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1、部分习题解答 第一章 一、问答题 1、KP100-3 型晶闸管的维持电流为2mA ，不考虑电压、电流裕量时，在如图所示的电路中使用时是否合 理？ (a)不合理，因为回路的电流小于2mA 。 (b)不合理，因为回路的电流大于100A。 (c)不合理，因为晶闸管承受的正反向最大电压大于300V。 2、晶闸管正常导通的条件是什么？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？ 若晶闸管在有触发脉冲时导通，脉冲消失后便自行关断，是何原因？ 答：晶闸管正常导通的条件一是阳极加上正向电压，二是门极加上触发信号。 导通后的电流主要由电源电压、负载大小决定。 晶闸管的关断条件是回路电流小于维持电流
2、。 晶闸管在有触发脉冲时导通，脉冲消失后便自行关断的原因是回路电流小于擎住电流。 3、 若晶闸管通态平均电流为100A，图中阴影部分表 示流过晶闸管的电流波形，考虑安全裕量为2 时，允许的电流平均值和峰值各为多少？ 2 sin 2 1 sin 2 1 0 2 0 m mTn m mAVT I tdtII I ttdII ）（ ）（ 57.1 2 ）（ AVT Tn f I I K （a）允许的电流平均值为100A; 允许的电流峰值为100 2=157A。 （b）允许的电流平均值为141.4A; 允许的电流峰值为100 2=157A。 注：通过每个晶闸管的电流峰值同半波波形，因为每个晶闸管仍然为
3、半个周期工作。 4、 温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流和维持电流各如何变化？ 答：晶闸管的触发电流减小；正反向漏电流增加；维持电流减小。 5、 怎样用万用表区分晶闸管阳极（A） 、阴极（ K ） 、与门极（ G ）？ 6、全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析RCD 缓冲电路中各元件的作用。 答：缓冲电路实质上是一种开关辅助电路，是为避免器件流过过大的电流和在其上出现过高的电压或 为错开同时出现的电压电流的峰值区而设置的，将开关损耗由器件本身转移至缓冲电路，减小器件在开关 过程中产生的过电压、过电流、过热、du/dt和 di/dt，以确保器件安全可靠运行。 关断缓冲电路是将电容
4、并接于器件两端，利用电容上电压不能突变的原理来减小器件的 dtdu 和抑 制尖峰电压。 （1）充放电式 RCD 缓冲电路 图1.5.5a 为充放电式 RCD 缓冲电路。当器件关断时，电源经负载RL、LL、二极管 VDS向 电容 CS充电，电容上电压缓慢上升。开通时，电容通过电阻RS放电，限制器件中的尖峰电流。由于器件开关 一次，电容充放电一次，每次充入电容的能量主要消耗在电阻RS上，即该电路的功率损耗正比于开关频率， 故普遍应用于开关频率不太高的GTO 和GTR 器件上，而工作频率较高的IGBT和功率 MOSFET上一般采用箝位式 RCD 缓冲电路。 （2）箝位式 RCD 缓冲电路 箝位式 R
5、CD缓冲电路如 图 1.5.5b所示，图中 RL、LL代表感性负载，VD为续流二极管， RL、LL与 VDS组 成箝位式缓冲电路。因放电电阻RS是直接与电源正端相连，所以无论器件处于导通还是关断状态，电容CS 上的电压为电源电压。当器件由导通变为截止时，电流突然减小，在杂散电感LS上感应峰值电压，如没有 吸收电路，该电压和电源电压叠加在一起，加到器件的两端，致使器件损坏。加了箝位式RCD 吸收电路后， 当器件两端电压高于电源电压时，杂散电感中的能量通过二极管VDS转储到吸收电容CS中，器件两端电位 被箝在电容电压上，这样抑制了加在器件上的尖峰电压，同时电容CS通过 RS向电源放电，于是转移到电
6、容 上的能量部分送回电源，另一部分消耗在电阻RS上。由于线路的杂散电感一般不大，且能耗部分回馈到电 源，所以即使在高频情况下，RS上消耗的功率也是不大的。所以这种缓冲电路成为IGBT 器件最实用的缓冲 电路。 (P27 页) 二、选择题 1、当晶闸管导通后，可依靠管子本身的（ B ）作用，以维持其导通状态。 (A)放大 (B)正反馈 (C)负反馈 (D)开关 2、在规定条件下，维持可控硅导通所必须的最小正向电流称为( C )电流。 (A)触发 (B)正向平均 (C)维持 (D)额定 3、用万用表 R1K档测量可控硅阳极与控制极间电阻时，若其正反向电阻都很小，说明两极之间(B) 。 (A)开路
7、(B)短路 (C)接线错误 (D)测量方法错误 4、电力场效应管MOSFET 是理想的（ A）控制器件。 （A）电压（B）电流（C）电阻（D）功率 5、在电力电子装置中，电力晶体管一般工作在（D）状态。 （A）放大（B ）截止（C ）饱和（D）开关 6、电力晶体管在使用时，要防止（A） 。 （A）二次击穿（B）静电击穿（C）时间久而失效（D）工作在开关状态 7、电力场效应晶体管MOSFET 适合于在 ( D )条件下工作。 (A)直流 (B)低频 (C)中频 (D)高频 8、电力场效应管MOSFET( B )现象。 (A) 有二次击穿 (B)无二次击穿 (C)防止二次击穿 (D)无静电击穿 三
8、、看图分析 图 1.5.4 图 1.5.5 1、下图为台灯调光电路，试分析其工作原理。 2、图 F-F 为电动机正反转定时控制电路，调节RP1、RP2 可调节正反转工作时间，试说明电路工作原 理。 第二章 1.在可控整流电路中，若负载是纯电阻，试问电阻上的电压平均值与电流平均值的乘积是否就等于负 载消耗的功率，为什么? 答：不等于。因为电阻负载消耗的功率为电压的有效值与电流有效值的乘积。 2.某电阻负载要求获得VU d 240的可调直流平均电压，负载电流AI d 30。分别由交流电 网 220V 供电，与由整流变压器降压后60V 的变压器二次电压供电。采用单相半波可控整流电路，说明是 否都能满
9、足要求 ?并比较两种供电方案的晶闸管导通角、晶闸管的电压电流额定值、电源与整流变压器二次 侧功率因数及对电源要求的容量等有何不同?两种供电方案哪种合理? 答：负载电阻为24V/30A = 0.8。 1、 由单相半波可控整流电路的输出电压： t U ttdUU d cos 2 2 )(sin2 2 1 2 2 2 cos1 45.0)cos1( 2 2 2 2 U U , 当=0时可得 U ttdUU d 2 2 )(sin2 2 1 2 cos1 45.0)cos1( 2 2 2 2 U U ； 若 t U ttdUU d cos 2 2 )(sin2 2 1 2 2 24V ，则 U2为 5
10、3.3V ，故都能满足要求。 2、采用 220V 电压供电时，可解得=121，导通角=180-121 =59；此时负载的电压有效值 为： VD2 VD1 VD3 VD3 VT R3 R2 R1 Re RP C 220V H K Q1 KA1 FU KM KM2 KM1 Q2 10K 0.22F 100F 100F 100 KA2 220K 24K 100 47 KA VT 10F 100 100 240 220K 24K HL + + + + + RP1 RP2 V3 V1 V2 C1 C2 C3 C4 C5 电动机正反转定时控制电 M 2CW2 100F 4 2sin 2 2sin 4 1
11、2 )()sin2( 2 1 2 2 22 2 Ut tU tdtUU =67.38V 负载的电流即通过晶闸管的电流有效值为：I = 67.38V/0.8 = 84.22A 晶闸管承受的最大电压为交流电的峰值311V。 功率因数 2 2sin 4 1 cos 2I U UI S P =0.306 对电源的容量要求为：P= U2I = 18528VA。 3、采用 60V 电压供电时，可解得=38.9 ，导通角=180-38.9 =141.1 ；此时负载的电压有 效值为： 4 2sin 2 2sin 4 1 2 )()sin2( 2 1 2 2 2 2 2 Ut tU tdtUU =41.12V
12、负载的电流即通过晶闸管的电流有效值为：I = 41.12V/0.8 = 51.4A 晶闸管承受的最大电压为交流电的峰值84.85V。 功率因数 2 2sin 4 1 cos 2I U UI S P =0.6854 对电源的容量要求为：P= U2I = 60 51.4=3084VA。 4、综上，采用由整流变压器降压后60V 的变压器二次电压供电方案较合理。 3.图 2-30 是中小型发电机采用的单相半波晶闸管自励磁电路，L 为励磁绕组，发电机满载时相电压为 220V，要求励磁电压为45V，励磁绕组内阻为4，电感为 0.2H，试求满足励磁要求时，晶闸管的导通角 及流过晶闸管与续流二极管的电流平均值
13、及电流有效值。 图 2-30 题 3 图 4.画出单相半波可控整流电路，当60时，如下五种情况的 d u、 T i、 T u的波形： 1)电阻性负 载； 2)大电感负载不接续流二极管；3)大电感负载接续流二极管；4)反电动势负载不串入平波电抗器；5) 反电动势负载串入平波电抗器并接续流二极管。 5.单相全控桥整流电路，大电感负载。已知：U=220V ；R=4。当60时，试分别计算负载两端 并接续流二极管前后的 d U值；画出 d u、 T i、 T u的波形。 6.单相半控桥电路，对直流电动机电枢供电，串入了大电感量的平波电抗器L，电枢电阻为0.2，单 相交流电压220V 输入。试画出当90时
14、的 d u、 T i、 T u、 D i的波形。 7.如图 2-31 所示的可控整流电路，试画出60时的 d u、 T i、 T u、 D i的波形。 图 2-31 题 7 图图 2-32 题 8 图 8.两个晶闸管串联式的单相半控桥整流电路如图2-32 所示，负载为大电感，内阻为5，电源电压 Vtusin2100 2 。试画出 d u、 T i、 D i的波形；试比较说明与共阴极接法的单相半控桥电路的 异同。 9.对三相半波可控整流电路电阻负载，如果触发脉冲出现在自然换相点之前15处，试画出触发脉冲 宽度分别为10和 20时，输出电压 d u波形，并分析电路是否能正常工作? 10.对三相半波
15、可控整流电路大电感负载，电感内阻为l0， 不接续流二极管。负载电压要求 d U220V，画出当45时， d u、 3T i、 3T u波形。 11.对三相半波可控整流电路，如果U 相的触发脉冲丢失，试画出60时，大电感负载时的 d u、 3T i、 3T u波形。 12.对三相半波可控整流电路，负载为直流电动机串 入足够大的平波电抗器，并续流二极管。 VU220 2 ， 电动机在额定负载下运行，额定电流为40A ， 电枢回路总电阻为0.2，试求：当60 时的 d U及反电动势E 值的大小。画出 d u、 1T i、 1T u波形。 13.对三相全控桥整流电路大电感负载，已知VU100 2 ，电
16、感的内阻为10。求45时 d U 值，并画出 d u、 1T i、 1T u、 U i波形。 14.三相半控桥整流电路大电感负载，为了防止失控，并接了续流二极管。已知：VU120 2 ，电感的内 阻为 6。求60时， d U值，并画出 d u、 1T i波形。 第三章 1、斩波电路中斩波开关的占空比K是什么意思？ 答：斩波器的占空比为 k = ton /T ， 式中：T = t on + toff ，为斩波器的工作周期；ton为脉冲宽度；toff为脉冲的关断时间。 2、简述斩波电路的主要功能。 答：将直流电源电压升高或降低。 3、简述图 3A斩波电路的工作原理。 4、在图 3A中，知 Ui=200V 、R= 10、T=50s、ton=20s。L 及 C2较大。求 占空比 K； 输出电压 U0； 输出电流 I0。 5、简述图 3B斩波电路的工作原理 6、在图 3B中，知 Ui=50V 、R= 20、T=
