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
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