电力电子技术期末考试试题及答案.docx
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电力电子技术期末考试试题及答案
电力电子技术试题
第1章电力电子器件
1.电力电子器件一般工作在—开关—状态。
\电力二极管的工作特性可概括为—承受正向电压导通，承受反相电压截止_。
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_
8.晶闸管的基本工作特性可概括为正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止
18.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MOSFEJT、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、GTR、电力MOSFETIGBT_;
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、晶闸管、
GTO、GTR_，属于复合型电力电子器件得有
IGBT_;在可
电力MOSFETIGBT_，属于电流驱动的是_晶闸管、GTO、GTR_。
控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力MOSFET属于电压驱动的是
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
第2章整流电路
K
GTC
MOSFET
GTR
1.电阻负载的特点是
电压和电流成正比且波形相同在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角
a的最大移相范围是
0-180°。
2.阻感负载的特点是
流过电感的电流不能突变，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a的最大移相范围是0-180°
=，其承受的最大正反向电压均为
3.单相桥式全控整流电路中,
=J2u2__，续流二极管承受的最大反向电压为_丿勿2_（设U2为相电压有效值）。
带纯电阻负载时，a角移相范围为_0-180。
_，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为
带阻感负载时，a角移相范围为_0-90O_，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为=x/2U2=和_V2U2_;带反电动势负载时，欲使电阻上的
电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个_平波电抗器_。
L电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压UFm等于=x/2U2=,晶闸管控制角a的最大移相范围是0-1500_，使负载电流连
续的条件为__30°_=（U2为相电压有效值）。
乞三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差_120°_，当它带阻感负载时，的移相范围为_0-90°_。
乙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_最高=的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_最低一
的相电压；这种电路角的移相范围是_0-120°_,Ud波形连续的条件是-60°=。
8_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_。
丄实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当从0°〜90°变化时，整流输出的电压ud的谐波幅值随的增大而_增大_，当
从90°〜180°变化时，整流输出的电压ud的谐波幅值随的增大而减小。
12.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；对于单相全波电路，当控制角0<<
时，电路工作在整流状态；时，电路工作在逆变状态。
尘在整流电路中，能够实现有源逆变的有单相全波、三相桥式整流电路等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状态的条件是有直流电动势，
其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压和晶闸管的控制角>90。
，使输出平均电压Ud为负值_。
第3章直流斩波电路
L直流斩波电路完成得是直流到=直流_的变换。
乙直流斩波电路中最基本的两种电路是一降压斩波电路和一升压斩波电路_。
L斩波电路有三种控制方式：
_脉冲宽度调制（PWM_、_频率调制_和=（ton和T都可调，改变占空比）混合型。
6.CuK斩波电路电压的输入输出关系相同的有升压斩波电路、Sepic斩波电路一禾口Zeta斩波电路。
ZSepic斩波电路和Zeta斩波电路具有相同的输入输出关系，所不同的是：
Sepic斩波电路的电源电流和负载电流均连续,Zeta斩波电路的输入、
输出电流均是断续的，但两种电路输出的电压都为正极性的。
L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1象限,升压斩波电路能使电动机工作于第2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。
10.复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作一个一升压_斩波电路和一个=降压_斩波电路的组合:
第4章交流一交流电力变换电路
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，其导通控制角的移相范围为_0-180O_，随的增大，Uo_降低_，功率因数_降低—。
L单相交流调压电路带阻感负载，当控制角v（=arctan（L/R））时,VT1的导通时间_逐渐缩短_,VT2的导通时间—逐渐延长
6.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。
1、请在空格内标出下面元件的简称：
电力晶体管_GTR;可关断晶闸管_GTO_;功率场效应晶体管_MOSFET;绝缘栅双极型晶体管
IGBT;IGBT是_MOSFET和GTR的复合管。
3、多个晶闸管相并联时必须考虑—均流的问题，解决的方法是_串专用均流电抗器。
。
5、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管_晶闸管、它的额定电压为_800V伏、额定有效电流为_100A_安。
6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在—不同
桥臂_上的元件之间进行的。
）
1
1
直流斩波电路按昭八、、输入电压与输出电压的高低变化来分类有
降压
斩波电路
升
压
斩波电路
升
降
压
斩
波
电
路
O
1
2
、
由
晶
闸
管
构
成
的
逆
变
器
换
流
方
式
有
负
载
换
流
和
强
迫
换
流
。
13、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。
18、直流斩波电路在改变负载的直流电压时，常用的控制方式有
等频调宽控制；等宽调频控制；脉宽与频率同时控制
三种。
四种。
20、通常变流电路实现换流的方式有—器件换流，电网换流，负载换流，强迫换流
25、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。
.。
控制角一角，用a—表示。
37、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
41、实现有源逆为的条件为要有一个直流逆变电源，它的极性方向与晶闸管的导通方向一致，其幅极应稍大于逆变桥直流侧输出的平均电压；逆变桥必须
工作在B<90。
（即a>90o）区间，使输出电压极性与整流时相反，才能把直流能量逆变成交流能量反送到交流电网。
电路会出
45、当负载为大电感负载，如不加续流二极管时，在电路中出现触发脉冲丢失时单相桥式半控整流桥，，与—三相桥式半控整流桥
现失控现象。
47、造成逆变失败的原因有_逆变桥晶闸管或元件损坏，供电电源缺相，逆变角太小，触发脉冲丢失或未按时到达，等几种。
49、对三相桥式全控变流电路实施触发时，如采用单宽脉冲触发，单宽脉冲的宽度一般
51、锯齿波触发电路的主要环节是由—同步环节；锯齿波形成；脉冲形成；整形放大；强触发及输出环节组成。
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。
52、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0.91C0S。
2
电力电子技术问答分析题
1、晶闸管两端并联R、C吸收回路的主要作用有哪些？
其中电阻R的作用是什么？
R、C回路的作用是：
吸收晶闸管瞬间过电压，限制电流上升率，动态均压作用。
R的作用为：
使L、C形成阻尼振荡，不会产生振荡过电压，减小晶闸管的
开通电流上升率，降低开通损耗。
、
2、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？
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点？
答：
（1）PWM1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。
（2）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。
（3）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。
优点是：
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。
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
答：
（1）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。
（2）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。
（3）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。
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。
答：
（1）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。
（2）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。
（3）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。
。
6、晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？
其中哪一种保护通常是用来作为“最后一道保护”用？
答：
晶闸管的过电流保护常用快速熔断器保护；过电流继电器保护；限流与脉冲移相保护和直流快速开关过电流保护等措施进行。
其
中快速熔断器过电流保护通常是用来作为“最后一道保护”用的。
7、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）
8如下图所示（L和R串联后作为负载），说明晶闸管导通的条件是什么？
关断时和导通后晶闸管的端电压、流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定？
fr-=-50V0.5^0^
答：
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。
晶闸管的关断时其两端电压大小由电源电压UA决定，电流近似为零。
导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压U决定。
1.缓冲电路的作用是什么？
关断缓冲与开通缓冲在电路形式上有何区别，各自的功能是什么？
答：
缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内因过电压du/dt或者过电流di/dt,减少器件的开关损耗。
缓冲电路分为关断缓冲电路和开
通缓冲电路。
关断缓冲电路是对du/dt抑制的电路，用于抑制器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。
开通缓
冲电路是对di/dt抑制的电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。
2.在三相桥式整流电路中，为什么三相电压的六个交点就是对应桥臂的自然换流（相）点？
（请以a、b两相电压正半周交点为例，说明自然换向原理）
答：
三相桥式整流电路中，每只二级管承受的是相邻二相的线电压，承受正向电压时导通，反向电压时截止。
三相电压的六个交点是其各线电压的过零点，是二级管承受正反向电压的分界点，所以，是对应桥臂的自然换流点。
3.SPWI调制方式是怎样实现变压功能的？
又是怎样实现变频功能的？
答：
改变调制比M可以改变输出电压Uo基波的幅值，所以，SPWI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，SPWI调制是通过改变调制波Ur的频率实现变频功能的。
9、PWM2变电路的控制方法主要有哪几种？
答：
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
说明下图单相半桥电压逆变电路中二极管VD和VD2的作用
V2
_c—T
答：
VD|或VL2通时，io和uo反向，电感中贮能向直流侧反馈，VD|、VL2称为反馈二极管,还使i。
连续，又称续流二极管
设计题
1、在下面两图中，一个工作在整流电动机状态，另一个工作在逆变发电机状态
（1）、标出Ud、Ed及id的方向。
（2）、说明E与Ud的大小关系。
（3）、当a与B的最小值均为30度时，控制角a的移向范围为多少？
—本——
整流一归动机状态逆变一发电机状态
整流电动机状态：
电流方向从上到下，电压方向上正下负，反电势E方向上正下负，Ud大于E,控制角的移相范围0°~90°。
逆变发电机状态：
电流方向从上到下，电压Ud方向上负下正，发电机电势E方向上负下正，Ud小于E,控制角的移相范围90°~150
農单相桥式半控整流电踣，电阻性员载口当控制角
a=90°时，国出：
负载电压晶闸管门1电压Wn、整流二极管电JEue,在一
周期內的电压液形图。
VT1
VT4
单相桥式半控整流电裁
3.单相桥式全控整流电路，U2100V，负载中R2，L值极大，当30时，要求:
（1）
jZfLZfL
TLOa
作出Ud、id和i2的波形;
it
变压器二次电流有效值I2
（2）求整流输出平均电压Ud、平均电流Id解：
（1）作图。
打I—nJI務
（2）Ud0.9U2cos
当30时,
I2Id39A
4、绘制直流升压斩波电路原理图。
VD
ft
c=j=
1f
ioR
2&VD
Uo
b）
Io
UoEm
R
升降压：
Eul
uoMe
toff
九E1——E
ton
Ii
I2toff
计算题
1在图1所示的降压斩波电路中，已知E200V,R10,L值极大，Em30V。
（1）分析斩波电路的工作原理；
（2）采用脉宽调制控制方式，当T50s，ton20s时，计算输出电压平均值Uo、输出电流平均值Uo。
解：
（1）参考书上简要说明。
（2）根据公式得
计算题，第二章P1502、3、12、28
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