电力电子技术模拟试题及答案3套.docx

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电力电子技术模拟试题及答案3套

XX学院20XX年秋季学期

电力电子技术模拟试题3（开卷，时间：

120分钟）

（所有答案必须写在答题纸上）

一、填空题（20分，每题1分）

1.直流斩波电路完成的是直流到的变换。

2.直流斩波电路中最基本的两种电路是电路和电路。

3.斩波电路有三种控制方式：

、和。

其中最常用的控制方式是：

。

4.脉冲宽度调制的方法是：

不变，时间变化，即通过导通占空比的改变来改变变压比，控制输出电压。

5.脉冲频率调制的方法是:

时间不变，变化，导通比也能发生变化，从而达到改变输出电压的目的。

该方法的缺点是：

的变化范围有限。

输出电压、输出电流中的不固定，不利于滤波器的设计。

6.降压斩波电路中通常串接较大电感，其目的是使负载电流。

7.升压斩波电路使电压升高的原因：

电感L，电容C。

8.升压斩波电路的典型应用有和等。

9.升降压斩波电路和Cuk斩波电路呈现升压状态的条件是开关器件的导通占空比为；呈现降压状态的条件是开关器件的导通占空比为。

二、简答题（20分，每题2分）

1.复合斩波电路中的电流可逆斩波电路和桥式斩波电路在拖动直流电动机时，均能实现负载电流可逆的要求，那么二者有什么区别？

2.多相多重斩波电路有何优点？

3.T型可逆斩波电路与H型可逆斩波电路相比各有何优缺点？

4.桥式可逆斩波电路的两种控制方式，即双极式和单极式，各有何优缺点？

5.什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。

6.在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压波形如何？

如果有一个晶闸管被击穿而短路，其它晶闸管受什么影响？

7.整流电路多重化的主要目的是什么？

8.变压器漏感对整流电路有何影响？

9.交交变频电路的主要特点和不足是什么？

其主要用途是什么？

10.单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同？

三、画图题（10分）

11.画出RCD型缓冲电路的结构，并说明有、无缓冲电路时，器件关断时各应按照那条负载线转移，标出转移的方向，并说明理由。

四、计算题（50分）

1.下图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c）图波形的电流平均值Id3与电流有效值I3。

如果不考虑安全裕量,问100A的晶闸管能送出的最大平均电流Id3为多少？

这时，相应的电流最大值Im3为多少?

（10分）

2.下图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=30μs时。

（20分）

1）画出输出电压uo,输出电流io,流过器件V的电流iV以及流过二极管VD的电流iVD。

2）计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io，器件V上的平均电流IV，及二极管VD上的平均电流IVD。

3.桥式可逆斩波电路如下图所示，电机为正向电动状态。

当电机处于低速轻载运行状态（即负载电流较小且正负交变），完成下题：

单极同频控制方式时，画出V1～V4驱动信号的波形，负载上电压和电流的波形；并在此基础上结合电流波形说明在一个周期内的不同区段上负载电流的路径以及在该区段内电机的工作状态。

（20分）

XX学院20XX年秋季学期

电力电子技术模拟试题3（开卷，时间：

120分钟）

（所有答案必须写在答题纸上）

一、填空题（20分，每题1分）

1.直流斩波电路完成的是直流到另一固定电压或可调电压的直流电的变换。

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、脉冲频率调制和混合型。

其中最常用的控制方式是：

脉冲宽度调制。

4.脉冲宽度调制的方法是：

周期不变，导通时间变化，即通过导通占空比的改变来改变变压比，控制输出电压。

56.脉冲频率调制的方法是:

导通时间不变，周期变化，导通比也能发生变化，从而达到改变输出电压的目的。

该方法的缺点是：

导通占空比的变化范围有限。

输出电压、输出电流中的谐波频率不固定，不利于滤波器的设计。

6.降压斩波电路中通常串接较大电感，其目的是使负载电流连续。

7.升压斩波电路使电压升高的原因：

电感L储能使电压泵升，电容C可将输出电压保持住。

8.升压斩波电路的典型应用有直流电动机传动和单相功率因数校正等。

9.升降压斩波电路和Cuk斩波电路呈现升压状态的条件是开关器件的导通占空比为1/2<α<1；呈现降压状态的条件是开关器件的导通占空比为0<α<1/2。

二、简答题（20分，每题2分）

1.复合斩波电路中的电流可逆斩波电路和桥式斩波电路在拖动直流电动机时，均能实现负载电流可逆的要求，那么二者有什么区别？

答：

电流可逆斩波电路的输出电压只能是一种极性，而桥式可逆斩波电路将两个电流可逆斩波电路组合起来，分别向电动机提供正向和反向电压。

2.多相多重斩波电路有何优点？

答：

总的输出电流脉动幅值变得很小，还具有备用功能，各斩波电路单元可互为备用。

3.T型可逆斩波电路与H型可逆斩波电路相比各有何优缺点？

答：

T型需要双电源，只用2个功率器件，但对器件耐压值要求较高；适用于小功率直流传动系统。

H型只需要单电源，要用4个功率器件，单对器件耐压值要求较低；适用于较大功率直流传动系统。

4.桥式可逆斩波电路的两种控制方式，即双极式和单极式，各有何优缺点？

答：

双极式控制的电流脉动大；在大功率系统对电机发热和换向不利；

零位颤动有利于克服电机静摩擦，改善系统低速平稳性；适用于小功率高精度快速性要求高的系统。

单极式控制的电流脉动减小；有利于电机发热和换向；系统过零时，可能出现死区；适用于大功率传动系统。

5.什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。

答：

直流侧是电压源的称为电压型逆变电路；直流侧是电流源的称为电流型逆变电路。

电压型逆变电路特点：

①直流侧为电压源或并联有大电容，相当于电压源。

直流侧电压基本无脉动；直流回路呈现低阻抗。

②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波。

③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。

电流型逆变电路特点：

①直流侧串联有大电感，相当于电流源。

直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。

②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。

③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。

因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。

6.在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压波形如何？

如果有一个晶闸管被击穿而短路，其它晶闸管受什么影响？

答：

如果有一个晶闸管不能导通，则输出电压缺2个波头。

以晶闸管VT1不能导通为例。

如果有一个晶闸管被击穿而短路，同组其它晶闸管会依次因相间短路而击穿。

7.整流电路多重化的主要目的是什么？

答：

将整流电路多重化可以减少交流侧输入电流谐波，提高功率因数。

8.变压器漏感对整流电路有何影响？

答：

1）出现换相重叠角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。

5）换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。

9.交交变频电路的主要特点和不足是什么？

其主要用途是什么？

答:

交交变频电路的优点是：

只用一次变流，效率较高；可方便地实观四象限工作：

低频输出波形接近正弦波。

缺点是：

接线复杂，受电网频率和变流电路脉波数的限制输出频率较低；输入功率因数较低；输入电流谐彼含量大，频谱复杂。

交交变频电路主要用于500kw或1000kw以上的大功率、低转速的交流调速电路中。

10.单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同？

答：

电路结构相同，但工作方式不同：

单相交交变频电路是交流输出，为此两组桥在交流输出的每个周期内都要切换，且控制角要不断变化，使输出电压按照正弦规律变化。

反并联可控整流电路是直流输出，稳态时控制角不变，只有在电机运行状态变化时，两组桥才进行切换。

三、画图题（10分）

11.画出RCD型缓冲电路的结构，并说明有、无缓冲电路时，器件关断时各应按照那条负载线转移，标出转移的方向，并说明理由。

四、计算题（50分）

3.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c）图波形的电流平均值Id3与电流有效值I3。

如果不考虑安全裕量,问100A的晶闸管能送出的最大平均电流Id3为多少？

这时，相应的电流最大值Im3为多少?

（10分）

4.在题图3-3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=30μs时。

（20分）

1）画出输出电压uo,输出电流io,流过器件V的电流iV以及流过二极管VD的电流iVD。

2）计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io，器件V上的平均电流IV，及二极管VD上的平均电流IVD。

5.桥式可逆斩波电路如题图3－4所示，电机为正向电动状态。

当电机处于低速轻载运行状态（即负载电流较小且正负交变），完成下题：

单极同频控制方式时，画出V1～V4驱动信号的波形，负载上电压和电流的波形；并在此基础上结合电流波形说明在一个周期内的不同区段上负载电流的路径以及在该区段内电机的工作状态。

（20分）

阶段1：

电动，V1，V4导通

阶段2：

L放电，VD1，V4导通

阶段3：

能耗制动，V2，VD3导通

阶段4：

回馈制动，VD2，VD3导通

XX学院20XX年秋季学期

电力电子技术模拟试题1（开卷，时间：

120分钟）

（所有答案必须写在答题纸上）

一、填空题（40分，每空1分）

1.电力电子器件是直接用于电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。

2.主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担的电路。

3.电力电子器件一般工作在状态。

4.电力电子器件组成的系统，一般由三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加。

5.按照器件能够被控制的程度，电力电子器件可分为以下三类：

。

6．按照驱动电路信号的性质，电力电子器件可分为以下分为两类：

和。

7.电力二极管的工作特性可概括为。

8.电力二极管的主要类型有。

9.普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为Hz以下的整流电路。

其反向恢复时间较长，一般在以上。

10.快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较长，一般在以下。

11.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在之间。

12.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，

属于半控型器件的是，

属于全控型器件的是；

属于单极型电力电子器件的有，

属于双极型器件的有，

属于复合型电力电子器件得有；

在可控的器件中，容量最大的是，

工作频率最高的是，

属于电压驱动的是，

属于电流驱动的是。

13.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，实际应用中，采用来代替上述方法，在计算量大大减小的情况下得到的效果接近真值。

14.正弦波调制的三相PWM逆变电路，在调制度α为最大值1时，直流电压利用率为，采用波作为调制信号，可以有效地提高直流电压利用率，但是会为电路引入。

15.PWM逆变电路多重化联结方式有和，二重化后，谐波地最低频率在ωc附近。

16.从电路输出的合成方式来看，多重逆变电路有串联多重和并联多重两种方式。

电压型逆变电路多用多重方式；电流型逆变电路多采用多重方式。

17.PWM跟踪控制法有方式、方式和方式三种方式；三种方式中，高次谐波含量较多的是方式，用于对谐波和噪声要求严格的场合的是方式。

二、简答题（16分，每题2分）

1.隔离型Buck变换器在正常工作时为什么要设定最大占空比？

2.为什么反激式变换器不能在空载下工作？

3.逆变电路多重化的目的是什么？

如何实现？

串联多重和并联多重逆变电路各用于什么场合？

4.多电平逆变电路的优点是什么？

适用于什么场合？

5.使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？

6.什么是逆变失败？

如何防止逆变失败？

7.晶闸管的触发电路有哪些要求？

8.GTO与GTR同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同？

三、画图题（14分）

1.如题图4-1所示为一个三相桥式电压型逆变电路：

当该电路采用输出为方波的180°导电方式时，试画出V1－V6驱动信号的波形以及UUN＇、UUV的波形。

四、计算题（30分，每题10分）

1.晶闸管在单相正弦有效值电压220V时工作,若考虑晶闸管的安全裕量,其电压定额应选多大?

2.下图所示Boost变换器，输入电源电压E=30V，输出电压被控为恒值uo=60V，开关V的频率fs=20kHz，电流Iomax=20A，电流Iomin=2A。

1）L值和C值极大时，采用脉宽调制控制方式，求开关V的导通占空比及在1个开关周期中的导通时间。

并画出此时流过器件V的电流iV以及流过二极管D的电流iD的波形。

2）要求变换器工作时电感电流连续，求最小升压电感L值及输出电压纹波小于1%时的滤波电容C。

3.设下图中半周期的脉冲数是5，脉冲幅值是相应正弦波幅值的两倍，试按面积等效原理计算脉冲宽度。

XX学院20XX年秋季学期

电力电子技术模拟试题1（开卷，时间：

120分钟）

（所有答案必须写在答题纸上）

一、填空题（40分，每空1分）

1.电力电子器件是直接用于主电路电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。

2.主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。

3.电力电子器件一般工作在开关状态。

4.电力电子器件组成的系统，一般由控制电路、驱动电路、主电路三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加保护电路。

5.按照器件能够被控制的程度，电力电子器件可分为以下三类：

不可控器件、半控型器件、全控型器件。

6．按照驱动电路信号的性质，电力电子器件可分为以下分为两类：

电流驱动型和电压驱动型。

7.电力二极管的工作特性可概括为单向导电性。

8.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。

9.普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为1KHz以下的整流电路。

其反向恢复时间较长，一般在5s以上。

10.快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较长，一般在5s以下。

11.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在10～40ns之间。

12.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SCR，

属于全控型器件的是GTO,GTR,电力MOSFET,IGBT；

属于单极型电力电子器件的有电力MOSFET，

属于双极型器件的有电力二极管,SCR,GTO,GTR，

属于复合型电力电子器件得有IGBT；

在可控的器件中，容量最大的是SCR，

工作频率最高的是电力MOSFET，

属于电压驱动的是电力MOSFET,IGBT，

属于电流驱动的是SCR,GTO,GTR。

13.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。

14.正弦波调制的三相PWM逆变电路，在调制度α为最大值1时，直流电压利用率为0.866，采用梯形波作为调制信号，可以有效地提高直流电压利用率，但是会为电路引入低次谐波。

15.PWM逆变电路多重化联结方式有变压器方式和电抗器方式，二重化后，谐波地最低频率在2ωc附近。

16.从电路输出的合成方式来看，多重逆变电路有串联多重和并联多重两种方式。

电压型逆变电路多用串联多重方式；电流型逆变电路多采用并联多重方式。

17.PWM跟踪控制法有滞环比较方式、三角波比较方式和定时比较方式三种方式；三种方式中，高次谐波含量较多的是滞环比较方式，用于对谐波和噪声要求严格的场合的是三角波比较方式。

二、简答题（16分，每题2分）

1.隔离型Buck变换器在正常工作时为什么要设定最大占空比？

解：

为了防止变压器磁通饱和。

2.为什么反激式变换器不能在空载下工作？

答：

在负载为零的极端情况下，由于T导通时储存在变压器电感中的磁能无处消耗，故输出电压将越来越高，损坏电路元件，所以反激式变换器不能在空载下工作。

3.逆变电路多重化的目的是什么？

如何实现？

串联多重和并联多重逆变电路各用于什么场合？

答：

逆变电路多重化的目的是为了减少输出电压矩形波中所含的谐波，使之成为接近正弦波的波形。

把若干个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来，使它们所含的某些主要谐波分量相互抵消，就可以得到较为接近正弦波的波形。

电压型逆变电路多用串联多重方式，电流型逆变电路多用并联多重方式。

4.多电平逆变电路的优点是什么？

适用于什么场合？

答：

多电平逆变电路输出电压谐波可大大少于两电平逆变电路。

多电平逆变电路另一突出优点：

每个主开关器件承受电压为直流侧电压的一部分。

所以多电平结构多用于高压大功率的逆变电路中。

5.使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？

答：

1）要有直流电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致。

其值应大于变流电路直流侧的平均电压。

2）要求晶闸管的控制角，使为负值。

两者必须同时具备才能实现有源逆变。

6.什么是逆变失败？

如何防止逆变失败？

答：

逆变运行时，一旦发生换相失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，由于逆变电路的内阻很小，形成很大的短路电流，这种情况称为逆变失败，或称为逆变颠覆。

为了防止逆变失败，不仅逆变角不能等于零，而且不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。

7.晶闸管的触发电路有哪些要求？

答：

1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通。

2）触发脉冲应有足够的幅度。

3）触发脉冲不应超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额。

4）应有良好的抗干扰性温度稳定性及主电路的电气隔离

8.GTO与GTR同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同？

答：

GTO对触发脉冲前沿的幅度和陡峭度要求高。

且一般需在整个导通器件时加正门极电流。

关断时对负脉冲的幅值和陡度要求更高，幅值需达到阳极电流的1/3左右，陡度需达到50A/us,强负脉宽约100us，关断后还应在门阴极时加约5V的负偏压。

使GTR开通的基极驱动电流应使其处于准饱和导通状态，使之不进入放大区和深饱和区。

关断GTR时，施加以的负基极电流有利于减少关断时间和关断损耗。

关断后同样应在基极射极之间施加一定负值的负偏压，GTR驱动电流的前沿上升时间应小于1us。

三、画图题（14分）

1.如题图4-1所示为一个三相桥式电压型逆变电路：

当该电路采用输出为方波的180°导电方式时，试画出V1－V6驱动信号的波形以及UUN＇、UUV的波形。

四、计算题（30分，每题10分）

1.晶闸管在单相正弦有效值电压220V时工作,若考虑晶闸管的安全裕量,其电压定额应选多大?

解：

晶闸管所承受的正、反向电压最大值为输入正弦交流电源电压的峰值311V；

（注：

电压峰值＝1.414*有效值）

取晶闸管的安全裕量为2倍，则晶闸管额定电压不低于：

2×311V＝622V。

2.下图所示Boost变换器，输入电源电压E=30V，输出电压被控为恒值uo=60V，开关V的频率fs=20kHz，电流Iomax=20A，电流Iomin=2A。

1）L值和C值极大时，采用脉宽调制控制方式，求开关V的导通占空比及在1个开关周期中的导通时间。

并画出此时流过器件V的电流iV以及流过二极管D的电流iD的波形。

2）要求变换器工作时电感电流连续，求最小升压电感L值及输出电压纹波小于1%时的滤波电容C。

3.设下图中半周期的脉冲数是5，脉冲幅值是相应正弦波幅值的两倍，试按面积等效原理计算脉冲宽度。

XX学院20XX年秋季学期

电力电子技术模拟试题2（开卷，时间：

120分钟）

（所有答案必须写在答题纸上）

一、填空题（40分，每空1分）

1.GTO的结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。

2.GTO的开通控制方式与晶闸管相似，但是可以通过在门极使其关断。

3.GTO导通过程与普通晶闸管一样，只是导通时饱和程度,导通时管压降。

4.GTO最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最大值IGM之比称为,该值一般很小，只有左右，这是GTO的一个主要缺点。

5.GTR导通的条件是：

且。

6.在电力电子电路中GTR工作在开关状态,在开关过程中，在区和

区之间过渡时，要经过放大区。

7.电力MOSFET导通的条件是：

且。

8.电力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、前者的饱和区对应后者的、前者的非饱和区对应后者的。

9.电力MOSFET的通态电阻具有温度系数。

10.IGBT是由和两类器件取长补短结合而成的复合器件

10.PWM控制的理论基础是原理，即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。

11.根据“面积等效原理”，SPWM控制用一组的脉冲（宽度按

规律变化）来等效一个正弦波。

12.PWM控制就是对脉冲的进行调制的技术；直流斩波电路得到的PWM波是等效波形，SPWM控制得到的是等效波形。

13.PWM波形只在单个极性范围内变化的控制方式称控制方式，PWM波形在正负极性间变化的控制方式称控制方式，三相桥式PWM型逆变电路采用控制方式。

14.SPWM波形的控制方法：

改变调制信号ur的可改变基波幅值；改变调制信号ur的可改变基波频率；

15.得到PWM波形的方法一般有两种，即和，实际中主要采用。

16.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

和。

一般为综合两种方法的优点，在低频输出时采用方法，在高频输出时采用方法。

二、简答题（20分，每题2分）

1.什么是电力电子技术？

2.电能变换电路的有什么特点？

机械式开关为什么不适于做电能变换电路中的开关？

3.电