《《电力电子技术》习题解答》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电力电子技术》习题解答（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、12电力电子技术电力电子技术习题解答习题解答第第 2 章章 思考题与习题思考题与习题2.1 晶闸管的导通条件是什么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。2.2 晶闸管的关断条件是什么晶闸管的关断条件是什么? 如何实现如何实现? 晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定决定?答：晶闸管的关
2、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，其两端电压大小由电源电压 UA决定。2.3 温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化？电压如何变化？答：温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流 IH会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。2.4 晶闸管的非正常导通方式有哪几种？晶闸管的非
3、正常导通方式有哪几种？答：非正常导通方式有：(1) Ig=0，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。2.5 请简述晶闸管的关断时间定义。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。grrrqttt2.6 试说明晶闸管有哪些派生器件？试说明晶闸管有哪些派生器件？答：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。2.7 请简述光控晶闸管的有关特征。请简述光控晶闸管的有关特征。答：光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管，在光的照射下，光电二极管电流增加，此电流便可作为
4、门极电触发电流使晶闸管开通。主要用于高压大功率场合。2.8 型号为型号为 KP100-3，维持电流，维持电流 IH=4mA 的晶闸管，使用在图题的晶闸管，使用在图题 2.8 所示电路中是否合理，为所示电路中是否合理，为13什么什么?(暂不考虑电压电流裕量暂不考虑电压电流裕量)图题图题 2.8 答：（a）因为，所以不合理。HAImAKVI250100(b), KP100 的电流额定值为 100，裕量达倍，太大了。AVIA2010200（c），大于额定值，所以不合理。AVIA15011502.9 图题图题 2.9 中实线部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为中实线部分表示流过晶闸管的电流波形，
5、其最大值均为 Im，试计算各图的电流平，试计算各图的电流平均值电流有效值和波形系数。均值电流有效值和波形系数。图题图题 29解：图(a)： IT(AV)=21 0)(sinttdImmIIT=02)()sin(21tdtIm2mIKf=1.57)(AVTT II图(b)： IT(AV)= Im1 0)(sinttdIm214IT=02)()sin(1tdtIm2mIKf=1.11)(AVTT II图(c)： IT(AV)= Im13)(sinttdIm23IT= Im32)()sin(1tdtImmI63. 083 31Kf=1.26)(AVTT II图(d)： IT(AV)=Im213)(s
6、inttdIm43IT= Im32)()sin(21tdtImmI52. 063 61Kf=1.78)(AVTT II图(e)： IT(AV)=214 0)( tdIm8mIIT=4 02)(21 tdIm22mIKf=2.83)(AVTT II图(f)： IT(AV)=212 0)( tdIm4mIIT=2 02)(21 tdIm2mIKf=2)(AVTT II2.10 上题中，如不考虑安全裕量，问额定电流上题中，如不考虑安全裕量，问额定电流 100A 的晶闸管允许流过的平均电流分别是多少的晶闸管允许流过的平均电流分别是多少?15解：(a)图波形系数为 1.57，则有： 1.57=1.571
7、00A , IT(AV) = 100 A)(AVTI(b)图波形系数为 1.11，则有： 1.11=1.57100A , IT(AV)=141.4A)(AVTI(c)图波形系数为 1.26，则有： 1.26=1.57100A , IT(AV)=124.6A)(AVTI(d)图波形系数为 1.78，则有： 1.78=1.57100A , IT(AV)=88.2A)(AVTI(e)图波形系数为 2.83，则有： 2.83=1.57100A, IT(AV)=55.5A)(AVTI(f)图波形系数为 2，则有： 2=1.57100A , IT(AV)=78.5A)(AVTI2.11 某晶闸管型号规格为
8、某晶闸管型号规格为 KP200-8D，试问型号规格代表什么意义，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。VUVT7 . 06 . 02.12如图题如图题 2.12 所示，试画出负载所示，试画出负载 Rd上的电压波形上的电压波形(不考虑管子的导通压降不考虑管子的导通压降)。图题图题 2.12解：其波形如下图所示：2.13 在图题在图题 2.13 中，若要使用单次脉冲触发晶闸管中，若要使用单次脉冲触发晶闸管 T 导通，门极触发信号（触发电压为脉冲）导通，门极触发信号（触发电
9、压为脉冲）16的宽度最小应为多少微秒（设晶闸管的擎住电流的宽度最小应为多少微秒（设晶闸管的擎住电流 IL=15mA）？）？图题图题 2.13 解：由题意可得晶闸管导通时的回路方程：ERidtdiLAA可解得 ， =1)1 (tAeREiRL要维维持持晶闸管导通，必须在擎住电流 IL以上，即)(tiA31015)1 (5 . 0 50te， 所以脉冲宽度必须大于 150s。st1501015062.14 单相正弦交流电源，晶闸管和负载电阻串联如图题单相正弦交流电源，晶闸管和负载电阻串联如图题 2.14 所示，交流电源电压有效值为所示，交流电源电压有效值为220V。(1)考虑安全余量，应如何选取晶
10、闸管的额定电压？考虑安全余量，应如何选取晶闸管的额定电压？(2)若当电流的波形系数为若当电流的波形系数为 Kf=2.22 时，通过晶闸管的有效电流为时，通过晶闸管的有效电流为 100A，考虑晶闸管的安全余，考虑晶闸管的安全余量，应如何选择晶闸管的额定电流？量，应如何选择晶闸管的额定电流？图题图题 2.14解：（1）考虑安全余量, 取实际工作电压的 2 倍 UT=2202622V, 取 600V2（2）因为 Kf=2.22, 取两倍的裕量，则：172IT(AV) A10022. 2得： IT(AV)=111(A) 取 100A。2.15 什么叫什么叫 GTR 的一次击穿的一次击穿?什么叫什么叫
11、GTR 的二次击穿的二次击穿?答：处于工作状态的 GTR，当其集电极反偏电压 UCE渐增大电压定额 BUCEO时，集电极电流IC急剧增大（雪崩击穿） ，但此时集电极的电压基本保持不变，这叫一次击穿。发生一次击穿时，如果继续增大 UCE，又不限制 IC，IC上升到临界值时，UCE突然下降，而 IC继续增大（负载效应） ，这个现象称为二次击穿。2.16 怎样确定怎样确定 GTR 的安全工作区的安全工作区 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，
12、它是基极正向偏量条件下由 GTR 的最大允许集电极功耗 PCM以及二次击穿功率 PSB，ICM，BUCEO四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。2.17 GTR 对基极驱动电路的要求是什么？对基极驱动电路的要求是什么？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。2.18 在大功率在大功率 GTR
13、 组成的开关电路中为什么要加缓冲电路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和集电极电dtdu流变化率得到有效值抑制，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 GTR。dtdi2.19 与与 GTR 相比功率相比功率 MOS 管有何优缺点管有何优缺点?答：GTR 是电流型器件，功率 MOS 是电压型器件，与 GTR 相比，功率 MOS 管的工作速度快，开关频率高，驱动功率小且驱动电路简单，无二次击穿问题，安全工作区宽，并
14、且输入阻抗可达几十兆欧。但功率 MOS 的缺点有：电流容量低，承受反向电压小。2.20 从结构上讲，功率从结构上讲，功率 MOS 管与管与 VDMOS 管有何区别管有何区别?18答：功率 MOS 采用水平结构，器件的源极 S，栅极 G 和漏极 D 均被置于硅片的一侧，通态电阻大，性能差，硅片利用率低。VDMOS 采用二次扩散形式的 P 形区的 N+型区在硅片表面的结深之差来形成极短的、可精确控制的沟道长度（13） 、制成垂直导电结构可以直接装漏极、电流容量大、m集成度高。2.21 试说明试说明 VDMOS 的安全工作区。的安全工作区。答：VDMOS 的安全工作区分为：（1）正向偏置安全工作区，
15、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：换向速度一定dtdi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。2.22 试简述功率场效应管在应用中的注意事项。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。2.23 与与 GTR、VDMOS 相比，相比，IGBT 管有何特点管有何特点?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的 10 倍；与 VDMOS、GTR 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 150，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 VDMOS 的 1/10，输入阻抗与 MOS 同。2.24 下表给出了下表给出了 1200V 和不同等级电流容量和不同等级电流容量 IGBT 管的栅极电阻推荐值。试说明为什么随着电
