电力电子技术FAQ1

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电力电子技术

9.电力变换的类型。 通常所用的电力有交流和直流两种。从公用电网直接得到的电力是交流的,从蓄电池和干电池得到的电力是直流的。不同的负载对电源有着不同的要求,从这些电源得到的电力往往不能直接满足要求,需要进行电力变换。 电力变换的类型分为以下四种:

AC/DC变换器:改变电压和频率,实现从交流到直流的变换功能的变流器,也称为整流器。 DC/AC变换器:改变电压和频率,实现从直流到交流的变换功能的变流器,也称为逆变。 AC/AC变换器:改变电压和频率,实现从交流到交流的变换功能的变流器,也称为周期变流器。

DC/DC变换器:改变电压幅值的大小,实现从直流到直流变换功能的变流器,也称为直流斩波器。

10.电力电子器件的评价标准是什么?

随着电力电子器件的发展,其性能不断提高,评价器件的品质因素的标准也产生了相应的变化。

70年代:主要标准是大容量,即电流乘以电压

80年代:器件发展的主要目标是高频化,则评价标准为功率乘以频率 90年代:器件发展的主要目标是高性能化,即大容量、高频率、易驱动、低功耗,则主要评价标准为容量、开关时间、驱动功率、通态压降、芯片利用率等。 11.功率二极管与普通信号二极管有何区别?

功率二极管工作电流较大,其电导调制效应不能忽略,且其引线和焊接电阻的压降也不

能忽略;前者承受的电流变化率较大,故引线和器件本身的电感效应有较大影响;为了提高其反向耐压能力,功率二极管掺杂浓度低,造成其正向压降较大。 12.GTO与普通晶闸管的不同之处是什么?

1)在设计GTO器件时使得α2较大,这样晶体管Q2控制灵敏,使得GTO易于关断;2)

GTO导通时饱和程度不深,处于临界饱和状态,从而为门极控制关断提供了有利条件;3)GTO的多元集成结构使得门极和阴极之间横向电阻很小,从而使从门极抽出较大电流成为可能。

13.有关晶闸管电流计算的问题。

晶闸管是整流电路中用得比较多的一种电力电子器件,在进行有关晶闸管的电流计算时,

针对实际流过晶闸管的不同电流波形,应根据电流有效值相等的原则选择计算公式,即允许流过晶闸管的实际电流有效值应等于额定电流IT对应的电流有效值。

利用公式I = kf×Id = 1.57IT进行晶闸管电流计算时,一般可解决两个方面的问题:一是已

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知晶闸管的实际工作条件(包括流过的电流波形、幅值等),确定所要选用的晶闸管额定电流值;二是已知晶闸管的额定电流,根据实际工作情况,计算晶闸管的通流能力。前者属于选用晶闸管的问题,后者属于校核晶闸管的问题。

1)计算与选择晶闸管的额定电流

解决这类问题的方法是:首先从题目的已知条件中,找出实际通过晶闸管的电流波形或有关参数(如电流幅值、触发角等),据此算出通过晶闸管的实际电流有效值I,考虑(1.5~2)倍的安全裕量,算得额定电流为IT = (1.5~2) I /1.57,再根据IT值选择相近电流系列的晶闸管。

2)校核或确定晶闸管的通流能力

解决这类问题的方法是:由已知晶闸管的额定电流,计算出该管子允许通过的电流有效

值。根据实际电流波形求出电流波形系数,算得晶闸管允许的实际电流平均值为Id = 1.57IT / kf(未考虑安全裕量时)。

14.使晶闸管导通的条件是什么?

晶闸管导通条件是:1)晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压;2)晶闸管门极和阴

极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。 15.使晶闸管关断的条件是什么?

在晶闸管导通后,门极就失去控制作用,欲使其关断,只需将流过晶闸管的电流减小到其维持电流以下,可采用阳极加反向电压、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。

16.单相正弦交流电源,其电压有效值为220V,晶闸管和电阻串联相接,试计算晶闸管实际承受的正、反向电压最大值是多少?考虑2倍安全裕量,晶闸管的额定电压如何选取?

晶闸管所承受的正、反向电压最大值为输入正弦交流电源电压的峰值:2202= 311V;考虑2倍安全裕量,则晶闸管额定电压不低于2×311=622V,可取为700V。 17.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?

因为流经晶闸管的电流小于其擎住电流。

18.晶闸管导通后,流过晶闸管的电流大小取决于什么?晶闸管关断后,其承受的电压大小取决于什么?

电流大小由外电路电源电压和回路阻抗决定;电压大小取决于外电路加在其两端的电压

值。

19.什么信号可用做晶闸管的门极触发信号?

尖脉冲、强触发脉冲、矩形脉冲、宽脉冲等均可。

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20.怎样用万用表区分晶闸管的三个电极?

可用万用表测量晶闸管三个极间的电阻。管子阳极和阴极间的正反向电阻接近无穷大,

而门极和阴极之间的正反向电阻均约为几百欧。

21.螺栓式和平板式晶闸管与散热器之间是否拧得越紧越好?

元件与散热器的接触越紧其散热效果越好。但螺栓式晶闸管与散热器之间若拧得过紧,

底座与硅片之间将产生较大的应力,可能导致硅片损坏,因此在安装时不可拧得过紧。 22.什么是波形分析法?

整流电路的分析,通常采用波形分析法。所谓波形分析法,是指根据电源电压和控制角

以及负载性质,作出负载电压、负载电流、整流元件的电压和电流等波形图,再由波形图推导出该电路基本电量的计算公式和数量关系。 23.波形分析法具体的分析过程和步骤是怎样的?

1)绘出主电路原理图,包括标明交流电压、各整流元件序号和负载性质。 2)画出各相电压或线电压波形图,并确定整流元件的自然换相点。 3)根据控制角在相应位置上绘出触发脉冲,并标明相应序号。

4)根据可控整流电路的工作原理,绘出负载电压、负载电流、晶闸管电流以及晶闸管两

端电压的波形,

5)根据波形图推导出基本电量的计算公式。 24.变压器漏抗对整流电路的影响是什么?

通常整流电路输入端都接有整流变压器,由于整流变压器存在漏抗,在换相时,对整流

电压波形将产生影响,不仅产生换相压降,而且使相电压和线电压波形出现缺口,造成电网电压发生畸变。

25.接有续流二极管的单相半波可控整流电路,带大电感负载,R=5Ω,变压器二次侧电压U2=220V。试计算当触发角α分别为30°和60°时,流过晶闸管和续流二极管中电流的平均值和有效值。

解:1)当α= 30°时,

1?cos?1?cos30??0.45?220??92.4V 22U92.4 Id?d??18.5A

R5???180??30?流过晶闸管的电流平均值为 IdT?Id??18.5?7.7A

2?360?

Ud?0.45U1 3

流过晶闸管的电流有效值为 IT????180??30?Id??18.5?16.9A 2?360?流过续流二极管的电流平均值为 IdD?流过续流二极管的电流有效值为 ID?2)当α= 60°时,

???180??30?Id??18.5?10.8A 2?360????180??30?Id??18.5?14.1A 2?360?1?cos?1?cos60??0.45?220??74.3V 22U74.3 Id?d??14.9A

R5???180??60?流过晶闸管的电流平均值为 IdT?Id??14.9?5A

2?360?

Ud?0.45U1流过晶闸管的电流有效值为 IT????180??60?Id??14.9?8.6A 2?360?流过续流二极管的电流平均值为 IdD?流过续流二极管的电流有效值为 ID????180??60?Id??14.9?9.9A 2?360????180??60?Id??14.9?12.2A 2?360?26.接有续流二极管的单相半波可控整流电路,带大电感负载,问在什么情况下,流过续流二极管的电流平均值大于流过晶闸管的电流平均值?

要使IdD>IdT,由公式知,只需满足

??????>,即?>0° 2?2?27.在单相桥式全控整流电路中,如果有一只晶闸管因为过流而烧成断路,该电路的工作情况将会如何?

答:如果有一只晶闸管因为过流而烧成断路,则该单相桥式全控整流电路将作为单相半

波可控整流电路工作。

28.在单相桥式全控整流电路中,如果有一只晶闸管被烧成短路,该电路的工作情况将会如何?

如果有一只晶闸管被烧成短路,则会引起其他晶闸管因对电源短路而烧毁,严重情

况下甚至可能使整流变压器因过流而损坏。因此,在设计电路时,在变压器二次侧与晶闸管之间应串联快速熔断丝,起到过流保护的作用。 29.单相桥式半控整流电路中续流二极管的作用是什么?

续流二极管是为感性负载中电感储存的能量提供一条专门的释放回路,以避免发生一只

晶闸管持续导通而两只二极管轮流导通的“失控现象”。

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