2022 电力电子技术(浙江工业大学)1466961457 最新满分章节测试答案

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本课程起止时间为:2022-02-21到2022-06-24

【作业】第1章 电力电子器件 第1次作业（含第0章）

1、 问题:什么是电力电子技术？
评分规则: 【     电力电子技术是应用于电力技术领域中的电子技术；它是以利用大功率电子器件对能量进行变换和控制为主要内容的技术。国际电气和电子工程师协会（IEEE）的电力电子学会对电力电子技术的定义为：“有效地使用电力半导体器件、应用电路和设计理论以及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的一门技术.
它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。
】

2、 问题:传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是什么？
评分规则: 【 传统电力电子技术的特征：电力电子器件以半控型晶闸管为主，变流电路一般为相控型，控制技术多采用模拟控制方式。现代电力电子技术特征：电力电子器件以全控型器件为主，变流电路采用脉宽调制型，控制技术多采用PWM数字控制技术。器件、相位/PWM控制、模拟/数字，各2分。
】

3、 问题:按可控性分类，电力电子器件分哪几类？
评分规则: 【 按可控性分类，电力电子器件分为不可控器件、半控器件和全控器件。各2分。
】

4、 问题:电力二极管有哪些类型？各类型电力二极管的反向恢复时间大约为多少?
评分规则: 【 电力二极管类型以及反向恢复时间如下：1）普通二极管，反向恢复时间在5us以上。2）快恢复二极管，反向恢复时间在5us以下。快恢复极管从性能上可分为快速恢复和超快速恢复二极管。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者在100ns以下，甚至达到20~30ns，多用于高频整流和逆变电路中。3）肖特基二极管，反向恢复时间为10～40ns。分类3分，时间3分。
】

5、 问题:已处于通态的晶闸管，撤除其驱动电流为什么不能关断，怎样才能使晶闸管由导通变为关断？
评分规则: 【 已处于通态的晶闸管在内部已形成强烈的正反馈，即使撤去其驱动电流，会仍然维持导通的状态。因此晶闸管一旦导通后门极将失去控制作用，门极的电压和驱动电流对管子随后的导通或关断均不起作用。
要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
】

6、 问题:GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？
评分规则: 【 1）在设计GTO时使其α2较大，这样，晶体管VT2控制灵敏，使GTO容易关断。
2）由于GTO的内部包含着许多共阳极的小GTO单元，GTO元阴极面积小，门极和阴极间的距离短， P2基区的横向电阻小，可以从门极抽出更大的电流。
3）GTO导通时，双晶体管模型中的2个晶体管共基极电流放大倍数之和α1+α2大于1且近似等于1（1.05左右），因而处于临界饱和导通状态，若要关断GTO，可用抽出部分阳极电流的办法破坏其临界饱和状态，使GTO用门板负信号关断。SCR的α1+α2比1大 （大约为1.15），SCR导通后处于深度饱和状态，因而用门极负脉冲不足以使α1+α2达到小于1的程度，因而也就不能用门极负信号去关断阳极电流。这是GTO与SCR的一个极为重要的区别。
】

【作业】第1章 电力电子器件 第2次作业（第1章）

1、 问题:关于GTR，请回答如下两个问题：1）描述GTR 的二次击穿特性。2）为什么GTR 在开关瞬变过程中易被击穿?有什么预防措施?
评分规则: 【 1）当GTR集射极间的电压升高至击穿电压时，发生一次击穿，此时集电极电流急速增加，如果有外接电阻限制集电极电流的增长，一般不会引起晶体管特性变坏；一次击穿发生时，如果对集电极电流不加限制，集电极电流继续增加，集射极间的电压陡降，就会导致破坏性的二次击穿。所以，二次击穿是在器件发生一次击穿后，在某电压和电流点产生向低阻抗区高速移动的负阻现象。——–3分2）GTR的安全工作区较窄，当GTR在工作过程中所承受的电压电流都较大时，超出安全工作区域，那么GTR在开关瞬变过程中易被击穿。——–2分预防措施就是加辅助电路，确保GTR所承受的电压电流在安全工作区域之内。—-1分
】

2、 问题:比较电力MOSFET与IGBT内部结构，说明电力MOSFET在开关特性上的优点。
评分规则: 【 内部结构相似之处：IGBT内部结构包含了MOSFET内部结构。内部结构不同之处：IGBT内部结构有注入P区，MOSFET内部结构则无注入P区。——3分开关特性的相似之处：IGBT开关大部分时间由MOSFET运行，特性相似。开关特性的不同之处：IGBT的注入P区有电导调制效应，有少子储存现象，开关慢。所以，电力MOSFET开关速度快。——-3分
】

3、 问题:作为开关使用时，IGBT有哪些优点？
评分规则: 【 IGBT将MOSFET与GTR的优点集于一身，既有输入阻抗高、速度快、热稳定性好、电压驱动型，又具有通态压降低，高电压、大电流的优点。
】

4、 问题:试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。
评分规则: 【 IGBT优点：开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。缺点：开关速度低于电力MOSFET,电压，电流容量不及GTO。GTR优点：耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低。缺点：开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题。——————————3分GTO优点：电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电导调制效应，其通流能力很强。缺点：电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低。电力MOSFET优点：开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题。缺点：电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。—————————3分
】

5、 问题:试分析电力电子集成技术可以带来哪些益处。智能功率模块与功率集成电路实现集成的思路有何不同？
评分规则: 【 带来的益处：装置体积减小、可靠性提高、使用方便、维护成本低。—–3分智能功率模块与功率集成电路实现集成的思路的不同：前者是将一系列的器件集成为一个模块来使用（封装集成），而后者则是将所有的东西都集成于一个芯片当中（芯片集成）。——-3分
】

第1章 电力电子器件 第1次测试（绪论与第1章）

小提示:本节包含奇怪的同名章节内容

1、 问题:电力变换通常包括哪几类？
选项：
A:AC/DC和DC/AC两大类。
B:AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC四大类。
C:AC/DC、DC/AC、DC/DC三大类。
D:DC/AC、DC/DC、AC/AC三大类。
答案: 【AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC四大类。】

2、 问题:对电力电子器件描述正确的是：
选项：
A:电力电子器件可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
B:电力电子器件是电子器件的总称。
C:电力电子器件可用于电子系统中，实现电能的变换或控制的器件。
D:电力电子器件不能直接用于主电路中，只是实现电能的变换或控制的电子器件。
答案: 【电力电子器件可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。】

3、 问题:电力电子器件同处理信息的电子器件相比，下面描述正确的是：
选项：
A:电力电子器件的开通与断开一般不需要由信息电子电路来控制。
B:能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件。
C:电力电子器件一般都工作在开通状态。
D:电力电子器件一般都工作在关断状态。
答案: 【能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件。】

4、 问题:如下所述，晶闸管是如何导通的：
选项：
A:在晶闸管阳极——阴极之间无论加正向或反向电压，只要门极加正向电压，产生足够的门极电流，则晶闸管导通。
B:在晶闸管阳极——阴极之间加反向电压，门极加正向电压，产生足够的门极电流，则晶闸管导通。
C:在晶闸管阳极、门极（都相对于阴极）加正向电压，产生足够的门极电流，则晶闸管导通。
D:在晶闸管阳极——阴极之间加反向电压，门极加正向电压，产生足够的门极电流，则晶闸管导通。
答案: 【在晶闸管阳极、门极（都相对于阴极）加正向电压，产生足够的门极电流，则晶闸管导通。】

5、 问题:如下所述，晶闸管门极的控制作用，表述正确的是：
选项：
A:晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。
B:晶闸管导通后，门极一旦无电流，则晶闸管就立即关断。
C:晶闸管导通后，门极一旦加反向电压，则晶闸管就立即关断。
D:晶闸管导通后，门极与阴极短路，则晶闸管就立即关断。
答案: 【晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。】

6、 问题:已经导通的晶闸管是如何关断的？
选项：
A:要使晶闸管关断，则晶闸管的阳极电流要降到1A以下。
B:要使晶闸管关断，只能在晶闸管两端加反向电压。
C:要使晶闸管关断，只能要求晶闸管门极电流等于0。
D:要使晶闸管关断，则晶闸管的阳极电流要降到接近于零的某一数值以下。
答案: 【要使晶闸管关断，则晶闸管的阳极电流要降到接近于零的某一数值以下。】

7、 问题:如下所述，晶闸管正向特性表述正确的是：
选项：
A:随着门极电流幅值的不断增大，正向转折电压随之增大。
B:只要门极电流幅值大于1mA，晶闸管承受正向电压时就导通。
C:随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。
D:随着门极电流幅值的增大，正向转折电压基本保持不变。
答案: 【随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。】

8、 问题:如下所述，关于晶闸管开通与关断，表述正确的是：
选项：
A:晶闸管开通与关断过程都是即时完成的。
B:晶闸管关断是即时完成的，开通需要一定时间的。
C:晶闸管开通是即时完成的，关断需要一定时间的。
D:晶闸管开通与关断都需要一定时间。
答案: 【晶闸管开通与关断都需要一定时间。】

9、 问题:对晶闸管额定电流表述正确的是下面哪个？
选项：
A:允许流过最大工频正弦半波电流有效值。
B:允许流过最大方波电流的平均值。
C:允许流过最大的工频正弦半波电流的平均值。
D:允许流过最大电流的平均值。
答案: 【允许流过最大的工频正弦半波电流的平均值。】

10、 问题:如下所述，门极可关断晶闸管GTO半导体结构是：
选项：
A:门极可关断晶闸管GTO不是PNPN四层的半导体结构。
B:门极可关断晶闸管GTO是PNPN四层半导体结构。
C:门极可关断晶闸管GTO与晶闸管SCR的半导体结构不一样。
D:门极可关断晶闸管GTO是PPPN或PNNN四层半导体结构。
答案: 【门极可关断晶闸管GTO是PNPN四层半导体结构。】

11、 问题:有关GTR的二次击穿现象表述正确的是：
选项：
A:虽然GTR存在二次击穿现象，但GTR的安全工作区与二次击穿现象无关。
B:GTR的安全工作区就是二次击穿曲线。
C:GTR的安全工作区与其存在二次击穿现象有关。
D:GTR的安全工作区是矩形的。
答案: 【GTR的安全工作区与其存在二次击穿现象有关。】

12、 问题:有关MOSFET的通态电阻，表述正确的是哪个？
选项：
A:MOSFET的通态电阻具有正温度系数，对器件并联时的均流不利。
B:MOSFET的通态电阻具有负温度系数，不能并联使用。
C:MOSFET的通态电阻具有负温度系数，对器件并联时的均流有利。
D:MOSFET的通态电阻具有正温度系数，此特性对器件并联时的均流有利。
答案: 【MOSFET的通态电阻具有正温度系数，此特性对器件并联时的均流有利。】

13、 问题:关于绝缘栅双极晶体管开关速度，表述正确的是：
选项：
A:绝缘栅双极晶体管IGBT是一种复合器件，其开关速度比GTR慢。
B:绝缘栅双极晶体管IGBT是一种复合器件，其开关速度比电力MOSFET更快。
C:绝缘栅双极晶体管IGBT是一种复合器件，其驱动电流很大。
D:绝缘栅双极晶体管IGBT是一种复合器件，其开关速度通常比GTR更快。
答案: 【绝缘栅双极晶体管IGBT是一种复合器件，其开关速度通常比GTR更快。】

14、 问题:如下所述，有关新型半导体器件，表述正确的是：
选项：
A:集成门极换流晶闸管简称IGCT。
B:金属的禁带宽度比宽禁带半导体材料宽。
C:绝缘体的禁带宽度比宽禁带半导体材料窄。
D:半导体的禁带宽度比金属的禁带宽度窄。
答案: 【集成门极换流晶闸管简称IGCT。】

15、 问题:有关功率集成电路，下面哪个表述是正确的？
选项：
A:功率半控器件的驱动集成电路称为功率集成电路。
B:将功率自关断器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路封装在一起，称为功率集成电路。
C:功率自关断器件称为功率集成电路。
D:将功率自关断器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上，称为功率集成电路。
答案: 【将功率自关断器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上，称为功率集成电路。】

16、 问题:信息电子技术和电力电子技术都属于电子技术。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【正确】

17、 问题:按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：半控型器件、全控型器件、不可控器件。
选项：
A:正确
B:错误