流IATO。也是标称GTO 额定电流的参数。与普通晶闸管的额定 电流不同。 （2）电流关断增益 off。定义为  off  I ATO I GM （3）维持电流与擎住电流。 GTO 的维持电流和擎住电流的含义和普通晶闸管的含义基 本相同。但是，由于 GTO 的多元集成结构，使得每个 GTO 远的维持电流和擎住电流不可 能完全相同。因此把阳极电流减小到开始出现某些GTO 元不能再维持导通时的值称为整个 GTO 的维持电流；而规定所有GTO 元都达到其擎住电流的阳极电流为GTO 的擎住电流。 13．名词解释 控制角（移相角）导通角移相移相范围 控制角：控制角也叫触发角或触发延迟角，是指晶闸管从承受正向电压开始到触 发脉冲出现之间的电角度。 导通角θ：是指晶闸管在一周期内处于导通的电角度。 移相：是指改变触发脉冲出现的时刻，即改变控制角的大小。 移相范围：是指一个周期内触发脉冲的移动范围，它决定了输出电压的变化范围。 14．有一单相半波可控整流电路，带电阻性负载Rd=10Ω，交流电源直接从 220V 电网 获得，试求： 4 （1）输出电压平均值Ud的调节范围； （2）计算晶闸管电压与电流并选择晶闸管。 解： （1）输出电压的调节范围：0~99V （2）KP20-7 15．单相半波整流电路，如门极不加触发脉冲；晶闸管内部短路；晶闸管内部断开，试 分析上述 3 种情况下晶闸管两端电压和负载两端电压波形。 解：解： （1）晶闸管门极不加触发脉冲，即晶闸管呈阻断状态，可视作开路，所以输出电压 和晶闸管两