第1章電力電子器件
1. 使閘流體導通的條件是什麼？
答：使閘流體導通的條件是：閘流體承受正向陽極電壓，並在門極施加觸發電流（脈衝）。或：uak>0且ugk>0。
2. 維持閘流體導通的條件是什麼？怎樣才能使閘流體由導通變為關斷？
答：維持閘流體導通的條件是使閘流體的電流大於能保持閘流體導通的最小電流，即維持電流。
要使閘流體由導通變為關斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過閘流體的電流降到接近於零的某一數值以下，即降到維持電流以下，便可使導通的閘流體關斷。
3. 圖1-43中陰影部分為閘流體處於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、id2、id3與電流有效值i1、i2、i3。
圖1-43 閘流體導電波形
解：aid1==()0.2717 im
i1==0.4767 im
bid2 ==()0.5434 im
i2 ==0.6741i
cid3== im
i3 == im
4. 上題中如果不考慮安全裕量,問100a的閘流體能送出的平均電流id1、id2、id3各為多少？這時，相應的電流最大值im1、im2、im3各為多少?
解：額定電流i t(**) =100a的閘流體，允許的電流有效值i =157a，由上題計算結果知
aim1329.35， id10.2717 im189.48
bim2232.90, id20.5434 im2126.56
cim3=2 i = 314id3= im3=78.5
5. gto和普通閘流體同為pnpn結構，為什麼gto能夠自關斷，而普通閘流體不能？
答：gto和普通閘流體同為pnpn結構，由p1n1p2和n1p2n2構成兩個電晶體v1、v2,分別具有共基極電流增益和，由普通閘流體的分析可得，+=1是器件臨界導通的條件。+＞1，兩個等效電晶體過飽和而導通；+＜1，不能維持飽和導通而關斷。
gto之所以能夠自行關斷，而普通閘流體不能，是因為gto與普通閘流體在設計和工藝方面有以下幾點不同：
1) gto在設計時較大，這樣電晶體v2控制靈敏，易於gto關斷；
2) gto導通時的+更接近於1，普通閘流體+1.15，而gto則為+1.05，gto的飽和程度不深，接近於臨界飽和，這樣為門極控制關斷提供了有利條件；
3) 多元整合結構使每個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。
6. 如何防止電力mosfet因靜電感應應起的損壞？
答：電力mosfet的柵極絕緣層很薄弱，容易被擊穿而損壞。mosfet的輸入電容是低洩漏電容，當柵極開路時極易受靜電干擾而充上超過20的擊穿電壓，所以為防止mosfet因靜電感應而引起的損壞，應注意以下幾點：
① 一般在不用時將其三個電極短接；
② 裝配時人體、工作台、電烙鐵必須接地，測試時所有儀器外殼必須接地；
③ 電路中，柵、源極間常併聯齊納二極體以防止電壓過高
④ 漏、源極間也要採取緩衝電路等措施吸收過電壓。
7. igbt、gtr、gto和電力mosfet的驅動電路各有什麼特點？
答：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的驅動多採用專用的混合整合驅動器。
gtr驅動電路的特點是：驅動電路提供的驅動電流有足夠陡的前沿，並有一定的過衝，這樣可加速開通過程，減小開通損耗，關斷時，驅動電路能提供幅值足夠大的反向基極驅動電流，並加反偏截止電壓，以加速關斷速度。
gto驅動電路的特點是：gto要求其驅動電路提供的驅動電流的前沿應有足夠的幅值和陡度，且一般需要在整個導通期間施加正門極電流，關斷需施加負門極電流，幅值和陡度要求更高，其驅動電路通常包括開通驅動電路，關斷驅動電路和門極反偏電路三部分。
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。
8. 全控型器件的緩衝電路的主要作用是什麼？試分析rcd緩衝電路中各元件的作用。
答：全控型器件緩衝電路的主要作用是抑制器件的內因過電壓，du/dt或過電流和di/dt，減小器件的開關損耗。
rcd緩衝電路中，各元件的作用是：開通時，cs經rs放電，rs起到限制放電電流的作用；關斷時，負載電流經vds從cs分流，使du/dt減小，抑制過電壓。
9. 試說明igbt、gtr、gto和電力mosfet各自的優缺點。
解：對igbt、gtr、gto和電力mosfet的優缺點的比較如下表：
第2章整流電路
1. 單相半波可控整流電路對電感負載供電，l＝20mh，u2＝100v，求當α＝0和60時的負載電流id，並畫出ud與id波形。
解：α＝0時，在電源電壓u2的正半週期閘流體導通時，負載電感l儲能，在閘流體開始導通時刻，負載電流為零。在電源電壓u2的負半週期，負載電感l釋放能量，閘流體繼續導通。
因此，在電源電壓u2的乙個週期裡，以下方程均成立：
考慮到初始條件：當 t＝0時id＝0可解方程得：
==22.51(a)
ud與id的波形如下圖：
當α＝60°時，在u2正半週期60~180期間閘流體導通使電感l儲能，電感l儲藏的能量在u2負半週期180~300期間釋放，因此在u2乙個週期中60~300期間以下微分方程成立：
考慮初始條件：當 t＝60時id＝0可解方程得：
其平均值為
==11.25(a)
此時ud與id的波形如下圖：
2．圖2-9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閘流體承受的最大反向電壓為2；②當負載是電阻或電感時，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，其乙個週期內的平均電流為零，故不會有直流磁化的問題。
以下分析閘流體承受最大反向電壓及輸出電壓和電流波形的情況。
以閘流體vt2為例。當vt1導通時，閘流體vt2通過vt1與2個變壓器二次繞組併聯，所以vt2承受的最大電壓為2。
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，對於電阻負載：（0~α）期間無閘流體導通，輸出電壓為0；（α~π）期間，單相全波電路中vt1導通，單相全控橋電路中vt1、vt4導通，輸出電壓均與電源電壓u2相等；(π~π＋α)期間，均無閘流體導通，輸出電壓為0；(π＋α ~ 2π)期間，單相全波電路中vt2導通，單相全控橋電路中vt2、vt3導通，輸出電壓等於 u2。
對於電感負載期間，單相全波電路中vt1導通，單相全控橋電路中vt1、vt4導通，輸出電壓均與電源電壓u2相等；（π＋α ~ 2π＋α）期間，單相全波電路中vt2導通，單相全控橋電路中vt2、vt3導通，輸出波形等於 u2。
可見，兩者的輸出電壓相同，加到同樣的負載上時，則輸出電流也相同。
3．單相橋式全控整流電路，u2＝100v，負載中r＝2ω，l值極大，當α＝30°時，要求：①作出ud、id、和i2的波形；
②求整流輸出平均電壓ud、電流id，變壓器二次電流有效值i2；
③考慮安全裕量，確定閘流體的額定電壓和額定電流。
解：①ud、id、和i2的波形如下圖：
②輸出平均電壓ud、電流id，變壓器二次電流有效值i2分別為
ud＝0.9 u2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97（v）
id＝ud /r＝77.97/2＝38.99（a）
i2＝id ＝38.99（a）
③閘流體承受的最大反向電壓為：
u2＝100＝141.4（v）
考慮安全裕量，閘流體的額定電壓為：
un＝（2~3）×141.4＝283~424（v）
具體數值可按閘流體產品系列引數選取。
流過閘流體的電流有效值為：
ivt＝id∕＝27.57（a）
閘流體的額定電流為：
in＝（1.5~2）×27.57∕1.57＝26~35（a）
具體數值可按閘流體產品系列引數選取。
4．單相橋式半控整流電路，電阻性負載，畫出整流二極體在一周內承受的電壓波形。
解：注意到二極體的特點：承受電壓為正即導通。因此，二極體承受的電壓不會出現正的部分。在電路中器件均不導通的階段，交流電源電壓由閘流體平衡。
整流二極體在一周內承受的電壓波形如下：
5．單相橋式全控整流電路，u2=100v，負載中r=2ω，l值極大，反電勢e=60v，當 =30時，要求：
作出ud、id和i2的波形；
求整流輸出平均電壓ud、電流id，變壓器二次側電流有效值i2；
考慮安全裕量，確定閘流體的額定電壓和額定電流。
解：①ud、id和i2的波形如下圖：
②整流輸出平均電壓ud、電流id，變壓器二次側電流有效值i2分別為
ud＝0.9 u2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97(a)
id ＝(ud－e)/r＝(77.97－60)/2＝9(a)
i2＝id ＝9(a)
③閘流體承受的最大反向電壓為：
u2＝100＝141.4（v）
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