电力电子技术期末复习考卷综合附答案题目配知识点Word格式.docx
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11、单相全波可控整流电路中,晶闸管承受的最大反向电压为三相半波可控整流电路中,晶闸管承受的最大反向电压为为了保证三相桥式可控整流电路的可靠换相,一般采用双窄脉冲或者宽脉冲触发。
降压斩波电路输出电压计算公式:
U=QEa=占空比,£
=电源电压
☆直流斩波电路的三种控制方式是PWM频率调制型、混合型。
16、交流电力控制电路包括交流调压电路,即在没半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制,调节输出电压有效值的电路,调功电路即以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,改变通态周期数和断态周期数的比,调节输出功率平均值的电路,交流电力电子开关即控制串入电路中晶闸管根据需要接通或断开的电路。
17、普通晶闸管(用正弦半波电流平均值定义)与双向晶闸管的额定电流定义不一样,双向晶闸管的额定电流是用
电流有效值来表示的。
(双向晶闸管工作在交流电路中,正反向电流都可以流过)
18、斩控式交流调压电路交流调压电路一般采用全控型器件,使电路的功率因数接近1。
19、PWM控制技术的理论基础是(面积等效原理)冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基
本相同20、PW调制中常用的计算法有特定谐波消去法。
21、PWM逆变电路的控制方法有计算法、调制法和规则采样法三种。
其中调制法又可以分为同步调制和异步调制两种.(同步调制:
载波比相等)
22、直流斩波电路的三种控制方式是PWM频率调制型、混合型。
23、在调制信号上叠加直流分量(三次谐波)可以提高直流电压利用率。
☆改变调制信号的频率就可以改变输出直流信号的频率
☆改变调制比可以改变输出电压有效值
电力电子器件串联必须考虑静态和动态均压(每个器件并联一个电阻)。
☆静态均压:
每个器件并联电阻
☆动态均压:
每个器件串联电容
☆并联时要考虑均流方法:
一般是串联电感
24、电力电子器件的驱动电路的目的是给器件施加开通、关断的信号,提供控制电路与主电路之间的电气隔离。
(光隔离(光耦)、磁隔离(变压器)等等)
25、电力MOSFE和IGBT由于具有正温度系数,所以在并联使用时能够实现均流。
26、晶闸管额定电流为100A,通过半波交流电时,电流的波形系数为K=1.57,电流的有效值计算为lm/2,则通过电流最大值Im为314A。
27、单相交流调压电阻性负载电路的移相范围在?
?
0度〜?
180度?
内,在阻感性负载时移相范围在?
功率因素角〜
180度?
内。
28、交流调压电路和交流调功电路异同点:
电路结构相同,控制方式不同,(交流调压电路采用移相触发对一个周
期内导通角控制,调功电路对导通周波数与阻断周波数的比值进行控制)。
29、电压型逆变电路中的反馈二极管的作用是给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道。
30、180°
导电型三相桥式逆变电路,晶闸管换相是在?
同一相上下两个桥臂?
元件之间进行;
而120O导电型三相桥式逆变电路,晶闸管换相是在上桥臂或者下桥臂组内上的元件之间进行的。
31、在SCR(SiliconControlledRectifier)、GTO(GateTurn-Offrhyristor)、GTR(GiantTransistor)、
MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)、IGBT(lnsulatedGateBipolarTransistor)
中半控型器件有SCR全控型器件有GTOGTRMOSFETIGBT,电流驱动器件有
SCRGTOGTR
32、单相桥式可控整流电路带电阻性负载,在控制角为a时,其输出的直流电压为091COS
2
33、带平衡电抗器的双反星型可控整流电路中平衡电抗器的作用是使两组三相半波整流电路能够同时导电。
34、有源逆变最小逆变角?
min=++‘,其每个参数的意义是?
:
晶闸管关断时间,?
:
换相重叠角,
安全裕量角。
35、单相电压型桥式逆变电路输出给负载的电压波形是方波,电流波形是近似正弦波36、三相电流型桥式逆变电路的换流一般为同一组桥臂组内换流,称为横向换流
50Hz工
20Hz。
37、交交变频是一种直接变频,其输出的电压是由多段电网电压拼接而成,决定了其输出频率不高,当采用频电压,三相六脉波桥式逆变电路,其输出的上限频率一般不超过
38、晶闸管串联使用的动态均压方法是电阻电容串联后并联到晶闸管两端。
二、简答题:
1、晶闸管的触发电路有哪些要求?
1触发电路发U的触发信号应具有足够大的功率
UGT
IGBT
2不该触发时,触发电路因漏电流产生的漏电压应小于控制极不触发电压
3触发脉冲信号应有足够的宽度,
4触发脉冲前沿要陡
5触发脉冲应与主回路同步,且有足够的移相范围。
导通:
正向电压、触发电流
半控:
晶闸管全控:
门极可关断晶、电力晶体管、电力场效应管,
电流控门极可关断晶、电力晶体管、电压控电力场效应管,IGBT半控型器件有SCR(晶闸管),全控型器件有GTO、GTR、MOSFET、IGBT电流驱动器件有SCR、GTO、GTR电压型驱动器件:
MOSFET、IGBT
☆半控器件:
大电压大电流,即大功率场合
☆全控器件:
中小功率
2、具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,问该变压器还有直流磁化问题吗?
具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路中,因为变压器二次测绕组中,正负半周内上下绕组
内电流的方向相反,波形对称,其一个周期内的平均电流为零,故不会有直流磁化的问题
(变压器变流时双向流动的就没有磁化存在磁化的:
单相半波整流、三相半波整流)
3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么?
为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管?
在电压型逆变电路中,当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。
为
了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
当输岀交流电压和电流
的极性相同时,电流经电路中的可控开关器件流通,而当输岀电压电流极性相反时,由反馈二极管提供电
流通道。
在电流型逆变电路中,直流电流极性是一定的,无功能量由直流侧电感来缓冲。
当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时,电流并不反向,依然经电路中的可控开关器件流通,因此不需要并联反馈二极管。
电压型有电容器(电源侧),电流型一般串联大电感
4、绘制直流升压斩波电路原理图。
直流降压斩波电路:
升降压:
5、电压型逆变电路的特点。
(1)直流侧为电压源或并联大电容,直流侧电压基本无脉动;
?
(2)输岀电压为矩形波(电流为正弦波),输岀电流因负载阻抗不同而不同;
?
(3)阻感负载时需提供无功。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道,逆变桥各臂并联反馈二极管。
?
电流型压型逆变电路的特点
②流侧串联有大电感,
2交流侧输出电流为矩形波(电压为正弦波),并且与负载阻抗角无关。
3不必给开关器件反并联二极管
4
答:
6、什么是异步调制?
什么是同步调制?
两者各有何特点?
分段同步调制有什么优点?
(频率高异步调制,频率低同步调制)分段调制优点:
1载波频率不会太高2开关损耗不会太大波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。
3.
di/dt,减小器件的开通损耗。
变压器漏抗对整流电路有什么影响?
出现换相重叠角,整流输出电压平均值Ud降低;
整流电路的工作状态增多;
晶闸管的di/dt减小,有利于晶
晶闸管触发导通后,触发脉冲结束时它又关断的原因是:
断;
改变调制比M可以改变输出电压U。
基波的幅值,所以,SPW调制是通过改变调制波ur的幅值实现变压功能的。
改变正弦调制波的频率时,可以改变输出电压U0的基波频率,所以,SPW调制是通过改变调制波Ur的频率实现变频功能的。
(2)晶闸管的主要动静态性能参数是哪些?
晶闸管触发导通后,触发脉冲结束时它又关断的原因是什么?
答:
静态性能指标:
电压定额:
断态重复峰值电压、反向重复峰值电压、通态电压。
电流定额:
通态平均电流、维持电流、擎住电流、浪涌电流。
动态参数:
开通时间、关断时间、断态电压临界上升率、通态电流临界上升率。
a:
刚刚导通后电流小于擎住电流,脉冲撤除后晶闸管关b:
完全导通后,由于电路电流小于维持电流,晶闸管关断。
出现换相重叠角Y,整流输出电压平均值Ud降低。
b:
整流电路的工作状态增多。
C:
晶体管的di/dt减小,有利于晶闸管的安全开通。
d:
换相时晶闸管电压出现缺口,产生正的du/dt,可能使晶闸管误导通,为此必须加吸收电路。
.e:
换相使电网电压出现缺口,成为干扰源。
什么是逆变失败,逆变失败的原因是什么?
答:
逆变失败指的是:
逆变过程中因某种原因使换流失败,该关断的器件末关断,该导通的器件末导通。
从而使逆变桥进入整流状态,造成两电源顺向联接,形成短路。
逆变失败会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流,损坏开关器件。
产生逆变失败的原因:
(1)触发电路工作不可靠,造成脉冲丢失、脉冲延迟等。
(2)晶闸管发生故障,
失去正常通断能力。
(3)交流电源发生异常现象,如断电、缺相、或电压过低。
(4)换相的裕量角不足,晶闸管不能可靠关断。
(5)
说明下图单相半桥电压逆变电路中二极管VD1和VD2的作用。
vq或VD2通时,io和Uo反向,电感中贮能向直流侧反馈,VD|、VQ称为反馈二极管,还使io连续,又称续流二极管。
三、分析计算题:
1、在下图中,E=50V,R=0.5Q,L=0.5H,晶闸管擎住电流为15mA,要使晶闸管导通,门极触发电流脉冲宽度至少应为多少?
解:
晶闸管导通后,主回路电压方程为
主电路电流id按下式由零上升
晶闸管要维持导通,id必须上升达到擎住电流值以上,在此期间,门极脉冲应继续维持,将ld=15mA代入,得
t>
150卩s。
2、三相桥式整流电路,U2=100V,带电阻电感负载R=50Q,L值极大,当a=60度时,计算Ud,ld,ldT
和Ivt0
☆单相桥式全控整流:
0.9U2cos
Id
分析单相电压型逆变器移相调压的工作原理。
调整输岀频率:
图中所使用的都是全控器件,改变开关1、4,2、3的切换频率,则输岀交流电的频率
随着改变。
改变移相电压角度,则可以改变输岀电压幅值。
4、分析滞环比较方式电流跟踪控制的工作原理。
基本原理:
某一电热装置(电阻性负载),要求直流平均电压为75V,电流为20A,采用单相半波可控整流电路直接从220V
交流电网供电。
计算晶闸管的控制角a、导通角0、负载电流有效值,
(1)整流输出平均电压
(2).负载电流平均值
Id-仏-20(A)
R
则R=Ud/Id=75/20-3.75Q
负载电流有效值I,即为晶闸管电流有效值IV1,所以
解:
开关元件导通(模式1)时,电感
L储能,负载R上的电压U。
和电流io由电容器C上的电压uc提供。
Uo为
开关元件关断(模式2)时,直流电源U和电感L储能向负载R和电容器C提供能量,电容器C充电。
因此,可达到输出平均直流电压高于电源输入的直流电压。
输出电压平均值其中,Ton为导通时间,T为开关周期,Kt为导通比。
设流过晶闸管的周期电流波形如下图所示,其最大值均为Im,当采用额定电流为200A的晶闸管,当不考虑安全余量
时,所能送出的平均电流为多少?
相应的电流最大值是多少?
(7分)。
(在环境温度为40C和规定的散热冷却条件下,晶闸管在电阻性负载的单相、工频正弦半波导电、结温稳定
在额定值125C时,所对应的通态平均电流值定义为晶闸管的额定电流。
Im
3
I2
电流有效值Ia=jF03(Im)2d(t)
200A的晶闸管允许通过电流的有效值为314A,因此相应的电流最大值为314*J3a,所能送出的平均电流
IDb=314/^/3=181A。
三相全控桥整流电路,带阻感负载,Ufc=100V,R=10?
,L>
>
RR,求当=-时,输出电压平均值Ud,输出电流平均值Id,变压器二次侧电流有效值12o(8分)
整流变压器二次侧电流为正负半周各宽120°
、前沿相差180°
的矩形波,其有效值为:
分析负载换流的原理。
由负载提供换流电压称为负载换流(Loadcommutation)。
电阻电感串联后再和电容并联,工作在接近并联
谐振状态而略呈容性工作状态。
4个臂的切换仅使电流路径改变,负载电流基本呈矩形波。
负载工作在对基波电流接近并联谐振的状态,对基波阻抗很大,对谐波阻抗很小,uo波形接近正
弦。
前:
VT1、VT4通,VT2VT3断,uo、io均为正,VT2、VT3电压即为uo。
时:
触发VT2VT3使其开通,uo加到VT4VT1上使其承受反压而关断,电流从VT1、VT4换
VT3VT2o
的触发角是多少?
此时电炉的电流有效值是多少?
电路图:
随便找一个最简单的调光台灯的电路。
计算电炉的等值电阻:
计算当功率变为500V时需要的电压值:
计算触发角:
电流的有效值:
请从VT1向VT3换流的过程分析入手,说明题图所示串联二极管式晶闸管逆变电路的换流过程。
假设以从VT1向VT3换流的过程进行分析:
假设换流前VT1和VT2导通,C3电压UCo左正右负。
如图a所示。
换流阶段分为恒流放电和二极管换流两个阶段。
t1时刻触发VT3导通,VT1被施以反压而关断。
故称恒流放电阶段。
如图b所示。
tq就能保证关断。
UC13下降到零之前,VT1承受反压,反压时间大于
则二极管VD3导通,电流为iV,VD1电流为iU=|d-iV,
t2时刻uC13降到零,之后C13反向充电。
忽略负载电阻压降,
VD1和VD3同时通,进入二极管换流阶段。
随着C13电压增高,充电电流渐小,iV渐大,t3时刻iU减到零,iV=|d,VD1承受反压而关断,二极管换流阶段结束。
t3以后,VT2、VT3稳定导通阶段。
绘制单相桥式SPWM逆变电路产生单极性SPWI波形图和双极性SPWI波形图并说明其调制原理解:
首先画出逆变电路产生单极性SPWM波形图:
在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断
ur正半周,V1保持通,V2保持断。
当ur>
uc时使V4通,V3断,uo=Udo
当ur<
uc时使V4断,V3通,uo=0o
ur负半周和正半周相反画出逆变电路产生双极性SPW波形图在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。
在ur的半个周期内,三角波载波有正有负,所得PWM波也有正有负,其幅值只有±
Ud两种电平。
同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制器件的通断。
ur正负半周,对各开关器件的控制规律相同。
当ur>
uc时,给V1和V4导通信号,给V2和V3关断信号。
如io>
0,V1和V4通,女nio<
0,VD1和VD4通,uO=Ud。
当urvuc时,给V2和V3导通信号,给V1和V4关断信号。
如i0<
0,V2和V3通,女口io>
0,VD2和VD3通,uo=-Ud。
四、作图题
1.绘出晶闸管的阳极伏安特性曲线,标注出主要参数并说明其意义。
2.三相半波可控整流带电阻性负载绘制电路图及触发角为30度的电路波形图。