电力电子习题要点

第 1 章 电力电子器件1. 电力电子器件一般工作在_开关 _状态。2. 在通常情况下， 电力电子器件功率损耗主要为_通态损耗_， 而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为_开关损耗_。3. 电力电子器件组成的系统，一般由 _控制电路_、 _驱动电路 _、 _主电路（以电力电子器件为核心） _三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加 _保护电路_。4. 按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为 _单极型器件 _ 、 _双极型器件_ 、 _复合型器件_三类。5. 电力二极管的工作特性可概括为_不可控器件_。6. 电力二极管的主要类型有_普通二极管_、 _快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。7. 肖特基二极管的开关损耗_小于 _快恢复二极管的开关损耗。8. 晶闸管的基本工作特性可概括为 正向 有触发则导通、 反向 截止 。9. 对同一品闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL_大于2-4倍H。10. 晶闸管断态不重复电压UDRMf转折电压Ubo数值大小上应为，UDR此低于_UbCb11. 逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。12. GTO阴极和门极在器件内部并联结构是为了便于实现门极控制关断而设 计的。13. 功率晶体管GTR高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为_二次击穿_。14. MOSFET漏极伏安特性中的三个区域与GT也发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系， 其中前者的截止区对应后者的_截止区_、 前者的饱和区对应后者的_放大区_、前者的非饱和区对应后者的_放大区_。15. 电力MOSFET通态电阻具有_正温度系数。（）16. IGBT 的开启电压UGE（th ）随温度升高而_略有下降_，开关速度_低于 _电力MOSFET。17. 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_智能功率集成电路_。18. 按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电流驱动器件_和_电压驱动器件_两类。19. 为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是_负脉冲_。20. GTR勺驱动电路中抗饱和电路的主要作用是 _使基旋驱动氤不进入放大和饱和区 。21. 抑制过电压的方法之一是用_储能元件_吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。在过电流保护中，快速熔断器的全保护适用于_小_功率装置的保护。22. 功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用_快恢复_型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。23. 品闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻 R是_静态均压措施，给每 只管子并联RC支路是动态均压措施，当需同时串联和并联晶闸管后，应采用_ 先串后并_的方法。24. IGBT而通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有_负_温度系数，在1/2 或1/3额定电流以上区段具有_正_温度系数。25 .在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR、门极可关断晶 闸管（GTO、电力晶体管（GTR、电力场效应管（电力 MOSFEET、绝缘栅双 极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是_电力二极管一属于半控型器件的 是品闸管一属于全控型器件的是绝缘栅双位晶体管（IGBT）、门极可关断晶 闸管（GTO、电力晶体管（GTR、电力场效应管（电力 MOSFBT_;属于单极 型电力电子器件的有_电力场效应管（电力MOSFEET_,属于双极型器件的有_电 力二极管、门极可关而油闸管（GTO、电力晶体管（GTR、晶闸管属于复 合型电力电子器件得有 _绝缘栅双极型晶体管（IGBT）在可控的器祚中，容量最大的是门极可关断晶闸管（GTO _,工作频率最高而是绝缘栅双极型晶体 管（IGBT） _,属于电压驱动的是一电力以效应管、绝缘栅双极型晶体管（IGBT） _,属于电流量动的是_电力二极管、晶闸管（SCR、门极可关断晶闸管（GTO、 疝力晶体管_0简答题：26 .电力电子器件是如何定义和分类的？同处理信息的电子器件相比，它的特点 是什么？电力电子器件是指直接用于处理电能的主电路中，能实现电能的变换和控制 的电子器件。按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质， 分为电压驱动型和电流驱动型。根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端 之间有效信号的波形，分为脉冲触发型和电平控制型。按照器件内内部电子和空 穴两种载流子分为单极性器件、双极型器件和复合型器件。1 .电力电子器件处理电功率的功率大 ，电压电流的的承受能力强；2.因为 处理的功率大，为减少损耗，处于开关状态；3.电力电子电路由信息电子控制，需要驱动电路；4.电力电子电路由于功率比较大，需要散热器。27.应用电力电子器件的系统组成如题图1-27所示，试说明其中保护电路的 重要意义？题图1-3W题图L27N主电路一般会有过电压和电流的冲击，由 于电力电子器件比普通元件昂贵， 承受电压电流能力差一些，需要加一些保护电 路，以保证电力电子系统正常可靠的运行。28.二极管的电阻主要是作为基片的低掺杂 N区的欧姆电阻，阻值较高且为 常量，为何二极管在正向电流较大时管压降仍然很低？这个矛盾由电导调制效应来解释。当 PN结注入正向电流很大时，由P区注 入并累积在低掺杂N区的少子空穴的浓度上升，为维持半导体电中性条件，其多 子浓度也大幅增加，使其电阻率上升，也就是电导率大大增加，这就是为什么桶 大电流管压降仍然很低。29 .二极管在恢复阻断能力时为什么会形成反向电流和反向电压过冲？这与它们 的单相导电性能是否矛盾？这种反向电流在电路使用中会带来什么问题？PN结积累的大量少子在反向压降的作用下被抽出，因而流过较大的反向电 流，由于反向电流迅速下降，在外电路电感作用下的作用下，产生反向电压过冲。 并不矛盾，只是需要一个反向恢复时间。器件关断对电路有冲击，在设计电路时 要设计缓冲吸收电路。30 .使晶闸管导通的条件是什么？品闸管导通条件是，在正向压降条件下，并在门极施加触发电流31 .维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？通过晶闸管的电流大于能保持品闸管导通的最小电流， 即维持电流；在外加 电压和外加电路的作用下，使流过晶闸管的电流降到零以下的某个数值， 便可使 品闸管关断。32 .GTOK普通晶I、料管同为PNPN吉构，为什么GTOft够自关断，而普通品闸管不 能？由普通品闸管分析，GTO同之处在于，气较大，这样V2控制灵敏，使GTO易于关断。使导通的十%接近于1,这样GTO的饱和程度不深，接近临界饱和（缺点导通时管压降增大）。多元集成使 GTO的门极和阴极距离减小，使横 向电阻很小，从而从门极抽出大电流成为可能。33 . GTR勺安全工作区是如何定义的？如题图 1-33所示，GTR?电感性负载时，如果不接二极管VD会产生什么问题？有了二极管 VD是否还要加缓冲电路呢？GTR勺安全工作区是指不能超过最高电压 UceM、集电极最大电流IeM和最大耗散功率PeM ,也不能超过二次击穿临界线。感性负载在关断时电感能量需要释放，如果没有续流二极管，会出现一定的过电压。需要缓冲电路，V开通时缓冲电容通过Rs向V放电，使电流先上一个台阶，以后因为有 di/dt抑制电路的Li ,i c 的上升缓慢。34 .如何防止电力MOSFET静电感应应起的损坏？1 .不用时三个电极短接；2.装配时接触电力MOSFET器件需要接地；3.电 路栅源间并接齐纳二极管以防电压过高； 4. 漏源间也要加缓冲电路吸收过电压。35 . 晶闸管的触发电路有哪些要求？主要有以下几个要求： 1. 触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通； 2. 触发脉冲有足够大的幅度； 3. 所提供的触发脉冲参数应在晶闸管额定电压、 额定电流、 和功率的范围内； 4. 良好的抗干扰能力以及温度稳定性以及电气隔离。36 . GTOW GTRW为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异 同？二者都是电流型触发电路， 开通关断都要有相应的触发脉冲， 且要求触发脉冲上 升沿陡峭并强触发。GTRft在导通期间一直需要保持触发电流信号，而GTOt通后即可去除触发信号； GTO勺电流增益小于GTR且无论开通还是关断，对触发信号电流的要求要高于 GTR。37 . IGBT、GTR GTOF电力MOSFET驱动电路各有什么特点？IGBT驱动电路的特点是：驱动电路具有较小的输出电阻，IGBT是电压型驱动器件，IGBT的驱动多采用专用的混合型集成驱动器。GTR1动电路的特点：开通和关断时，驱动电路提供的驱动电流前沿陡峭并采用 强触发。为电流驱动器件。GT&区动电路白特点：GTCg求其驱动电流的前沿应该有足够的陡度和强触发， 在导通期间要加正门极电流，触发电流脉冲的要求要高于GTR。电力MOSFET驱动电路的特点：要求驱动电路输入电阻小，驱动功率小且电路 简单。38 .全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析RCDS冲电路中各组件的作用。全控器件缓冲电路主要是抑制器件的内因过电压 du/dt和过电流di /dt ,减小器件 的关断损耗。RCD勺器件，在V开通时，Cs通过Rs放电，Rs的作用是限制放电电流的大小，关断时，负载电流经VDs从Cs分流，使du/dt减小，抑制过电压。39 .试说明IGBK GTR GTOffi电力MOSFET自的优缺点。器件优点缺点IGBT电压驱动，驱动功率小； 开关速度快，开关损耗 小；输入阻抗高，耐脉冲 电压冲击开关速度低于电力MOSFE T电流容量低于GTOGTR耐压图、电流大开关速度低，电流驱动， 所需驱动功率大，开关频 率低，二次击穿问题GTO适用于大功率场合，具有 电导调制效应使通流能 力强电流增益小，开关速度 低，驱动功率大电力MOSFET开关速度高，驱动简单， 功率小适用于低于10KW勺电力 电子装置计算题：40.品闸管在单相正弦有效值电压220V时工作，若考虑品闸管的安全裕量， 其电压定额应选多大？41.流经晶闸管的电流波形如题图1 41所示。试计算电流波形的平均值、 有效值及波形系数。若取安全裕量为 2,问额定电流为100A的晶闸管，其允许 通过的电流平均值和最大值为多少？42.在题图1-42电路中，E= 50V, R= 0.5W,L = 0.5H,晶闸管擎住电流为15mA 要使晶闸管导通，门极触发脉冲宽度至少应为多少？43 .题图1-43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形， 各波形的电流 最大值均为Im,试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值II、 12、13。44 .上题中如果不考虑安全裕量，问100A的晶闸管能送出的平均电流Id1、 Id2、Id3各为多少？这时，相应的电流最大值Im1、Im2、 Im3各为多少？Rb）c）题图1-43晶闸管导电波形，第2章整流电路填空题：1 .电阻负载的特点是 ,在单相半波可控整流电阻性负载电路中， 晶 闸管控制角a的最大移相范围是。2 .阻感负载的特点是 ,在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二 极管的电路中，晶闸管控制角a的最大移相范围是，其承受的最大正 反向电压均为 ，续流二极管承受白最大反向电压为 （设U2为 相电压有效值）。3 .单相