第四章 电力电子器件的驱动和保护
4.1题解实例
一、填空题
1、单结晶体管在结构上只有 PN结，三个电极分别是 、 和发射极。
答：一个、第一基极、第二基极
2、单结晶体管的b2与b1间加正向电压后，当e的电位达到b2与b1间电压的某一比值时e与b1间的特性会由 立刻变成 。
答：高阻、低阻
3、电力电子器件常用的冷却方式有 、 、 和蒸发冷却式等。
答：自冷式、风冷式、液体冷却式
4、电力电子装置内因过电压主要来自装置内部器件在控制 的开关过程中，由于电流发生 由电路 产生的过电压。包括 过电压和关断过电压。
答：换流、突变、电感、换相
5、常用的电力电子装置过电流保护措施有 、 和直流快速断路器。
答： 快速熔断器、过电流继电器
6、 缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内因 du/dt和 di/dt，减小器件的 。
答： 过电压、过电流、开关损耗 二、判断题
1、（√）电力电子器件驱动电路的作用是产生驱动信号、控制电力电子器件的导通和关断。
2、（√）电力电子器件驱动电路是电力电子主电路与控制电路的接口，它还起着主电路与控制电路的电气隔离作用。
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3、（√）电力电子器件的驱动电路受控于控制电路输出的控制信号。 4、（×）晶体管触发电路结构简单，产生的触发功率较小，一般用于触发小容量的晶闸管。
5、（×）单结晶体管触发电路的触发功率比较大，一般用于触发器大容量的晶闸管。
6、（√）晶闸管触发电路产生的触发脉冲相位必须与晶闸管主电路电源同步，否则电路将不能正常工作。
7、（×）三相可控整流电路要求用双窄脉冲或单宽脉冲触发。
8、（√）集成触发电路具有体积小、温漂小、性能稳定、移相线性度好等优点，应用越来越多。
9、（√）电力电子器件的冷却方式有自冷式、风冷式、油冷式、水冷式、蒸发冷却式。
10、（×）电力电子电路中过电压保护电路是为了防止电网电压的升高而设置的。
11、（√）缓冲电路包括关断缓冲电路和开通缓冲电路，关断缓冲电路抑制
dudt，开通缓冲电路抑制
didt。
12、（√）电压型驱动电路与电流型驱动电路相比较，具有简单、可靠、驱动功率小的特点。
三、选择题
1、在晶闸管应用电路中，为了防止误触发应将幅值限制在不触发区的信号( )
A 、干扰信号 B、 触发电压信号 C、 触发电流信号 D、 干扰信号和触发信号 答：A
2、单结晶体管内部有（ ）个PN结。
A、 一个 B 、 二个 C、 三个 D、 四个 答：A
3、脉冲变压器传递的是（ ）电压。
A、 直流 B、正弦波 C、 脉冲波 D、交流
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答：C
4、变压器一次侧接入压敏电阻的目的是为了防止（ ）对晶闸管的损坏。 A、关断过电压 B、交流侧操作过电压 C、交流侧浪涌过电压 D、过电流
答：C
5、压敏电阻在晶闸管整流电路中主要是用来（ ）。
A、 分流 B、 降压 C、 过电压保护 D、 过电流保护。 答：C
6、晶闸管两端并联一个RC电路的作用是（ ）。 A、分流 B、降压 C、过电压保护 D、过电流保护 答：C
7、能采用快速熔断器作为过电流保护的半导体器件是（ ）。 A、MOSFET B、GTR C、IGBT D、 GTO 答： D
8、快速熔断器可以用于过电流保护的电力电子器件是( ) A、功率晶体管 B、IGBT C、功率MOSFET D、晶闸管 答：D
四、简答题
1、晶闸管对触发电路有哪些要求？ 答：①触发信号常采用脉冲形式； ②触发信号应有足够的功率；
③触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡
④触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求 ⑤触发电路应具有动态响应快、抗干扰能力强、温度稳定性好等性能 2 、如何根据单结晶体管的基本结构，利用一个万用表的电阻档来判断一个三端半导体器件是单结晶体管而不是普通的晶体管？
答：单结晶体管和普通的NPN型晶体管有相似之处，即单结晶体管的发射极e对两个基极b1、b2均呈现PN结的正向特性，用万用表的黑笔接e极，红笔接b1、b2均呈小电阻，反过来电阻很大，这一点和NPN晶体管的特性是一样
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的。但是单结晶体管的b1和b2之间没有PN的特性，它仅仅是硅片固有电阻，阻值约3~10KΩ，用万用表量正反向阻值都一样。而NPN型晶体管的集电极到发射极之间是一个正向PN结和一个反向PN结的串联，用万用表量是阻值都很大，根据这一点就可以区别单结晶体管和普通晶体管。或者说，单结晶体管无放大作用，而晶体管有放大作用。
3、 用一个二极管和两个相当的电阻组成如图4-1a所示的电路，能否代替双基极二极管，为什么？若做实验，得到的Ie-Ue的特性曲线将是怎样的？
答：用一个二极管与两个电阻不能代替单结晶体管。因为单结晶体管的rb1是可变的，正是由于这个原因，它的伏安特性有负阻区，而这个电路没有负阻区，特性如图4-8b所示。
图4-1 例3图
4、 晶闸管整流输出波形，一个半波导通角大，一个半波导通角小是什么原因？
答：一般是触发回路有问题，也可能与电源电流波形有关。
①交流输入电压正、负半周波形不对称，造成同步电压整流输出的两个半波不对称。
②触发电路与其它交流电路发生了联系。
③晶闸管门极特性若不相同，而采取了阻容移相桥触发电路，输出控制电压脉冲前沿不陡，造成晶闸管导电角不同。
④控制电路的放大级虑波不好，有干扰信号串入。 5、触发电路受干扰是怎样引起的？怎样避免？
答： 如果接线正确，干扰信号可能从以下几个方面串入：
①电源安排不当,变压器一、二次侧或几个二次线圈之间形成干扰。其它晶闸
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管触发时造成电压波形有缺口。
②放大器的输入、输出及反馈引线太长，没有适当屏蔽。特别是晶体管的基极回路最易受干扰。
③空间电场和磁场的干扰。
④布线不合理，主回路与控制回路平行走线。 ⑤元件特性不稳定 避免以上干扰的措施是：
①同步变压器或脉冲变压器一、二次绕组之间加屏蔽接地，二次侧并一小电容(0.05~0.5uF).
②反馈电路第一级晶体管基极回路用屏蔽线，基极与发射极接100uF以上的电容或者在集电极和基极之间0.1uF以下的电容。
③输出脉冲回路用绞线，引线要短。
④触发电路用金属罩屏蔽起来，屏蔽罩要接地。 ⑤元件进行老化处理，剔除不合格品。
6、由单结晶体管组成的单相晶闸管触发电路有什么方法可使控制角a=0? 答 ①利用阻容移相将同步电压超前于晶闸管的阳极电压某相位。 ②同步变压器的一次侧采用线压，例如U相所对应的晶闸管的同步触发电压可采用线电压Uuv，因线电压Uuv超前相电压Uu30°的相位。
7、同步变压器二次电压的大小对于触发电路的移相范围有何影响？ 答：同步梯形波的前沿是与同步变压器二次电压有关，二次电压愈高，则梯形波的前后沿愈陡，平顶部分愈宽，因而移相范围较大。反之，二次电压低，则移值范围小。
8、单结晶体管触发电路的稳压管两端并接虑波电容能否工作？为什么？ 答：不能工作。因为单结晶体管触发电路的同步是靠稳压管两端的梯形波电压过零实现的，使电容充电的开始时刻与主电路一一对应。如果接上滤波电容，电路就没有过零点，因此电路不能正常工作。
9、三相电路中的晶闸管特性不一致，触发功率有的大，有的小，对于工作有何影响？
答：只要触发电路选用的参数合理，输出电脉冲幅度较高，前沿较陡，则三
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