电力电子5套题讲解Word文件下载.docx

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α<

π时，VT1和VT2的导通角θ均小于π，且α越小，θ越大；

α=φ时，θ=π。

当α继续减小，则VT1导通时将超过π。

到wt=π+α时刻触发VT2时，负载电流io尚未过零，VT1继续导通，VT2不会立即开通。

直到io过零后，VT2就会导通。

因为α〈φ，VT1提前开通，负载L被过充电，其放电时间也被延长，使得VT1结束导电时刻大于π+φ并使VT2推迟开通，VT2的导通角就小于π。

因此，在此单相交流调压电路中，控制角小于负载功率因数角时，输出电压是不可控的。

八、三相全控桥式整流电路带大电感负载，负载电阻Rd=4Ω，要求Ud从0~220V之间变化。

试求：

（1）不考虑控制角裕量时，整流变压器二次线电压。

（2）计算晶闸管电压、电流值，如电压、电流取2倍裕量，选择晶闸管型号。

（1）由三相全控桥式整流电路带大电感负载，故

Ud=2.34U2=1.35U2’有：

U2=94VU2’=163V

（2）

因此，可以取500V的，晶闸管型号为KP50-5。

第一套

一、填空题（29分）

1、双向晶闸管的触发方式有：

I+触发：

第一阳极T1接 

正 

电压，第二阳极T2接负电压；

门极G接正电压，T2接 

负 

电压。

I-触发：

正 

电压，第二阳极T2接 

负电压；

门极G接负 

电压，T2接 

正电压。

Ⅲ+触发：

负电压，第二阳极T2接正 

电压；

门极G接正电压，T2接 

负电压。

Ⅲ-触发：

负电压，第二阳极T2接 

正电压；

门极G接 

负电压，T2接 

2、由晶闸管构成的逆变器换流方式有 

负载换流和 

强迫（脉冲）换流。

3、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分为 

有源 

逆变器与 

无源 

逆变器两大类。

4、有一晶闸管的型号为KK200－9，请说明KK　快速晶闸管　；

200表示表示　200A　，9表示　　900V　。

5、单结晶体管产生的触发脉冲是 

尖脉冲 

脉冲；

主要用于驱动　小功率的晶闸管；

锯齿波同步触发电路产生的脉冲为　强触发脉冲　脉冲；

可以触发 

大 

功率的晶闸管。

6、一个单相全控桥式整流电路，交流电压有效值为220V，流过晶闸管的大电流有效值为15A，则这个电路中晶闸管的额定电压可选为

；

晶闸管的额定电流可选为

。

二、判断题（２0分）对打（√），错打（×

）

1、两个以上晶闸管串联使用，是为了解决自身额定电压偏低，不能胜用电路电压要求，而采取的一种解决方法，但必须采取均压措施。

（ 

√ 

2、逆变失败，是因主电路元件出现损坏，触发脉冲丢失，电源缺相，或是逆变角太小造成的。

（ 

√）

3、 

变流装置其功率因数的高低与电路负载阻抗的性质，无直接关系。

4、并联与串联谐振式逆变器属于负载换流方式，无需专门换流关断电路。

5、触发普通晶闸管的触发脉冲，也能触发可关断晶闸管。

×

） 

6、三相半波可控整流电路，不需要用大于60º

小于120º

的宽脉冲触发，也不需要相隔60º

的双脉冲触发，只用符合要求的相隔120º

的三组脉冲触发就能正常工作。

7、变频调速装置是属于无源逆变的范畴。

）

8、有源逆变装置是把逆变后的交流能量送回电网。

9、双向晶闸管额定电流的定义，与普通晶闸管的定义相同。

√ 

10、用稳压管削波的梯形波给单结晶体管自激振荡电路供电，目的是为了使触发脉冲与晶闸管主电路实现同步。

三、问答题（21分）

1、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？

2、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？

3、实现正确触发的同步定相的方法步骤有哪些？

1、 

直流侧必需外接与直流电流Id同方向的直流电源E，其数值要稍大于逆变器输出平均电压Ud，才能提供逆变能量。

逆变器必需工作在β<

90º

（α>

）区域，使Ud<

0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。

2、A:

触发信号应有足够的功率。

B：

触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。

C：

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。

3、A：

根据不同触发电路与脉冲移相范围的要求，确定同步信号电压us与对应晶闸管阳极电压之间的相位关系。

B：

根据整流变压器TS的接法与钟点数，以电网某线电压作参考矢量，画出整流变压器二次侧也就是晶闸管阳极电压的矢量。

再根据A确定同步信号US与晶闸管阳极电压的相位关系，画出对应的同步相电压矢量和同步线电压的矢量。

C：

根据同步变压器二次线电压矢量位置，定出同步变压器TS的钟点数和接法。

只需把同步变压器二次电压Usu、Usv、Usw分别接到VT1，VT3，VT5管的触发电路；

Us（-U）、Us（-v）、Us（-w）分别接到VT4、VT6、VT2的触发电路，与主电路的各个符号完全对应，即能保证触发脉冲与主电路同步。

四、画图题（10分）

请利用六块锯齿波同步触发电路的X、Y控制端，来组成六路互相相差60°

的双窄脉冲触发系统图，并画出其脉冲输出波形的相互关系图。

五、计算题（20分）

在图示交流调压电路中，已知U2＝220V负载电阻RL＝10Ω，当触发角α＝90°

时，计算RL吸收的交流电功率是多少？

并画出RL上的电压波形图。

导通区用阴影线表示。

2.4KW

第二套

一、填空（每空1分，30分）

1、普通晶闸管的图形符号是 

，三个电极分别是 

阳极A， 

阴极K和 

门极G 

晶闸管的导通条件是 

阳极加正电压， 

阴极接负电压，门极接正向电压形成了足够门极电流时晶闸管导通 

关断条件是 

当晶闸管阳极电流小于维持电流IH时，导通的晶闸管关断 

。

2、可关断晶闸管的图形符号是 

；

电力场效应晶体管的图形符号是 

绝缘栅双极晶体管的图形符号是 

电力晶体管的图形符号是 

3、单相交流调压在电阻性负载电路的移相范围在 

0º

—180º

变化，在阻感性负载时移相范围在 

φ—180º

变化。

4、变流电路的换流方式有 

器件换流 

、 

电网换流 

负载换流 

强迫换流 

等四种。

5、提高变流置的功率因数的常用方法有 

减小触发角 

增加整流相数 

采用多组变流装置串联供电 

、 

设置补偿电容 

6、绝缘栅双极型晶体管是以 

电力场效应晶体管栅极为栅极 

作为栅极，以电力晶体管集电极和发射极 

作为发射极与集电极复合而成。

7、在电力晶闸管电路中，常用的过电流保护有 

快速熔断器；

电路串电抗器；

过流时快速移相 

和 

直流快速开关等几种。

8、晶闸管的换相重叠角与电路的 

触发角α 

变压器漏抗XB 

平均电流Id 

电源相电压U2 

等到参数有关。

二、判断题,（20分）（对√、错×

1、半控桥整流电路，大电感负载不加续流二极管，电路出故障时可能会出现失控现象。

√）.

2、采用两组反并联晶闸管变流桥的可逆系统，供直流电动机四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，那么另一组就工作在逆变状态。

3、晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。

4、逆变角太大会造成逆变失败。

（×

5、并联谐振负载的逆变器负载必须是呈电容性电路。

6、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。

7、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。

8、在单相全控桥电路中晶闸管的额定电压选取相电压U2。

9、在三相半波可控整流电路中，输出电压波形的脉动频率为300Hz。

10、变频调速实际是改变电动机内旋转磁场的速度，达到改变输出转速的目的。

三、选择题（每题2分，10分）

1、三相半波带电阻性负载时，α为（　C　）度时，可控整流输出的电压波形处于连续和断续的临界状态。

A、0度。

B、60度。

C、30度。

D、120度。

2、在晶闸管触发电路中，改变（ 

B 

） 

的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。

A、 

同步电压，B、控制电压，C、脉冲变压器变比。

3、能够实现有源逆变的电路为 

A、三相桥式全控整流电路， 

B、三相半控桥整流电路，C、单相全控桥接续流二极管电路， 

D、单相半控桥整流电路。

4、下面哪种功能不属于变流的功能（　C　）

A、有源逆变　　　B、交流调压　　　C、变压器降压　　D、直流斩波

5、三相半波可控整流电路的自然换相点是（ 

A、交流相电压的过零点；

B、本相相电压与相邻相电压正、负半周的交点处；

C、比三相不控整流电路的自然换相点超前30°

D、比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°

四、问答题（每题10分，20分）

三相半波整流电路，将整流变压器的二次绕组均分为两段，每段的电动势相同，接成曲折接法。

其分段布置及矢量图如图所示，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？

三相半波可控整流电路，当变压器二次绕组分成两组，按本题图示曲折接线，及矢量图所示。

变压器二次绕组中，同一相的两个绕阻的电流，方向相反大小相等，因而形成的磁通，方向也相反、磁通量大小也会相等。

这样变压器铁心中就不会存在直流磁通，自然就不会被直流磁化了。

2、PWM逆变电路的控制方法主要有哪几种？

简述异步调制与同步调制各有哪些优缺点？

PWM逆变电路的常用控制方法有两种，一是计算法；

二是调制法。

其中调制法又可分为两种，一是异步调制法；

二是同步调制法。

通常异步调制法是保持载波频率不变，信号频率根据需要而改变时，载波比是变化的。

优点是：

信号频率较低时载波比较大，一周期内脉冲数较多，输出较接近正弦波。

缺点是：

正负半周脉冲数不相等，对称性差。

因此，希望采用较高的载波频率，以克服在信号频率较高时仍能保持较大的载波比。

同步调制时，保持载波比为常数，并在变频时使载波和信号波保持同步变化。

信号波一周内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的，对称性好。

当逆变频率较低时，载波频率也很低，造成调制谐波不易滤除；

逆变频率较高时，调制载波频率也过高，使开关器件的开关频率过高而难以承受。

3、什么是逆变失败？

逆变失败后有什么后果？

形成的原因是什么

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。

逆变失败后果是严重的，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：

一是逆变角太小；

二是出现触发脉冲丢失；

三是主电路器件损坏；

四是电源缺相等。

五、计算题（每题10分，20分）

1、指出下图中①～⑦各保护元件及VD、Ld的名称和作用。

①星形接法的硒堆过电压保护；

②三角形接法的阻容过电压保护；

③桥臂上的快速熔断器过电流保护；

④晶闸管的并联阻容过电压保护；

⑤桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护；

⑥直流侧的压敏电阻过电压保护；

⑦直流回路上过电流快速开关保护；

VD是电感性负载的续流二极管；

Ld是电动机回路的平波电抗器；

2、三相桥式全控整流电路，Ld极大，Rd=4Ω，要求Ud从0—220V之间变化。

（1） 

不考虑控制角裕量时，整流变压器二次相电压。

（2） 

计算晶闸管电压、电流平均值，如电压、电流裕量取2倍，请选择晶闸管型号。

（3） 

变压器二次电流有效值I2。

（4） 

计算整流变压器二次侧容量S2

答案：

U2φ=94V；

KP50—5；

I2=44。

9A；

S2=12。

66KVA。

第三套

一、填空（30分）

1、双向晶闸管的图形符号是 

第一阳极T1， 

第二阳极T2 

和 

门极G 

双向晶闸管的的触发方式有 

I+ 

、 

I- 

III+、 

III 

.。

2、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 

U2 

三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 

（电源相电压为U2）

3、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用 

大于60º

的宽脉冲 

触发；

二是用 

脉冲前沿相差60º

的双窄脉冲 

触发。

4、在同步电压为锯齿波的触发电路中，锯齿波底宽可达 

240º

度；

实际移相才能达 

-180 

º

度。

5、异步电动机变频调速时，对定子频率的控制方式有 

恒压频比控制、 

转差劲频率控制 

矢量控制 

直接转矩控制 

6、软开关电路种类很多，大致可分成 

零电压 

电路、 

零电流 

电路两大类。

7、变流电路常用的换流方式有 

四种。

8、逆变器环流指的是只流经 

两组反并联的逆变桥 

、而不流经 

负载 

的电流，环流可在电路中加 

采用串联电抗器来限制。

9、提高变流置的功率因数的常用方法有 

减小触发角、增加整流相数、采用多组变流装置串联供电、设置补偿电容。

10、绝缘栅双极型晶体管是以 

电力场效应晶体管栅极为栅极作为栅极，以 

以电力晶体管集电极和发射极作为发射极与集电极复合而成。

二、 

判断题,（20分）（对√、错×

半控桥整流电路，大电感负载不加续流二极管，输出电压波形中没有负向面积。

2、采用两组反并联晶闸管的可逆系统，供直流电动机四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，那么另一组就工作在逆变状态。

3、晶闸管并联使用时，必须注意均压问题。

）4、无源逆变指的是不需要逆变电源的逆变电路。

5、并联谐振逆变器必须是呈电容性电路。

√）6、直流斩波电路只能实现降低输出直流电压的作用 

7、无源逆变指的是把直流电能转变成交流电能回送给电网。

（×

8、在三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反压为

倍相电压U2。

9、三相全控桥整流电路中，输出电压的脉动频率为150Hz。

×

）

三、选择题（每题2分10分）

1、α为 

B 

度时，三相桥式全控整流电路，带电阻性负载，输出电压波形处于连续和断续的临界状态。

2、晶闸管触发电路中，若使控制电压UC=0，改变 

C 

的大小，使触发角α=90º

，可使直流电机负载电压Ud=0。

达到调整移相控制范围，实现整流、逆变的控制要求。

同步电压， 

B、控制电压， 

C、偏移调正电压。

A 

A、三相半波可控整流电路， 

B、三相半控整流桥电路，C、单相全控桥接续流二极管电路， 

D、单相桥式全控整流电路。

4、如某晶闸管的正向阻断重复峰值电压为745V，反向重复峰值电压为825V，则该晶闸管的额定电压应为（A　D）

A、700V　　　B、750V　　　C、800V　　　D、850V

5、单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是（ 

D 

A、90°

B、120°

C、150°

D、180°

四、问答题（20分）

1、实现有源逆变必须满足哪些必不可少的条件？

（6分）

实现有源逆变必须外接一直流电源，其方向与晶闸管电流方向相同，其数值要稍大于逆变桥电压，才能提供逆变能量。

另外变流器必须工作在β<

，（α>

0，才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。

2、根据对输出电压平均值进行控制的方法不同，直流斩波电路可有哪三种控制方式？

并简述其控制原理。

（7分）

2、 

第一种调制方式为：

保持开关周期不变，改变开关导通时间ton称为脉宽调制。

简称“PWM”调制。

第二种调制方式为：

保持开关导通时间ton不变，改变开关周期，称为频率调制。

简称为“PFM”调制。

第三种调制方式为：

同时改变周期T与导通时间ton。

使占空比改变，称为混合调制。

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？

电压型逆变器当交流侧为阻感性负载时，需要向电源反馈无功功率。

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，逆变桥各臂开关器件都反并联了反馈二极管。

而对电流型逆变器来说，当交流侧为阻感负载时，也需要提供无功能量反馈，但直流侧电感起缓冲无功能量的作用，因反馈无功能量时，直流电流并不反向，因此不必象电压型逆变器那样要给开关器件反并联二极管。

1．在图示升压斩波电路中，已知E=50V，负载电阻R=20Ω，L值和C值极大，采用脉宽调制控制方式，当T=40µ

s，ton=25µ

s时，

计算输出电压平均值U0，输出电流平均值I0。

133．3V；

6。

67A。

2、三相半波整流电路，如图所示：

将变压器二次侧绕组等分为二段，接成曲折接法，每段绕组电压为100V。

晶闸管承受的最大反压是多少？

变压器铁心有没有直流磁化？

为什么？

423.8V

没有被磁化。

因为在曲折接法时，流过同一相的两段

绕组的电流大小相等，方向相反，故变压器铁心内不会被直流磁化。

第四套

1、晶闸管的图形符号是 

阳极A、 

阴极K、和门极G 

，双向晶闸管的图形符号是 

，它的三个极分是 

第一阳极T1、 

第二阳极T2、和 

2、晶闸管的导通条件 

阳极加正电压、门极加正向电压；

阳极电流大于掣住电流、

阳极电流小于维持电流或加反向电压。

3、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 

√2U2。

√6U2 

（电源电压为U2）

4、从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为 

控制角，用 

α 

表示。

5、同步电压为锯齿波的触发电路锯齿波底宽可达 

正弦波触发电路的理想移相范围可达180º

度，实际移相范围只有 

150º

6、一般操作过电压都是瞬时引起的尖峰电压，经常使用的保护方法是 

阻容保护而对于能量较大的过电压，还需要设置非线性电阻保护，目前常用的方法有压敏电阻和 

硒堆 

7、交流零触发开关电路就是利用 

过零触发 

方式来控制晶闸管导通与关断的。

8、绝缘栅双极型晶体管是以 

电力场效应晶体管的栅极作为栅极，以 

电力晶体管的集电极和发射极

9、晶闸管的过电流能力比较差，必须采用保护措施，常见的快速熔断器、 

过流继电器 

、直流快速开关、 

、限流与脉冲移相保护 

10、型号为KP100-8的元件表示 

双向晶闸管、它的额定电压为800 

伏、额定电流为 

100 

安。

11、单相交流调压电阻性负载电路的移相范围在 

-180º

内，在电感性负载时移相范围在ф-180º

内。

12、变频电路常用的换流方式有 

负载谐振换流、 

脉冲（强迫）换流 

两种。

13、逆变器环流指的是只流经 

逆变电源 

、逆变桥晶闸管