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電力電子技術王兆安第五版課后答案

  • 資源ID:5565254       資源大?。?span class="font-tahoma">2.03MB        全文頁數:31頁
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電力電子技術王兆安第五版課后答案

電力電子技術第五版答案僅供參考學習2-1 與信息電子電路中的二極管相比,電力二極管具有怎樣的結構特點才使得其具有耐受高壓和大電流的能力答1.電力二極管大都采用垂直導電結構,使得硅片中通過電流的有效面積增大,顯著提高了二極管的通流能力。2.電力二極管在 P 區和 N 區之間多了一層低摻雜 N 區,也稱漂移區。低摻雜 N 區由于摻雜濃度低而接近于無摻雜的純半導體材料即本征半導體,由于摻雜濃度低,低摻雜 N 區就可以承受很高的電壓而不被擊穿。2-2. 使晶閘管導通的條件是什么 答使晶閘管導通的條件是晶閘管承受正向陽極電壓,并在門極施加觸發電流(脈沖) ?;騯AK0 且 uGK0。 2-3. 維持晶閘管導通的條件是什么怎樣才能使晶閘管由導通變為關斷 答維持晶閘管導通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導通的最小電流,即維持電流。 要使晶閘管由導通變為關斷, 可利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數值以下,即降到維持電流以下,便可使導通的晶閘管關斷。 2-4 圖 2-27 中陰影部分為晶閘管處于通態區間的電流波形,各波形的電流最大值均為 Im ,試計算各波形的電流平均值 Id1、I d2、I d3與電流有效值I1、I 2、I 3。解a I d1Im271.02ImsinI214 ???????tI146.3i4 ??wtdb Id2I5.012IsinI4 ???t?I2Im674.0213msinIm142 ??????wtdc Id3 ??0I??tdI3I212102t2-5 上題中如果不考慮安全裕量,問 100A 的晶闡管能送出的平均電流Id1、I d2、I d3各為多少這時,相應的電流最大值 Im1、I m2、I m3各為多少解額定電流 ITAV100A 的晶閘管,允許的電流有效值 I157A,由上題計算結果知a Im1 35.29476.0?A, Id1?0.2717Im1 89.48Ab Im2 ,0.1.A Id2 AIm56.12543.0 c Im32I314 Id3 78? 2-6 GTO 和普通晶閘管同為 PNPN 結構,為什么 GTO 能夠自關斷,而普通晶閘管不能答GTO 和普通晶闡管同為 PNPN 結構,由 P1N1P2 和 N1P2N2 構成兩個晶體管V1、V2,分別具有共基極電流增益 1?和 2,由普通晶闡管的分析可得,12???是器件臨界導通的條件。 >? 兩個等效晶體管過飽和而導通;<不能維持飽和導通而關斷。GTO 之所以能夠自行關斷,而普通晶閘管不能,是因為 GTO 與普通晶閘管在設計和工藝方面有以下幾點不同 lGTO 在設計時 2?較大,這樣晶體管 V2 控制靈敏,易于 GTO 關斷; 2GTO 導通時 1?的更接近于 l,普通晶閘管 5.12??,而 GTO 則為 05.21???,GTO 的飽和程度不深,接近于臨界飽和,這樣為門極控制關斷提供了有利條件; 3多元集成結構使每個 GTO 元陰極面積很小,門極和陰極間的距離大為縮短,使得 P2 極區所謂的橫向電阻很小,從而使從門極抽出較大的電流成為可能。2-7 與信息電子電路中的二極管相比,電力二極管具有怎樣的結構特點才使得它具有耐受高電壓電流的能力答1.電力二極管大都采用垂直導電結構,使得硅片中通過電流的有效面積增大,顯著提高了二極管的通流能力。2.電力二極管在 P 區和 N 區之間多了一層低摻雜 N 區,也稱漂移區。低摻雜 N 區由于摻雜濃度低而接近于無摻雜的純半導體材料即本征半導體,由于摻雜濃度低,低摻雜 N 區就可以承受很高的電壓而不被擊穿。2-8 試分析 IGBT 和電力 MOSFET 在內部結構和開關特性上的相似與不同之處.IGBT 比電力 MOSFET 在背面多一個 P 型層,IGBT 開關速度小,開關損耗少具有耐脈沖電流沖擊的能力,通態壓降較低,輸入阻抗高,為電壓驅動,驅動功率小。開關速度低于電力MOSFET。電力 MOSFET 開關速度快,輸入阻抗高,熱穩定性好。所需驅動功率小且驅動電路簡單,工作頻率高,不存在二次擊穿問題。IGBT 驅動電路的特點是驅動電路具有較小的輸出電阻,ⅠGBT 是電壓驅動型器件,IGBT 的驅動多采用專用的混合集成驅動器。 電力 MOSFET 驅動電路的特點要求驅動電路具有較小的輸入電阻,驅動功率小且電路簡單。 2-11 目前常用的全控型電力電子器件有哪些答門極可關斷晶閘管, 電力晶閘管,電力場效應晶體管,絕緣柵雙極晶體管。 3-1. 單相半波可控整流電路對電感負載供電,L=20mH,U 2=100V,求當 α=0?和 60?時的負載電流 Id,并畫出 ud 與 id 波形。解α=0?時,在電源電壓 u2 的正半周期晶閘管導通時,負載電感 L 儲能,在晶閘管開始導通時刻,負載電流為零。在電源電壓 u2 的負半周期,負載電感 L 釋放能量,晶閘管繼續導通。因此,在電源電壓 u2 的一個周期里,以下方程均成立 tUtiL?sin2d?考慮到初始條件當 ?t=0 時 id=0 可解方程得 co12dti??????20 cos1tLUI 22.51A2ud 與 id 的波形如下圖0 ? 2? ?tu20 ? 2? ?tud0 ? 2? ?tid當 α=60時,在 u2 正半周期 60?180?期間晶閘管導通使電感 L 儲能,電感 L 儲藏的能量在 u2 負半周期 180?300?期間釋放,因此在 u2 一個周期中 60?300?期間以下微分方程成立 tUtiLsind?考慮初始條件當 ?t=60?時 id=0 可解方程得 cos21dtL??其平均值為 11.25Acos212135d tLI ????? 2此時 ud 與 id 的波形如下圖?tudid ?t?tu20? 3-2.圖 3-10 為具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路,問該變壓器還有直流磁化問題嗎試說明①晶閘管承受的最大反向電壓為 2 ;②當負載是電阻或電感時,U其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時相同。答具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路,該變壓器沒有直流磁化的問題。因為單相全波可控整流電路變壓器二次測繞組中,正負半周內上下繞組內電流的方向相反,波形對稱,其一個周期內的平均電流為零,故不會有直流磁化的問題。以下分析晶閘管承受最大反向電壓及輸出電壓和電流波形的情況。① 以晶閘管 VT2 為例。當 VT1 導通時,晶閘管 VT2 通過 VT1 與 2 個變壓器二次繞組并聯,所以 VT2 承受的最大電壓為 2 。U② 當單相全波整流電路與單相全控橋式整流電路的觸發角 ? 相同時,對于電阻負載(0α)期間無晶閘管導通,輸出電壓為 0;(απ)期間,單相全波電路中 VT1 導通,單相全控橋電路中 VT1、VT 4 導通,

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