电力电子技术期末考试试题及答案 2.docx

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电力电子技术期末考试试题及答案2

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。

2.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__。

3.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。

4.电力二极管的工作特性可概括为_正向电压导通，反相电压截止_。

5.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__。

6.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。

7.GTO的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。

8.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__。

9.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_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。

10.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、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、晶闸管、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_晶闸管_，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_晶闸管、GTO、GTR_。

第2章整流电路

11.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α的最大移相范围是_0-180O_。

　　12.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α的最大移相范围是__0-180O_，其承受的最大正反向电压均为_

__，续流二极管承受的最大反向电压为__

_（设U2为相电压有效值）。

　　13.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__0-180O_，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__

和_

；带阻感负载时，α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__

_和__

_；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_。

　　14.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δ时，晶闸管的导通角θ=_π-α-δ_;当控制角α小于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ=_π-2δ_。

15.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__

_，晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-150o_，使负载电流连续的条件为__

__（U2为相电压有效值）。

　　16.三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_120o_，当它带阻感负载时，α的移相范围为__0-90o_。

　　17.三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_的相电压；这种电路α角的移相范围是_0-120o_，ud波形连续的条件是_

_。

18.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_。

　　19.电容滤波单相不可控整流带电阻负载电路中，空载时，输出电压为__

_，随负载加重Ud逐渐趋近于_0.9U2_，通常设计时，应取RC≥_1.5-2.5_T，此时输出电压为Ud≈__1.2_U2（U2为相电压有效值，T为交流电源的周期）。

　　20.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流id断续和连续的临界条件是_

_，电路中的二极管承受的最大反向电压为_

_U2。

　　21.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_。

　22.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<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。

　　23.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>90O，使输出平均电压Ud为负值_。

　　24.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_加大_。

　　25.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_转，___正_组桥工作在逆变状态。

　　26.大、中功率的变流器广泛应用的是_晶体管__触发电路，同步信号为锯齿波的触发电路，可分为三个基本环节，即_脉冲的形成与放大__、_锯齿波的形成与脉冲移相_和_同步环节_。

第3章直流斩波电路

27.直流斩波电路的形成是直流到_直流_的变换。

　　28.直流斩波电路最基本的两种电路是_降压斩波电路和_升压斩波电路_。

29.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。

　　30.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。

　　第4章交流—交流电力变换电路

31.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_。

32.单相调压电路带电阻负载，其导通控制角α的移相范围为_0-180O_，随α的增大，Uo_降低_，功率因数λ_降低__。

　　33.单相交流调压电路带阻感负载，当控制角α＜ϕ（ϕ=arctan（ωL/R））时,VT1的导通时间_逐渐缩短_,VT2的导通时间__逐渐延长_。

　　34.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_。

　　35.单相交交变频电路带阻感负载时，哪组变流电路工作是由_输出电流的方向_决定的，交流电路工作在整流还是逆变状态是根据_输出电流方向和输出电压方向是否相同_决定的。

　　36.当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50Hz时，单相交交变频电路的输出上限频率约为_20Hz__。

　　37.矩阵式变频电路是近年来出现的一种新颖的变频电路。

它采用的开关器件是_全控_器件；控制方式是_斩控方式__。

38.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。

39.晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。

40.在电流型逆变器中，输出电压波形为　正弦波波，输出电流波形为　方波波。

41.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。

42.当温度降低时，晶闸管的触发电流会　增加、、正反向漏电流会下降、；当温度升高时，晶闸管的触发电流会　下降、、正反向漏电流会增加。

43.最常用的过电流保护措施是　快速熔断器　。

44.逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为电压型型逆变器和电流型型逆变器。

45.直流斩波电路按照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。

46.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。

47.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　　。

48.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。

49.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。

50.在单相交流调压电路中，负载为电阻性时移相范围是

，负载是阻感性时移相范围是

。

51.普通晶闸管的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。

.。

52.绝缘栅双极型晶体管是以电力场效应晶体管栅极；作为栅极，以以电力晶体管集电极和发射极复合而成。

53.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；直流快速开关；等几种。

54.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。

55.单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为

。

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）

56.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小于120º的宽脉冲，触发；二是用脉冲前沿相差60º的双窄脉冲触发。

57.三相桥式全控整流电路是由一组共阴极三只晶闸管和一组共阳极的三只晶闸管串联后构成的，晶闸管的换相是在同一组内的元件进行的。

每隔60度换一次相，在电流连续时每只晶闸管导通120度。

要使电路工作正常，必须任何时刻要有两只晶闸管同时导通，，一个是共阴极的，另一个是共阳极的元件，且要求不是不在同一桥臂上的两个元件。

58.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角，用α表示。

59.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。

60.型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管管、它的额定电压为800V、伏、额定电流为100A安。

61.给晶闸管阳极加上一定的正向电压；在门极加上正向门极电压，并形成足够的门极触发电流，晶闸管才能导通。

62.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电路会出现失控现象。

63.三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为150HZ；而三相全控桥整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为300HZ；这说明三相桥式全控整流桥电路的纹波系数比三相半波可控流电路电路要小。

64.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取90º度较合适；如采用双窄脉冲触发时，双窄脉冲的间隔应为60º度。

65.三相半波可控整流电路电阻性负载时，电路的移相范围0º--150º，三相全控桥电阻性负载时，电路的移相范围0º--120º，三相半控桥电阻性负载时，电路的移相范围0º--150。

66.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。

电力电子技术问答分析题

67.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。

、

68.实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？

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>90º）区域，使Ud<0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。

69.晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？

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。

70.单相桥式半控整流电路，电阻性负载。

当控制角

α=90º时，画出：

负载电压ud、晶闸管VT1电压uVT1、整流二极管VD2电压uVD2，在一周期内的电压波形图。

6、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。

71.为使晶闸管变流装置正常工作，触发电路必须满足什么要求？

A、触发电路必须有足够的输出功率；B、触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步；C、触发脉冲要有一定的宽度，且脉冲前沿要陡；D、触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求；

一、填空

72.请在正确的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。

73.晶闸管对触发脉冲的要求是   要有足够的驱动功率 、    触发脉冲前沿要陡幅值要高    和  触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。

74.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。

75.在电流型逆变器中，输出电压波形为 正弦波  ，输出电流波形为　 方波。

76.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。

77.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　。

78.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。

79.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   。

80.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         ；

81.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 

—180º 变化。

82.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。

83.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  。

84.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。

85.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   等参数有关。

86.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   

U2  。

（电源相电压为U2）

87.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小于120º的宽脉冲   触发；二是用   脉冲前沿相差60º的双窄脉冲           触发。

88.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   0º-180 º   度。

89.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。

90.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。

91.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。

92.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  ，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 门极G   。

93.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。

94.同步电压为锯齿波的触发电路锯齿波底宽可达  240º  度；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。

95.一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 。

96.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。

97.电路如图所示，已知I=1A，R=5Ω，U=_5V

98.有只额定值分别为40Ω、10W的电阻，其电流为0.5_ A，额定电压为20_V。

99.三极管分别有放大、饱和、截止状态。

100.电容的基本符号单位有f、uf、mf、pf、nf。

四、问答分析题

1、 在晶闸管两端并联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？

答：

（1）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。

（2）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、由下面单结晶体管的触发电路图画出各点波形。

答：

3、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？

答：

（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。

（2）逆变器必需工作在β<90º（α>90º）区域，使Ud<0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。

4、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？

答：

（1）触发信号应有足够的功率。

（2）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。

（3）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。

5、对晶闸管的触发电路有哪些要求？

答：

为了让晶闸管变流器准确无误地工作要求触发电路送出的触发信号应有足够大的电压和功率；门极正向偏压愈小愈好；触发脉冲的前沿要陡、宽度应满足要求；要能满足主电路移相范围的要求；触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压取得同步。

6、正确使用晶闸管应该注意哪些事项？

答：

由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小的多，使用中除了要采取必要的过电流、过电压等保护措施外，在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的安全余量。

另外，使用中的晶闸管时还应严格遵守规定要求。

此外，还要定期对设备进行维护，如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。

严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情况。

五、计算题

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α与β的最小值均为30度时，控制角α的移向范围为多少？

  解：

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°。

2.单相桥式全控整流电路，

，负载中

，L值极大，当

时，要求：

（1）作出

、

和

的波形；

（2）求整流输出平均电压

、平均电流

，变压器二次电流有效值

；

解：

（1）作图。

（2）

当

时，

3在图1所示的降压斩波电路中，已知

，

，L值极大，

。

（1）分析斩波电路的工作原理；

（2）采用脉宽调制控制方式，当

，

时，计算输出电压平均值

、输出电流平均值

。

解：

（1）参考书上简要说明。

（2）根据公式得

三、填空（每空1分,共30分）

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。

2、晶闸管对触发脉冲的要求是   要有足够的驱动功率             、  触发脉冲前沿要陡幅值要高              和     触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步      

             。

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               。

4、在电流型逆变器中，输出电压波形为　正弦      ，输出电流波形为　  方波   。

5、型号为KS100-8的元件表示  双向晶闸管      、它的额定电压为  800      伏、额定有效电流为  100      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。

7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会　增加     、正反向漏电流会   下降    ；当温度升高时，晶闸管的触发电流会　下降     、