電力電子第二章、第九章、第十章課后習(xí)題答案

1、2121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(jié)構(gòu)特點才使得其具有耐受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(jié)構(gòu)特點才使得其具有耐受高壓和大電流的能力？高壓和大電流的能力？答：1.電力二極管大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，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(qū)和N區(qū)之間多了一層低摻雜N區(qū)，也稱漂移區(qū)。低摻雜N區(qū)由于摻雜濃度低而接近于無摻雜的純半導(dǎo)體材料即本征半導(dǎo)體，由于摻雜濃度低

2、，低摻雜N區(qū)就可以承受很高的電壓而不被擊穿。2626GTOGTO和普通晶閘管同為和普通晶閘管同為PNPNPNPN結(jié)構(gòu)為什么結(jié)構(gòu)為什么GTOGTO能夠自關(guān)斷而普通晶閘管不能能夠自關(guān)斷而普通晶閘管不能答:GTO和普通晶閘管同為PNPN結(jié)構(gòu)由P1N1P2和N1P2N2構(gòu)成兩個晶體管V1、V2分別具有共基極電流增益α1和α２，由普通晶閘管的分析可得，α1α2=1是器件臨界導(dǎo)通的條件。α1α2＞1兩個等效晶體管過飽和而導(dǎo)通；α1α2＜1不能維持

3、飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。GTO之所以能夠自行關(guān)斷而普通晶閘管不能是因為GTO與普通晶閘管在設(shè)計和工藝方面有以下幾點不同：l)GTO在設(shè)計時α2較大這樣晶體管T2控制靈敏易于GTO關(guān)斷2)GTO導(dǎo)通時α1α2的更接近于l普通晶閘管α1α2≥1.5而GTO則為α1α2≈1.05，GTO的飽和程度不深接近于臨界飽和這樣為門極控制關(guān)斷提供了有利條件3)多元集成結(jié)構(gòu)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(qū)所謂的橫向電阻很小從而使從

4、門極抽出較大的電流成為可能。2727與信息電子電路中的與信息電子電路中的MOSFETMOSFET相比相比電力電力MOSFETMOSFET具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點才具有耐受高電壓具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點才具有耐受高電壓和大電流的能力？和大電流的能力？1垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)：發(fā)射極和集電極位于基區(qū)兩側(cè)，基區(qū)面積大，很薄，電流容量很大。2N漂移區(qū)：集電區(qū)加入輕摻雜N漂移區(qū)，提高耐壓。3集電極安裝于硅片底部，設(shè)計方便，封裝密度高，耐壓特性好。2828試分析試分析I

5、GBTIGBT和電力和電力MOSFETMOSFET在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和開關(guān)特性上的相似和不同之處在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和開關(guān)特性上的相似和不同之處答：IGBT比電力MOSFET在背面多一個P型層，IGBT開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動，驅(qū)動功率小。211211試列舉你所知道的電力電子器件，并從不同的角度對這些電力電子器件進行分類。目試列舉你所知道的電力電子器件，并從不同的角度對這些電力電子器件進行分類

6、。目前常用的控型電力電子器件常用的控型電力電子器件有哪些有哪些答：1.按照器件能夠被控制的程度，分為以下三類：（1）半控型器件：晶閘管及其派生器件（2）全控型器件：IGBTMOSFET，GTOGTR（3）不可控器件:電力二極管2.按照驅(qū)動信號的波形（電力二極管除外）（1）脈沖觸發(fā)型：晶閘管及其派生器件（2）電平控制型：（全控型器件）IGBTMOSFET，GTOGTR3.按照器件內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的情況分為三類：（1）單極型

7、器件：電力MOSFET，功率SIT肖特基二極管（2）雙極型器件：GTRGTO晶閘管，電力二極管等（3）復(fù)合型器件：IGBTMCTIGCT等4.按照驅(qū)動電路信號的性質(zhì)，分為兩類：（1）電流驅(qū)動型：晶閘管，GTO，GTR等（2）電壓驅(qū)動型：電力MOSFETIGBT等常用的控型電力電子器件：門極可關(guān)斷晶閘管電力晶閘管，電力場效應(yīng)晶體管，絕緣柵雙極晶體管。9191電力電子器件的驅(qū)動電路對整個電力電子裝置有哪些影響？電力電子器件的驅(qū)動電路對整個電

8、力電子裝置有哪些影響？電力電子器件的驅(qū)動電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是電力電子裝置的重要環(huán)節(jié)，對整個裝置的性能有很大的影響。采用性能良好的驅(qū)動電路可使電力電子器件工作在比較理想的開關(guān)狀態(tài)可縮短開關(guān)時間減少開關(guān)損耗對裝置的運行效率、可靠性和安全性都有著重要意義。另外，對電力電子器件或整個裝置的一些保護措施也往往就將近設(shè)在驅(qū)動電路中，或者通過驅(qū)動電路來實現(xiàn)，這使得驅(qū)動電路的設(shè)計更為重要。時，可工作在電動運行狀態(tài)，也可工作在再生

9、制動狀態(tài)；通過改變輸出交流電壓的相序可使電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，因此，可實現(xiàn)電動機四象限運行。107107什么是變頻調(diào)速系統(tǒng)的恒壓頻比控制？什么是變頻調(diào)速系統(tǒng)的恒壓頻比控制？變頻調(diào)速系統(tǒng)的恒壓頻比控制是為了不使電動機因頻率變化導(dǎo)致磁飽和而造成勵磁電流增大，引起功率因數(shù)和效率的降低，需對變頻器的電壓的頻率和比率進行控制，使該比率保持恒定，以維持氣隙磁通為額定值。108108何謂何謂UPSUPS？試說明圖？試說明圖10161016所示所示UPSU

10、PS系統(tǒng)的工作原理。系統(tǒng)的工作原理。UPS是指當(dāng)交流輸入電源發(fā)生異?；驍嚯姇r還能繼續(xù)向負(fù)載供電并能保證供電質(zhì)量使負(fù)載供電不受影響的裝置即不間斷電源。圖1016為用柴油發(fā)電機作為后備電源的UPS其工作原理為:一旦市電停電則蓄電池投入工作同時起動油機由油機代替市電向整流器供電整流后再通過逆變器逆變?yōu)?0Hz恒頻恒壓的交流電向負(fù)載供電廣市電恢復(fù)正常后再重新由市電供電。因為蓄電池只作為市電與油機之間的過渡柴油發(fā)電機作為后備電源所以此系統(tǒng)可保證長

11、時間不間斷供電。109109試解釋為什么開關(guān)電源的效率高于線性電源。試解釋為什么開關(guān)電源的效率高于線性電源。線性電源功率器件工作在線性狀態(tài)也就是說他一用起來功率器件就是一直在工作所以也就導(dǎo)致他的工作效率低一般在50%~60%。開關(guān)電源，他的功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)(一開一關(guān)一開一關(guān)頻率非?？煲话愕钠桨彘_關(guān)電源頻率在100~200KHz模塊電源在300～500KHZ)這樣他的損耗就小效率也就高。10131013與高壓交流輸電相比，高壓直流輸

12、電有哪些優(yōu)勢？高壓直流輸電的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是怎樣與高壓交流輸電相比，高壓直流輸電有哪些優(yōu)勢？高壓直流輸電的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是怎樣的？的？與高壓交流輸電相比，高壓直流輸電具有如下優(yōu)勢：1）更有利于進行遠(yuǎn)距離和大容量的電能傳輸或者海底或地下電纜傳輸；2）更有利于電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)；3）更有利于系統(tǒng)控制。高壓直流輸電采用十二脈波換流器的雙極高壓直流輸電線路。雙極是指其輸電線路兩端的每端都由兩個額定電壓相等的換流器串聯(lián)連接，具有兩根傳輸導(dǎo)線，分別為正極和負(fù)極，每端兩個