电力电子参考资料1.docx

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电力电子参考资料1

电力电子参考资料------共十套

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选择题

1、单相桥式PWM逆变电路如下图，单极性调制工作时，在电压的正半周是（）

A、V1与V4导通，V2与V3关断

B、V1常通，V2常断，V3与V4交替通断

C、V1与V4关断，V2与V3导通

D、V1常断，V2常通，V3与V4交替通断

2、对于单相交流调压电路，下面说法错误的是（）

A、晶闸管的触发角大于电路的功率因素角时，晶闸管的导通角小于180度

B、晶闸管的触发角小于电路的功率因素角时，必须加宽脉冲或脉冲列触发，电路才能正常工作

C、晶闸管的触发角小于电路的功率因素角正常工作并达到稳态时，晶闸管的导通角为180度

D、晶闸管的触发角等于电路的功率因素角时，晶闸管的导通角不为180度

5、电阻性负载三相半波可控整流电路中，控制角的范围是（）

A、30°～150 B、0°～120°C、15°～125°D、0°～150°

6、桓流驱动电路中加速电容C的作用是（）

A、加快功率晶体管的开通B、延缓功率晶体管的关断

C、加深功率晶体管的饱和深度D、保护器件

7、直流斩波电路是一种（）变换电路。

A、AC/ACB、DC/ACC、DC/DCD、AC/DC

8、为限制功率晶体管的饱和深度，减少存储时间，桓流驱动电路经常采用（）

A、du/dt抑制电路B、抗饱和电路C、di/dt抑制电路D、吸收电路

9、已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流（）

A、减小至维持电流以下B、减小至擎住电流以下

C、减小至门极触发电流以下D、减小至5A以下

10、IGBT是一个复合型的器件，它是（）

A、GTR驱动的MOSFETB、MOSFET驱动的GTR

C、MOSFET驱动的晶闸管D、MOSFET驱动的GTO

简答题（共3小题，22分）

1、简述晶闸管导通的条件与关断条件。

（7分）

2、电压型逆变电路的主要特点是什么？

（8分）

3、简述实现有源逆变的基本条件，并指出至少两种引起有源逆变失败的原因

计算题（共1小题，共20分）

1、电路如图所示，单相全控桥式整流电路接大电感负载，R=4Ω，U2=220V。

（1）触发角为60°时，（a）试求Ud、Id、晶闸管电流平均值IdVT、晶闸管电流有效值IVT、变压器副边电流有效值I2；（b）作出ud、id、iVT2、i2的波形图（图标清楚，比例适当）。

（2）当负载两端接有续流二极管时，（a）试求Ud、Id、IdVT、IVT、IVD、IdVD、I2；（b）作出ud、id、iVT2、iVD、i2的波形图（图标清楚，比例适当）。

选择题（共10小题，前4题每题2分，其余每题1分，共14分）

1、（B）2、（D）3、（C）4、（C）5、（D）

6、（A）7、（C）8、（B）9、（A）10、（B）

三、简答题（共3小题，共22分）

1、（7分）

晶闸管导通的条件是：

阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。

门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。

导通后的晶闸管管压降很小。

（3分）

使导通了的晶闸管关断的条件是：

使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－维持电流ＩＨ以下。

其方法有二：

（1）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压；（2分）

（2）增加负载回路中的电阻。

（2分）

2、（8分）

（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分）

（2）输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同；（3分）

（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。

（3分）

3、（7分）

（1）外部条件：

要有一个能提供逆变能量的直流电源，且极性必须与直流电流方向一致，其电压值要稍大于Ud；（2分）

（2）内部条件：

变流电路必须工作于β<90°区域，使直流端电压Ud的极性与整流状态时相反，才能把直流功率逆变成交流功率返送回电网。

这两个条件缺一不可。

（2分）

当出现触发脉冲丢失、晶闸管损坏或快速熔断器烧断、电源缺相等原因都会发生逆变失败。

计算题（共1小题，20分）

1、

（1）（a）Ud=0.9U2cosα=0.9×220×cos600=99V （1分）

Id=Ud/R=99/4=24.75A（1分）

I2=Id=24.75A（1分）

IdVT=1800/3600×Id=24.75/2=13.38A（1分）

IVT=

（2分）

（b）波形如图1所示（3分）

（2）（a）Ud=0.9U2（1+cosα）/2=0.9×220×（1+cos600）/2=148.5V（1分）

Id=Ud/R=148.5/4=37.13A IdVT=（1800-α）/3600×Id=（1800-600）/3600×37.13=12.38A（1分）

（1分）

（2分）

IdVD=2α/3600×Id=2×600/3600×37.13=12.38A（1分）

（2分）

（b）波形如图2所示（3分）

图1  波形图图2波形图

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1、下列电路中，不可以实现有源逆变的有（）。

A、三相半波可控整流电路B、三相桥式全控整流电路

C、单相桥式可控整流电路D、单相全波可控整流电路外接续流二极管

2、晶闸管稳定导通的条件（）

A、晶闸管阳极电流大于晶闸管的擎住电流

B、晶闸管阳极电流小于晶闸管的擎住电流

C、晶闸管阳极电流大于晶闸管的维持电流

D、晶闸管阳极电流小于晶闸管的维持电流

3、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°

4、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（）

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

5、三相半波可控整流电路中，晶闸管可能承受的反向峰值电压为（）

A、U2B、

U2C、2

U2D.

U2

6、晶闸管电流的波形系数定义为（）

A、

B、

C、Kf=IdT·ITD、Kf=IdT-IT

7、降压斩波电路中，已知电源电压Ud=16V，负载电压Uo=12V，斩波周期T=4ms，则开通时Ton=（）

A、1msB、2msC、3msD、4ms

8、关于单相桥式PWM逆变电路，下面说法正确的是（）

A、在一个周期内单极性调制时有一个电平，双极性有两个电平

B、在一个周期内单极性调制时有两个电平，双极性有三个电平

C、在一个周期内单极性调制时有三个电平，双极性有两个电平

D、在一个周期内单极性调制时有两个电平，双极性有一个电平

9、对于单相交交变频电路如下图，在t2~t3时间段内，P组晶闸管变流装置与N组晶闸管变流装置的工作状态是（）

A、P组阻断，N组整流B、P组阻断，N组逆变

C、N组阻断，P组整流D、N组阻断，P组逆变

10、在三相三线交流调压电路中，输出电压的波形如图所示，在t2~t3时间段内，有（）晶闸管导通。

A、1个B、2个C、3个D、4个

三、简答题（本题共4小题，共30分）

2、某一晶闸管，额定电压为300V，额定电流为100A，维持电流为4mA，使用在下图所示的各电路中是否合理?

说明其理由。

（不考虑电压、电流裕量）（8分）

3、下面BOOST升压电路中，电感L、电容C与二极管的作用是什么？

（7分）

4、变压器漏感对整流电路有什么影响？

（8分）

1、有一个三相全控桥整流电路。

已知电感负载L=0.2H、α=60°、R=1Ω、变压器二次相电压U2=100V。

试画出Ud的波形，计算负载端输出的直流电压Ud和负载电流平均值Id，计算变压器二次电流的有效值I2

试卷参考答案及评分标准（2卷）

选择题：

（本题共11小题，9，10，11小题每题2分，其余每题1分，共14分）

1、（D）2、（A）3、（B）4、（C）5、（D）

6、（B）7、（C）8、（C）9、（D）10、（B）

11、（C）

三、简答题：

（本题共4小题，共30分）

1、（7分）

答：

（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分）

（2）输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同；（3分）

（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。

（2分）

计算题

解：

1、∵wL=2πfL=62.8≥10R=10

∴此为大电感负载，负载端电流波形平直。

（3分）

Ud=2.34U2cosα=117V（3分）

Id=Ud/R=117A（3分）

I2=

＝175.5A。

（3分）

波形绘制（3分）

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选择题（本题共10小题，每题1分，共10分）

1、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差（）度。

A、180°B、60°C、360°D、120°

2、α为       度时，三相半波可控整流电路，电阻性负载输出的电压波形，处于连续和断续的临界状态。

A、0度B、60度C、30度D、120度，

3、晶闸管触发电路中，若改变（）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D、以上都不能

4、可实现有源逆变的电路为（）。

A、三相半波可控整流电路   B、三相半控桥整流桥电路

C、单相全控桥接续流二极管电路 D、单相半控桥整流电路

5、在一般可逆电路中，最小逆变角βmin选在下面那一种范围合理（）。

A、30º-35º B、10º-15ºC、0º-10ºD、0º。

6、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（）

A、90°B、120°C、150°D、180°

7、若增大SPWM逆变器的输出电压基波频率，可采用控制方法是（）

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

8、采用多重化电压源型逆变器的目的，主要是为（）

A、减小输出幅值B、增大输出幅值

C、减小输出谐波D、减小输出功率

9、为限制功率晶体管的饱和深度，减小存储时间，恒流驱动电路经常采用（）

A、

抑制电路B、抗饱和电路C、

抑制电路D、吸收电路

10、一般认为交交变频输出的上限频率（）

A、与电网有相同的频率B、高于电网频率

C、可达电网频率的80%D、约为电网频率的1/2~1/3

判断题（正确打√，错误打×）：

（本题共10小题，每小题1分，共10分）

1、在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路出故障时会出现失控现象。

（     ）

2、在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，另一组工作在逆变状态。

（）

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、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。

（）

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、在单相全控桥整流电路中，晶闸管的额定电压应取U2。

（）

9、三相半波可控整流电路中，电路输出电压波形的脉动频率为300Hz。

（）

10、变频调速是改变电动机内旋转磁场的速度达到改变转速的目的。

（）

简答题（本题共3小题，共32分）

1、试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。

（12分）

器件

优点

缺点

IGBT

GTR

GTO

电力

MOSFET

试卷参考答案及评分标准（3卷）

1、（A）2、（C）3、（B）4、（A）5、（A）

6、（D）7、（C）8、（C）9、（B）10、（D）

三、判断题（本题共10小题，每小题1分，共10分）

1、（√）2、（×）3、（×）4、（×）5、（√）

6、（×）7、（×）8、（×）9、（×）10、（√）

答：

对IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的优缺点的比较如下表：

（每格1.5分）

器件

优点

缺点

IGBT

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

开关速度低于电力MOSFET,电压，电流容量不及GTO

GTR

耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低

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

GTO

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

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

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

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

1、单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R=20Ω，L值极大，反电动势E＝60V。

当α＝30°时，要求：

（1）作出ud、id和i2的波形；（3分）

（2）求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2；（4分）

（3）考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

（5分）

判断题：

（本题共10小题，每题1分，共10分）

1、双向晶闸管的额定电流的定义与普通晶闸管不一样，双向晶闸管的额定电流是

用电流有效值来表示的。

（  ）

2、逆变器采用负载换流方式实现换流时，负载谐振回路不一定要呈电容性。

（  ）

3、无源逆变指的是把直流电能转换成交流电能送给交流电网。

          （  ）

4、对三相桥式全控整流电路的晶闸管进行触发时，只有采用双窄脉冲触发，电路才能正常工作。

         （  ）

5、PWM脉宽调制型逆变电路中，采用不可控整流电源供电，也能正常工作。

  （  ）

6、在变流装置系统中，增加电源的相数也可以提高电网的功率因数。

    （  ）

7、过快的晶闸管阳极du/dt会使误导通。

（）

8、电流可逆斩波电路可实现直流电动机的四象限运行。

（）

9、为避免三次谐波注入电网，晶闸管整流电路中的整流变压器应采用Y/Y接法（）

10、在DC/DC变换电路中，可以采用电网换流方法。

（）

三、选择题：

（本题共10小题，每题1分，共10分）

1、三相全控桥式整流电路带电阻负载，当触发角α=0º时，输出的负载电压平均值为（）。

A、0.45U2B、0.9U2C、1.17U2D、2.34U2

2、变流装置的功率因数总是（）。

A、大于1B、等于1C、小于1大于0D、为负

3、三相全控桥式整流电路带大电感负载时，控制角α的有效移相范围是（）。

A、0°-90°B、30°-120°C、60°-150°D、90°-150°

4、三相半波可控整流电路在换相时，换相重叠角γ的大小与哪几个参数有关（）。

A、α、Id、XL、U2φB、α、Id；C、α、U2D、α、U2、XL；

5、为限制功率晶体管的饱和深度，减少存储时间，桓流驱动电路经常采用（）。

A、du/dt抑制电路B、抗饱和电路C、di/dt抑制电路D、吸收电路

6、单相半控桥电感性负载电路中，在负载两端并联一个续流二极管的作用是（）。

A、增加晶闸管的导电能力B、抑制温漂

C、增加输出电压的稳定性D、防止失控现象的产生

7、功率晶体管的安全工作区由以下4条曲线限定：

集电极-发射极允许最高击穿电压，集电极最大允许直流功率线，集电极最大允许电流线和_______

A、基极最大允许直流功率线B、基极最大允许电压线

C、临界饱和线D、二次击穿功率线

8、直流斩波电路是一种______变换电路。

A、AC/ACB、DC/ACC、DC/DCD、AC/DC

9、三相半波带电阻性负载时，α为       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。

10、在晶闸管触发电路中，改变  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D、整流变压器变比

四、简答题：

（本题共4小题，共28分）

1、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？

（8分）

3、晶闸管变流装置中为什么在主电路上要加入整流变压器进行降压？

（7分）

4、单相电压型逆变电路中，电阻性负载和电感性负载对输出电压、电流有何影响？

电路结构有哪些变化？

（7分）

判断题（本题共10小题，每题1分，共10分）

1、（√）2、（×）3、（×）4、（×）5、（√）；

6、（√）7、（√）8、（√）9、（×）10、（×）

三、选择题（本题共10小题，每题1分，共10分）

1、（D）2、（C）3、（A）4、（A）5、（B）

6、（D）7、（D）8、（C）9、（C）10、（B）

四、简答题（本题共4小题，共28分）

1、（8分）

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（4分）。

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（4分）。

2、（6分）

答：

储存电能升压（3分）；保持输出电压稳定（3分）。

3、（7分）

答：

采用整流变压器降压后可以使晶闸管工作在一个合适的电压上，可以使晶闸管的电压定额下降（2分），还可以使晶闸管工作于小控制角，这有利于减少波形系数，提高晶闸管的利用率，实际上也减少的晶闸管的电流定额（3分），另外由于控制角小，这对变流装置的功率因素的提高也大为有利（2分）。

4、（7分）

答：

电阻性负载时，输出电压和输出电流同相位，波形相似，均为正负矩形波（2分）。

电感性负载时，输出电压为正负矩形波，输出电流近似为正弦波，相位滞后于输出电压，滞后的角度取决于负载中电感的大小（3分）。

　　在电路结构上，电感性负载电路，每个开关管必须反向并联续流二级管（2分）。

考试试卷（5）卷

选择题（本题共10小题，每题1分，共10分）

1、晶闸管的伏安特性是指（）

A、阳极电压与门极电流的关系B、门极电压与门极电流的关系

C、阳极电压与阳极电流的关系D、门极电压与阳极电流的关系

2、晶闸管电流的波形系数定义为（）

A、

B、

C、Kf=IdT·ITD、Kf=IdT-IT

3、接有续流二极管的单相半控桥式变流电路可运行的工作象限是（）

A、第二象限B、第三象限C、第四象限D、第一象限

4、电阻性负载三相半波可控整流电路，相电压的有效值为U2，当控制角α≤30°时，整流输出电压平均值等于（）

A、1.17U2cosα  B、1.17U2sinα   C、1.41U2cosα    D、1.41U2sinα

5、在大电感负载三相全控桥中，整流电路工作状态的最大移相范围是（  ）

A、60°       B、180°       C、120°       D、90°

6、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、α、U2、负载电流Id以及变压器漏抗XC    B、α和U2  

C、α以及负载电流ID、α、U2以及变压器漏抗XC

7、单相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态，在逆变角β期间，处于换相进行关断的晶闸管承受的电压是（）

A、反向电压      B、正向电压  C、零电压      D、交变电压

8、三相全控桥式有源逆变电路，晶闸管电流的有效值IT为（）

A、

B、

C、

D、Id

9、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（     ）

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

10、晶闸管固定脉宽斩波电路，一般采用的换流方式是（）

A、电网电压换流B、负载电压换流

C、器件换流D、LC谐振换流

三、简答题（本题共5小题，每小题5分，共25分）

1、维持晶闸管导通的条件是什么？

怎样才能由导通变为关断？

（5分）

2、要实现有源逆变，必须满足什么条件？

哪些电路类型不能进行有源逆变？

（5分）

3、什么是直流斩波电路？

分别写出降压和升压斩波电路直流输出电压U0与电源电压Ud的关系式。

（5分）

4、简述对触发电路的三点要求。

（5分）

5、对于正弦脉冲宽度调制（SPWM），什么是调制信号？

什么是载波信号？

何谓调制比？

（5分）

试卷参考答案及评分标准（5卷）

选择题：

（本题共10小题，每小题1分，共10分）

1、（C）2、（B）3、（D）4、（A）5、（D）

6、（A）7、（A）8、（B）9、（C）10、（C）

三、问答题：

（本题共5小题，共25分）

1、（5分）

答：

（1）维持晶闸管导通的条件是阳极电流大于维持电流IH。

（2分）

（2）要使晶闸管关断，必须去掉阳极正向电压，或者给阳极加反压，或者降低正向阳极电压，使通过晶闸管的电流小于维持电流IH。

（3分）

2、（5分）

答：

1）有与通流方向一致的直流电源，电路工作在逆变状态。

（3分）

2）不能实现有源逆变的电路有：

半控桥电路，带续流二极管的电路。

（2分）

3、（5分）

答：

直流斩波电路是将直流电源的恒定直流电压通过电力电子器件的开关作用变换为可调直流电压的装置。

（3分）

降压斩波电路的表达式为：

（1分）

升压斩波电路的表达式为：

（1分）

4、（5分）

答：

1）触发电路输出的脉冲应具有足够大的功率；（1分）

2）触发电路必须满足主电路的移相要求；（2分）

3）触发电