答：晶闸管的过电流保护常用快速熔断器保护；过电流继电器保护；限流与脉冲移相保护和直流快速开关过电流保护等措施进行。其中快速熔断器过电流保护通常是用来作为“最后一道保护”用的。

7、对晶闸管的触发电路有哪些要求？

8、晶闸管整流装置对电网的不良影响有哪些？用什么办法可以抑制或减小这些影响？

计算题 （每小题10分，共计20分）

1、 已知三相半波可控整流电路大电感负载，电感内阻为2Ω，变压器二次相电压 220V，试求当α= 60°时，不接续流二极管与接续流二极管两种情况时的负载两端电压平均值、流过每只晶闸管电流的有效值，并选择晶闸管的型号（电流电压安全余量为2）

解：

2、 直流电动机由三相半波可控整流电路供电，整流变压器二次相电压为110V，每相绕组漏抗、绕组电阻折算到二次侧分别为100μH与0.02Ω，直流侧负载额定电流为15A。求换相压降ΔUd、整流变压器等效内阻R i以及α=60°时的换相重叠角γ，并列出α=60°时的负载特性方程。（P81）

解：

3、 单相全控桥式整流电路带大电感负载时，若已知U2=220V。负载电阻Rd=10Ω，求α=60°时，电源供给的有功功率、视在功率以及功率因数为多少？ （P=980.1W,S=2.178VA,cosφ=0.45） （P160）

解：

4、 单相交流调压电路，其中U2为工频交流电，L=5.516mH，R=1Ω，求：⑴控制角的移相范围；⑵负载电流最大有效值。

解：ω=2πf=2×3.14×50=314

314?5.516?10?3?Lφ=arctg =arctg=

1R P183第4题

11、一台220V、10kW的电炉，采用晶闸管单相交流调压，现使其工作在5kW，试求电路的控制角α的范围、工作电流及电源侧功率因数。（P183第5题）

12、采用双相晶闸管的交流调压器接三相电阻负载，如电源线电压为220V，负载功率为10kW，试计算流过双相晶闸管的最大电流，如使用反并联联接的普通晶闸管代替，则流过普通晶闸管的最大有效电流为多少。（P184第9题）

解：线电压为220V，

220则相电压应为： = 127 V

310k流过双相晶闸管的最大电流为： ÷ 127 = 26.24 A

3

识、作图题 （10分）

4、读出下列图形符号的名称并标出管脚符号。

第 22 页

5、画出下列半导体器件的图形符号并标明管脚代号。

①普通晶闸管；②单结晶体管；③逆导晶闸管；④可关断晶闸管；⑤功率晶体管；⑥功

率场效应晶体管；⑦绝缘门极晶体管；⑧双向二极管；⑨双向晶闸管；⑩程控单结晶体管。

9、画一个具有完整保护措施，能正常工作的单相全控桥式晶闸管可控整流带大电感负载的主电路。

第3章 直流斩波电路

3.1 述图3-1a所示的降压斩波电路工作原理。

答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V导通一段时间ton，由电源E像L、R、M供电，在此期间，uo?E。然后使V关断一段时间toff，此时电感L通过二极管VD向R和M供电，uo?0。一个周期内的平均电压Uo?toffton?toff?E。输出电压小于电源电压，起到降压的作用。

3.2在图3-1a所示的降压斩波电路中，已知E?200V，R?10?，L值极大，EM?30V，T?50?s，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。 解：由于L值极大，故负载电流连续，可得：

输出电压平均值为

Uo?输出电流平均值为

ton20?200E??80（V） T50Io?Uo?EM80?30??5（A） R10

3.3 在图3-1a所示的降压斩波电路中，E?100V，L?1mH，R?0.5?，EM?10V，采用脉宽调制控制方式，T?20?s，当ton?5?s时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。当ton?3?s时，重新进行上述计算。 解：由题目已知条件可得：

EM10??0.1 E100L0.001????0.002

R0.5m?

当ton?5?s时，有

?????

由于

T???0.01 ?0.0025

ton 第 23 页

e???1e0.0025?1?0.01?0.249?m ?e?1e?1所以输出电流连续。

此时输出平均电压为

Uo?输出电流的最大和最小瞬时值分别为

ton100?5E??25（V） T20?1?e???E?1?e?0.0025?100???Imax???m??0.1?1?e??R?1?e?0.01?0.5?30.19（A）

?????e???1?E?e0.0025?1?100Imin???e??1?m??R???e0.01?1??0.5?29.81（A）

????当ton?3?s时，采用同样的方法可以得出：

???0.0015

由于

e???1e0.015?1?0.01?0.149?m ?e?1e?1所以输出电流仍然连续。

此时输出电压、电流的平均值以及输出电流的最大、最小瞬时值分别为：

ton100?3E??15（V） T20U?EM15?10Io?o??10（A）

R0.5?1?e?0.0015?100?Imax???0.1?1?e?0.01?0.5?10.13（A）

??Uo?Imin?e0.0015?1?100????0.1?e0.01?1?0.5?9.873（A）

??

3.4简述图3－2a所示升压斩波电路的基本工作原理。

答：假设电路中电感L值很大电容C值也很大。当V处于通态时，电源E向电 感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压为恒值UO。设V处于通态的时间为ton，此阶段电感 L上积蓄的能量为EI1ton。当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为

toff,则在此期间电感L释放的能量为(Uo?E)I1toff。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄

的能量与释放的能量相等，即：EI1ton?(Uo?E)I1toff 化简得：Uo?ton?tofftoffE?TE toff式中的T/toff?1 ，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。

3.5 在图3-2a 所示的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs，ton=25μs时，计算输出电压平均值Uo ，输出电流平均值Io。 解：输出电压平均值为：

Uo?输出电流平均值为：

T40E??50?133.3（V） toff40?25Io?Uo133.3??6.667（A） R20 第 24 页

3.6 试分别简述升降压斩波电路和Cuk斩波电路的基本原理，并比较其异同点。

答：升降压斩波电路和基本原理：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L供电使其贮存能量，此时电流为i1，方向如图3-4中所示。同时，电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。此后，使V关断，电感L中贮存的能量向负载释放，电流为i2，方向如图3-4所示。可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反。

稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即

?所以输出电压为

Uo?T0uLdt?0

当V处于通态期间，uL?E；而当V处于断态期间，uL??uo。于是： E?ton?Uo?toff

tont?E?onE?E toffT?ton1??改变导通比?，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0???1/2时为降压，当1/2???1

时为升压，因此电路称作升降压斩波电路。

Cuk斩波电路的基本原理：当V处于通态时，E-L1-V 回路和R-L2-C-V回路分别流过电流。当V处于断态时，E-L1-C-VD回路和R-L2-VD回路分别流过电流。

输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路如图3－5b所示，相当于开关S在A、B两点之间交替切换。

假设电容C很大使电容电压uC的脉动足够小时。当开关S合到B点时，B点电压uB?0，A点电压

uA??uC；相反，当S合到A点时，uB?uC,uA?0。因此，B点电压uB的平均值为UB?为电容电压uC的平均值），又因电感L1的电压平均值为零，所以E?UB?平均值为UA??toffTUC（UC

toffTUC。另一方面，A点的电压

tontUC，且L2的电压平均值为零，按图3－5b中输出电压Uo的极性，有Uo?onUC。于TT是可得出输出电压Uo与电源电压E的关系：

Uo?tont?E?onE?E toffT?toff1??两个电路实现的功能是一致的，均可方便的实现升降压斩波。与升降压斩波电路相比，Cuk斩波电路有

一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。

2.7 试绘制Sepic斩波电路和Zeta斩波电路的原理图，并推导其输入输出关系。 解：Sepic电路的原理图如下：

在V导通ton期间，

uL1?EuL2?uC1在V关断toff期间，

uL1?E?uo?uC1uL2??uo 第 25 页

当电路工作于稳态时，电感L1、L2的电压平均值均为零，则下面的式子成立