嘉应学院电力电子技术复习资料.docx

嘉应学院电力电子技术复习资料.docx

《嘉应学院电力电子技术复习资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嘉应学院电力电子技术复习资料.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

嘉应学院电力电子技术复习资料

第一章

填空题：

1.电力电子器件一般工作在_开关__状态。

2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为_通态损耗_，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为_开关损耗。

3.电力电子器件组成的系统，一般由_主电路_、_驱动电路_、_控制电路_三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路_。

4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为单极型器件、双极型器件、复合型器件三类。

5.电力二极管的工作特性可概括为单向导通。

6.电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管。

7.肖特基二极管的开关损耗__小于_快恢复二极管的开关损耗。

8.晶闸管的基本工作特性可概括为正向有触发则导通、反向截止。

　（SCR晶闸管）

9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL_大于IH。

（IL=2~4IH）

10.晶闸管断态不重复电压UDRM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDRM_小于_Ubo。

11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。

12.GTO的__阴极和门极在器件内并联_结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。

（GTO门极可关断晶闸管）

13.功率晶体管GTR从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为_二次击穿_。

14.MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的_放大区_、前者的非饱和区对应后者的_饱和区_。

15.电力MOSFET的通态电阻具有正温度系数。

（MOSFET场效应晶体管、GTR电力晶体管、IGBT绝缘栅双极型

16.IGBT的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下降_，开关速度_低于_电力MOSFET。

晶体管）

17.功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是智能功率集成电路。

18.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为电压驱动和电流驱动两类。

19.为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是负脉冲_。

20.GTR的驱动电路中抗饱和电路的主要作用是使基极驱动电流不进入放大区和饱和区。

21.抑制过电压的方法之一是用储能元件吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。

在过电流保护中，快速熔断器的全保护适用于小功率装置的保护。

22.功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用快恢复型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。

23.晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是_静态均压_措施，给每只管子并联RC支路是动态均流措施，当需同时串联和并联晶闸管时，应采用_先串后并_的方法。

24.IGBT的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有负温度系数,在1/2或1/3额定电流以上区段具有正温度系数。

25.在如下器件：

电力二极管（PowerDiode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是_电力二极管_，属于半控型器件的是_晶闸管_，属于全控型器件的是GTO（门极可关断晶闸管）、GTR（电力晶体管）、电力MOSFET（电力场效应管）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）；属于单极型电力电子器件的有电力MOSFET（电力场效应管），属于双极型器件的有晶闸管（SCR）、GTO（门极可关断晶闸管）、GTR（电力晶体管）、电力二极管，属于复合型电力电子器件得有IGBT（绝缘栅双极型晶体管）；在可控的器件中，容量最大的是GTO（门极可关断晶闸管），工作频率最高的是IGBT（绝缘栅双极型晶体管），属于电压驱动的是电力MOSFET（电力场效应管）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管），属于电流驱动的是晶闸管（SCR）、GTO（门极可关断晶闸管）、GTR（电力晶体管）、电力二极管。

1.应用电力电子器件的系统组成如题图1-27所示，试说明其中各个电路的作用？

（单复合型电压型，双型为电流型）

主电路：

实现系统的系统功能。

保护电路：

防止电路的电压或电流的过冲对系统的破坏。

驱动电路：

将信息电子电路传递过来的信号按照控制目标的要求转换成使电力电子器件开通或关断的信号，此信号加在器件的控制端和公共端之间，对半控型器件只需要提供开通信号。

检测电路：

检测主电路和应用现场的信号，再根据这些信号按照系统的工作要求形成控制信号。

　2.GTR的安全工作区是如何定义的？

如题图1-33所示，GTR带电感性负载时，如果不接二极管VD会产生什么问题？

有了二极管VD是否还要加缓冲电路呢？

3.流经晶闸管的电流波形如题图1－41所示。

试计算电流波形的平均值、有效值。

若取安全裕量为2，问额定电流为100A的

晶闸管，其允许通过的电流平均值和最大值为多少？

4.题图1-43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im，试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。

第二章

填空题：

　1.电阻负载的特点是电压与电流成正比，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是180o。

　　2.阻感负载的特点是流过电感的电流不能发生突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是180o，其承受的最大正反向电压均为√2U2，续流二极管承受的最大反向电压为√2U2（设U2为相电压有效值）。

　　3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为0o~180o，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为√2/2U2和√2U2；带阻感负载时，α角移相范围为0o~90o，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为√2U2和√2U2；　　

4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角时，晶闸管的导通角=πα-;当控制角小

于不导电角时，晶闸管的导通角=0o。

　　5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与单相全波可控整流电路的波形基本相同，只是后者适用于低输出电压的场合。

　　8.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是最大（正的最多）的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是最小（负的最多）的相电压；这种电路α角的移相范围是0o~120o，ud波形连续得条件是a≤60o。

　　9.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使用输出电压平均值下降。

　　12.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当α从0°～90°变化时，整流输出的电压ud的谐波幅值随α的增大而增大，当α从90°～180°变化时，整流输出的电压ud的谐波幅值随α的增大而减小。

　　13.三相桥式全控整流电路带阻感负载时，设交流侧电抗为零，直流电感L为足够大。

当α＝30°时，三相电流有效值与直流电流的关系为I＝√2／3Id，交流侧电流中所含次谐波次数为6k±1，其整流输出电压中所含的谐波次数为___6k_。

　　　16.逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为有源逆变，欲实现有源逆变，只能采用全控电路，当控制角0<α<π/2时，电路工作在整流状态；π/2<α<π时，电路工作在逆变状态。

　　17.在整流电路中，能够实现有源逆变的有单相全控、三相桥式全控整流电路等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状态的条件是要有直流电动势，其极性需与晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压和要求晶闸管的控制角a>π/2,使ud为负值。

　　18.晶闸管直流电动机系统工作于整流状态，当电流连续时，电动机的机械特性为一组平行的直线，当电流断续时，电动机的理想空载转速将抬高，随α的增加，进入断续区的电流变化很小也可引起很大的转速变化。

　　19.直流可逆电力拖动系统中电动机可以实现四象限运行，当其处于第一象限时，电动机作电动运行，电动机正转，正组桥工作在整流状态；当其处于第四象限时，电动机做发电运行，电动机反转，正组桥工作在逆变状态。

简答题：

1.单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？

单相桥式全控整流电路中，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围为0o~180o

当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围为0o~90o

三相桥式全控整流电路中，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围为0o~120o

当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围为0o~90o

2.变压器漏感对整流电路有何影响？

①出现换向重叠角γ，整流输出电压平均值ud降低；

②整流电路的工作状态增多；

③晶闸管的di/dt减小，有利于晶闸管的安全开通；

④换向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，必须加吸收电路；

⑤换向使电网电压出现缺口，成为干扰源；

3.晶闸管通态平均电流IT=100A，当流过晶闸管的实际电流如题图2-41所示,求允许平均电流Id的值（不考虑环境温度与安全裕量）?

4.单相桥式全控整流电路带电阻负载工作，设交流电压有效值U2＝220V，控制角α＝π/3rad,负载电阻Rd＝5W,试求：

（1）输出电压的平均值Ud；

（2）输出电流有效值I。

5.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作，设交流电压有效值U2＝400V，负载电阻Rd＝10W,控制角α＝π/2rad,试求：

（1）输出电压平均值Ud；

（2）输出电流平均值Id。

第三章

填空题：

　　1.直流斩波电路完成得是直流到直流的变换。

　　2.直流斩波电路中最基本的两种电路是降压斩波电路和升压斩波电路。

　　3.斩波电路有三种控制方式：

脉冲宽度调制、频率调制和混合型。

　　4.升压斩波电路的典型应用有直流电机传动和单相功率因素校正电路等。

　　5.斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第I象限，升压斩波电路能使电动机工作于第II象限，电流可逆斩波电路能使电动机工作于第1和第2象限。

　　6.桥式可逆斩波电路用于拖动直流电动机时，可使电动机工作于第1，2，3，4象限。

简答题：

1.画出降压斩波电路原理图并简述其工作原理。

（电流连续工作方式）

2.画出升压斩波电路原理图并简述其基本工作原理。

（电流连续工作方式）

3.在题图3-18所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω，L值极大，EM=30V，T=50μs,ton=20μs,计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。

4.在题图3-20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。

第4章

填空题：

　　1.改变频率的电路称为变频电路，变频电路有交交变频电路和交直交变频电路两种形式，前者又称为直接变频电路，后者也称为间接变频电路。

　　2.单相调压电路带电阻负载，其导通控制角a的移相范围为0o~180o，随a的增大，Uo逐渐减小，功率因数λ逐渐降低。

　　3.单相交流调压电路带阻感负载，当控制角a＜（=arctan（L/R））时,VT1的导通角为π,VT2的导通角为π。

4.把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为交交变频电路。

简答题：

1.交流调压电路和交流调功电路有什么区别？

二者各运用于什么样的负载？

为什么？

2.简述交流电力电子开关与交流调功电路的区别。

3.调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看作电阻负载，在α=0°时输出功率为最大值，试求功率为最大输出功率的80%，50%时的开通角α。

4.一单相交流调压器，电源为工频220V，阻感串联作为负载，其中R=0.5Ω，L=2mH。

试求：

①开通角α的变化范围；②负载电流的最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧的功率因数。

5.采用两晶闸管反并联相控的交流调压电路，输入电压Ui＝220V，负载电阻R＝5W。

如1＝2＝/3,求：

（1）输出电压及电流有效值,

（2）输出功率，

（3）晶闸管的平均电流

第5章

填空题：

　　1.把直流电变成交流电的电路称为逆变，当交流侧有电源时称为有源逆变，当交流侧无电源时称为无源逆变。

　　2.电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流，从大的方面，换流可以分为两类，即外部换流和自换流，进一步划分，前者又包括电网换流和负载换流两种换流方式，后者包括器件换流和强迫换流两种换流方式。

　　3.适用于全控型器件的换流方式是器件换流，由换流电路内电容直接提供换流电压的换流方式称为直接耦合式强迫换流。

　　4.逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类，当直流侧是电压源时，称此电路为电压型逆变电路，当直流侧为电流源时，称此电路为电流型逆变电路。

简答题：

　　1.画出逆变电路的基本原理图并阐述其原理。

图中S1~S4是桥式电路的四个臂，它们由电力电子器件及其辅助电路组成。

当开关S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载两端电压u0为正；当开关S1、S4断开，S2、S3闭合时，u0为负。

这样就把直流电变成了交流电，改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率，这就是逆变电路的工作原理

　　2.无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？

有源逆变电路的交流侧接有电源，无源逆变电路的交流侧直接和负载相连。

　　3.换流方式各有那几种？

各有什么特点？

器件换流：

采用全控型器件的自关断能力进行换流；

电网换流：

由电网提供换流电压，不需要器件具有门极可关断能力；

负载换流：

由负载提供换流电压；

强迫换流：

设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或反向电流的换流方式

　　4.什么是电压型逆变电路？

什么是电流型逆变电路？

二者各有什么特点。

第6章

填空题：

　　1.PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术；直流斩波电路得到的PWM波是等幅的，SPWM波得到的是不等幅的。

　　2.PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种，实际应用的几乎都是电压型电路，得到PWM波形的方法一般有两种，即计算法和调制法，实际中主要采用调制法。

　　3.PWM波形只在单个极性范围内变化的控制方式称单极性PWM控制方式，三相桥式PWM型逆变电路采用双极性控制方式。

　　4.根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为同步调制和异步调制。

一般为综合两种方法的优点，在低频输出时采用异步调制方法，在高频输出时采用同步调制方法。

　　5.在正弦波和三角波的自然交点时刻控制开关器件的通断，这种生成SPWM波形的方法称自然采样法，实际应用中，采用规则采样法来代替上述方法，在计算量大大减小的情况下得到的效果接近真值。

　简答题：

1.试说明PWM控制的基本原理。

2.单极性和双极性PWM调制有什么区别？

三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流电源中点的电压）和线电压SPWM波形各有几种电平？

3.什么是异步调制？

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？

载波信号和

第7章

填空题：

　　1.间接交流变流电路主要可分为两类，一类是输出电压和频率均可变的交直交变频电路，主要用作变频电路；另一类是输出交流电压大小和频率均不变的恒压恒频变流电路，主要用作不间断电源。

　　2.间接交流变流电路由整流电路、中间直流电路和逆变电路构成，目前中小容量的逆变器基本采用PWM控制。

3.对于笼型异步电机的定子频率控制方式，有恒压频比控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。

4.广义的说，UPS包括输出为直流和输出为交流两种情况，目前通常是指输出为交流的情况。

5.间接直流变流电路分为单端和双端电路两大类，在前种电路中，变压器中流过的是直接脉动电流；在后者中，变压器中的电流为正负对称的交流电流。

6.单端电路有正激和反激两种电路。

7.反激电路中的变压器起储能的作用，反激电路不应工作于负载开路状态。

8.从输入输出关系来看，开关电源是一种交流-直流变流装置，由于开关电源采用了工作频率较高的交流环节，使其变压器和滤波器都大大减小。

简答题：

　　1.什么是组合变流电路？

　　2.试阐明如题图8-12所示间接交流变流电路的工作原理，并说明该电路有何局限性。

　　3.试分析如题图8-13所示间接交流变流电路的工作原理，并说明其局限性。

　　4.试说明如题图8-14间接交流变流电路是如何实现负载能量回馈的。

5.何为UPS？

试说明如题图8-18所示UPS系统的工作原理。

6.试画出间接直流变流电路的结构并简述采用这种结构的原因。

选择题

1．功率晶体管GTR从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为（B）。

（A）一次击穿      （B）二次击穿    （C）临界饱和    （D）反向截止

2．逆导晶闸管是将大功率二极管与何种器件集成在一个管芯上而成（B）。

（A）大功率三极管  （B）逆阻型晶闸管（C）双向晶闸管   （D）可关断晶闸管

3．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是（C）。

（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

4．当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在（B）。

（A）导通状态     （B）关断状态       （C）饱和状态        （D）不定

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°

6．单相全控桥大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为（B）。

（A）

U2          （B）

U2         （C）2

U2         （D）

U2

7．单相全控桥电阻性负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为（C）。

（A）

U2      （B）2

U2        （C）

U2         （D）

U2

8．电力二极管的工作特性可概括为（A）。

（A）单向导通       （B）单相运行          （C）全控器件            （D）单相逆变

9．快速熔断器可以用于过电流保护的电力电子器件是（D）。

（A）功率晶体管   （B）IGBT      （C）功率MOSFET       （D）晶闸管

10．三相半波可控整流电路的自然换相点是（B）。

（A）交流相电压的过零点

（B）本相相电压与相邻相电压正半周的交点处

（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°

11．单相全控桥式整流大电感负载电路中，控制角α的移相范围是（A）。

（A）0°～90°     （B）0°～180°    （C）90°～180°   （D）180°～360°

12．对于三相半波可控整流电路，换相重叠角γ与哪几个参数有关（A）。

（A）α、负载电流Id以及变压器漏抗XC    （B）α以及负载电流Id

（C）α和U2               （D）α、U2以及变压器漏抗XC

13．若增大SPWM逆变器的输出电压基波频率，可采用的控制方法是（C）。

（A）增大三角波幅度                 （B）增大三角波频率

（C）增大正弦调制波频率               （D）增大正弦调制波幅度

14．可在第一和第四象限工作的变流电路是（A）。

（A）三相半波可控变电流电路（B）单相半控桥

（C）接有续流二极管的三相半控桥（D）接有续流二极管的单相半波可控变流电路

15．三相半波可控整流电路的自然换相点是（B）。

（A）交流相电压的过零点

（B）本相相电压与相邻相电压正半周的交点处

（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°

16．单相全控桥电阻性负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为（C）。

（A）

U2     （B）2

U2        （C.）

U2      （D）

U2

17．功率晶体管GTR从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为（B）。

（A）一次击穿     （B）二次击穿       （C）临界饱和       （D）反向截止

18．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是（C）。

（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

19．电力二极管的工作特性可概括为（A）。

（A）单向导通       （B）单相运行          （C）全控器件            （D）单相逆变

20．当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在（B）。

（A）导通状态       （B）关断状态       （C）饱和状态        （D）不定

21.已经导通了的晶闸管可被关断的条件是流过晶闸管的电流（①）

①减小至维持电流IH以下②减小至擎住电流IL以下

③减小至门极触发电流IG以下④减小至5A以下

22.三相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态，输出电压平均值Ud的表达式是（①）

①Ud=-2.34U2cosβ②Ud=1.17U2cosβ

③Ud=2.34U2cosβ④Ud=-0.9U2cosβ

23.若减小SPWM逆变器输出电压基波幅值，可采用的控制方法是（③）

①减小三角波频率②减小三角波幅度

③减小输入正弦控制电压幅值④减小输入正弦控制电压频率

24.当晶闸管串联时，为实现动态均压，可在各个晶闸管两端并联（D）

A.RB.LC.CD.RC

25.在大电感负载三相全控桥中，当α=90°时，整流电路的输出是（B）

A.U2B.0C.1.414U2D.1.732U2

当a≤60o时输出波形为正；当60

26.降压斩波电路中，已知电源电压Ud=16V,负载电压U0=12V,斩波周期T=4ms，则开通时间Tab=（③）

①1ms②2ms③3ms④4ms

U0=（ton/T）*E→ton=（U0/E）*T

27、晶闸管内部有（C）PN结。

A一个，B二个，C三个，D四个

单节晶体管内部只有一个PN结

28、纯电阻负载时单相半波可控整流电路输出直流电压的平均值等于整流前交流电压的（C）倍。

A1，B0.5，C0.45，D0.9.

单相桥式可控整流电路→0.9倍

29、晶闸管可整流电路中直流端的蓄电池或直流电动机应该属于（C）负载。

A电阻性，B电感性，C反电动势D交流。

30、晶闸管两端并联一个RC电路的作用是（C）。

A分流，B降压，C过电压保护，D过电流保护。

31、压敏电阻在晶闸管整流电路中主要是用来（