模拟数字及电力电子技术自考题模拟3.docx
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模拟数字及电力电子技术自考题模拟3
模拟、数字及电力电子技术自考题模拟3
第Ⅰ部分选择题
一、单项选择题(每小题2分,共30分。
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的。
)
1.下列选项中晶闸管所不具有的特点是______
A.放大能力
B.单向导电性
C.一旦导通,门极失去控制作用
D.实现大功率变换
答案:
A
[考点]本题主要考查的知识点为晶闸管的工作原理。
晶闸管不是放大元件,不具有放大能力,晶体管是放大元件。
2.在晶闸管的主要参数中,维持电流IH和擎住电流IL的关系是______
A.IH>IL
B.IH<IL
C.IH=IL
D.不确定
答案:
B
3.下图所示四种电力半导体器件的电路符号中,表示IGBT器件电路符号的是______
A.
B.
C.
D.
答案:
D
4.下列器件中属于全控型的是______
A.整流二极管
B.普通晶闸管
C.逆导晶闸管
D.IGBT
答案:
D
[考点]本题主要考查的知识点为电力电子器件的分类。
绝缘栅双极晶体管简称IGBT,是由MOSFET和晶体管技术结合而成的复合型器件,属于全控型。
整流二极管属于不可控器件;普通晶闸管、逆导晶闸管属于半控型器件。
5.单相半波相控整流电路中,设变压器副边电压有效值为U2,当负载是电阻性负载或者电感性负载(设电感很小)时,晶闸管承受的最大反向电压是______
A.电阻性负载时,晶闸管承受的最大反向电压为
,电感性负载则不是
B.电感性负载时,晶闸管承受的最大反向电压为
,电阻性负载则不是
C.两种情况下,晶闸管承受的最大反向电压均为
D.两种情况下,晶闸管承受的最大反向电压均不是
答案:
C
[考点]本题主要考查的知识点为单相半波相控整流电路中,晶闸管承受的最大反向电压。
由于电感很小,电感的电流不能持续到从输入电压过零到下半周期晶闸管导通,电路中出现断流情况。
所以,无论是电阻性负载,还是电感较小的电感性负载,晶闸管都有关断的时候。
晶闸管关断后,承受的最高反向电压为
。
6.在三相零式共阴极组整流电路电感性负载电路中,当电感L足够大时,下列关于该电路的特点不正确的是______
A.每只晶闸管导通120°
B.负载电流是不连续的
C.流过晶闸管的电流为矩形波
D.变压器中性线中有电流
答案:
B
7.三相全控桥式整流电路在晶闸管导通时,晶闸管承受的最大反向电压为______
A.
B.
C.
D.0.9U2
答案:
C
8.相控整流电路输出直流电压可调,主要取决于晶闸管触发脉冲的______
A.幅值
B.相位
C.形状
D.脉宽
答案:
B
9.单相桥式全控整流电路带电阻性负载,变压器副边电压有效值为U2,晶闸管承受最大反向电压是______
A.U2/2
B.U2
C.
D.
答案:
C
[考点]本题主要考查的知识点为单相桥式全控整流电路带电阻性负载时,晶闸管承受的最大反向电压。
单相桥式全控整流电路带电阻性负载时,晶闸管承受的最大反向电压为
,其中U2为变压器副边有效值。
10.下列电路中可以实现有源逆变的是______
A.单相半波相控整流电路
B.三相桥式半控整流电路
C.单相桥式半控整流电路
D.单相半波整流电路外接续流二极管
答案:
A
[考点]本题主要考查的知识点为三相半波整流电路的特点。
三相半波相控整流电路可以用于有源逆变;三相桥式半控整流电路、单相桥式半控整流电路和单相半波整流电路外接续流二极管的方式,由于不能有效控制整流而不可用于有源逆变电路。
11.下列关于造成逆变失败原因的描述不正确的是______
A.晶闸管装置的触发延迟角α大于90°
B.触发脉冲丢失
C.逆变角β<0°
D.逆变角过小
答案:
A
[考点]本题主要考查的知识点为造成逆变失败的原因。
造成逆变失败的原因主要有:
(1)触发脉冲丢失;
(2)逆变角β<0°;(3)逆变角过小。
12.直流斩波器是______的变换装置。
A.AC—DC
B.DC—AC
C.DC—DC
D.AC—AC
答案:
C
13.下列关于电压型逆变电路的特点描述不正确的是______
A.直流侧接大电感
B.有反馈二极管
C.交流侧电压为矩形波
D.直流回路呈低阻抗
答案:
A
14.下列关于电流型逆变电路的特点描述不正确的是______
A.可以实现过流保护
B.直流回路呈高阻态
C.直流侧电压无脉动
D.输出电流接近矩形波
答案:
C
15.三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波的交点处
C.比三相全控整流电路的自然换相点超前30°
D.比三相全控整流电路的自然换相点滞后30°
答案:
B
[考点]本题主要考查的知识点为三相半波可控整流电路的自然换相点。
在三相半波可控整流电路中,本相电压与相邻相电压正半波的交点处,换相发生。
第Ⅱ部分非选择题
二、填空题
1.实际通过晶闸管的电流有效值I不能超过晶闸管允许的电流有效值,即______。
答案:
1.57IT(AV)
2.晶闸管是由硅半导体材料做成的一个由______个PN结组成的四层结构的器件。
答案:
三
3.IGBT是一种由栅极电压UGE控制______的全控型器件。
答案:
集电极电流IC
4.晶闸管电路在运行过程中,必须进行过电压保护和______保护。
答案:
过电流
5.单相半波整流电路电阻性负载时输出电压的平均值为______。
答案:
6.单相桥式整流电路阻感性负载时,电路触发延迟角的移相范围是______。
答案:
0°~90°
7.三相零式共阴极组整流电路电感性负载时,当电感足够大时,每只晶闸管中流过的电流波形为______。
答案:
矩形波
8.有源逆变是指晶闸管装置将直流电能转变为______电能被电网所吸收的过程。
答案:
同频率的交流
9.直流变换电路可分为脉冲频率调制(PFM)和______两种。
答案:
脉冲宽度调制(PWM)
10.直流侧为电压源(或并联一个大电容)的逆变电路称为______型逆变电路。
答案:
电压
三、分析计算题
(每小题8分,共32分)
1.单相半波相控整流电路,负载电阻Rd=15Ω,直接接在交流220V电源上。
当触发延迟角α=60°时,求输出电压平均值Ud、输出电流平均值Id和有效值I。
答案:
输出电压平均值为
输出电流平均值为
输出电压有效值为
所以输出电流有效值为
下图为单相桥式全控整流电路带电感性负载,
。
忽略id的波动。
R=5Ω。
U2=200V,α=30°。
2.计算Ud、Id;
答案:
Ud=0.9U2cosα
=0.9×200×cos30°≈156(V)
3.选取电路中晶闸管的电压及额定电流,考虑2倍裕量。
答案:
晶闸管电流的有效值
则晶闸管的额定电流为
考虑2倍裕量,取28A。
晶闸管承受最大电压为
考虑2倍裕量,取566V。
三相半波相控整流电路,U2=100V,带阻感性负载,R=50Ω,L值极大,当α=30°时,要求:
4.画出ud、id和iVT1的波形;
答案:
波形如下图所示。
5.计算输出电压平均值Ud、输出电流平均值Id、流过每个晶闸管电流的平均值IdT和有效值IT。
答案:
Ud=1.17U2cosα
=1.17×100×cos30°≈101.3(V)
IT=0.577Id=0.577×2.03≈1.17(A)
6.直流斩波器电路如下图所示。
已知直流电压US=220V,要求输出电压平均值U。
为100~200V可调,斩波频率为f=1.25kHz,采用脉宽调制方式。
试计算斩波器占空比的变化范围和相应的斩波器导通时间。
答案:
VT的工作周期为
当Uo=100V时,占空比
斩波器的导通时间
ton=D·T=0.45×0.8=360(μs)
当Uo=200V时,占空比
斩波器的导通时间
ton=D·T=0.91×0.8=728(μs)
所以,占空比的变化范围为0.45~0.91;斩波器导通时间为360μs~728μs。
四、设计题
(每小题7分,共28分)
下图所示的单相全控桥式整流电路,Rd=5Ω,要求Id在0~20A之间变化,求:
1.整流变压器Tr的电压比(不考虑裕量);
答案:
负载上的最大平均电压为
Udmax=IdmaxRd=20×5=100(V)
又因为
当α=0时,Ud最大,即Udmax=0.9U2,有
所以变压器的变化为
2.选择晶闸管(考虑2倍裕量)。
答案:
因为α=0时,id的波形系数为
所以负载电流有效值为
I=KfId=1.11×20=22.2(A)
因
,则晶闸管的额定电流为
考虑两倍裕量,取20A。
晶闸管承受的最大反向电压为
考虑两倍裕量,取400V,选择KP20—4型晶闸管。
单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=20Ω,L值极大,当α=30°时。
求;3.整流电路输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次侧电流有效值I2;
答案:
Ud=0.9U2cosα
=0.9×100×cos30°
≈77.94(V)
I2=Id=3.90A
4.考虑2倍安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。
答案:
因
,则晶闸管的额定电流为
考虑2倍裕量,取3.6A。
晶闸管承受的最大反向电压为
考虑2倍裕量,取285V。
三相全控桥式整流电路如下图所示,在图中负载上串接直流电动机负载,U2=100V,E=30V,R2=1Ω,L足够大。
5.试问,α=90°时,Id为何值?
答案:
Ud=1.17U2cosα=1.17×100×cos90°=0(V)
6.若β=60°,这时逆变电流Id为多大?
答案:
若β=60°,则
Udβ=1.17U2cosβ
=1.17×100×cos60°=58.5(V)
因为E=30V<|Udβ|=58.5V
所以Id=0,电路不能工作在有源逆变状态,而是一种待逆变状态。
有一个单相调压电路,电源电压为
,其参数为U1=220V,f1=50Hz,L=5.516mH,R=1Ω。
试求:
7.触发延迟角α的移相范围;
答案:
电感性负载时触发延迟角移相范围为
φ≤α≤180°
而负载功率因数角
故触发延迟角的移相范围为60°≤α≤180°。
8.负载电流的最大有效值Id;
答案:
当α=φ时,电流为连续状态,此时负载电流最大,即
负载电流最大有效值
9.最大输出功率Pom;
答案:
最大输出功率
Pom=U1Iocosφ
=U1Iocosα
=220×110×cos60°=12.1(kW)
10.功率因数。
答案:
功率因数为
cosα=cosφ=cos60°=0.5