44电力电子技术天津大学考试题库及答案.docx

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44电力电子技术天津大学考试题库及答案

电力电子技术复习题

一、单项选择题

1、逆导晶闸管是将大功率二极管与何种器件集成在一个管芯上而成（B）

A.大功率三极管B.逆阻型晶闸管

C.双向晶闸管D.可关断晶闸管

2、当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在（B）

A.导通状态B.关断状态C.饱和状态D.不定

3、单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是（D）

A.90°B.120°C.150°D.180°

4、变压器一次侧接入压敏电阻的目的是为了防止（C）对晶闸管的损坏

A.关断过电压B.交流侧操作过电压C.交流侧浪涌

5、晶闸管变流装置的功率因数比较（B）

A.高B.低C.好

6、晶闸管变流器接直流电动机的拖动系统中，当电动机在轻载状况下，电枢电流较小时，变流器输出电流是（B）的

A.连续B.断续C.不变

7、可实现有源逆变的电路为（A）

A.三相半波可控整流电路B.三相半控桥整流桥电路

C.单相全控桥接续流二极管电路D.单相半控桥整流电路

8、直流斩波电路的三种控制方式中PWM是指（A）

A.保持开关周期T不变，调节开关导通时间ton

B.保持开关导通时间ton不变，保持开关周期T

C.ton和T都可调，使占空比改变

D.前三个答案都不对

9、无源逆变指的是（A）

A.将直流电能转变为某一频率或频率可调的交流电能，送给负载

B.将直流电能转变为某一频率或频率可调的交流电能，送给电网

C.将交流电能转变为某一频率或频率可调的交流电能，送给负载

D.将交流电能转变为某一频率或频率可调的交流电能，送给电网

10、题目：

以下正确的叙述是（D）

A.晶闸管只存在动态损耗，而不存在静态损耗

B.晶闸管只存在静态损耗，而不存在动态损耗

C.晶闸管既不存在动态损耗，也不存在静态损耗

D.晶闸管既存在动态损耗，也存在静态损耗

11、有一个三相半波可控整流电路，电阻性负载，其最大的移相范围是：

（A）A.150°B.120°C.90°D.180°

12、晶闸管两端并联一个RC电路的作用是（C）

A.分流B.降压C.过电压保护D.过电流保护

13、对同一晶闸管而言，其IL值与IH值的比较结果是：

（A）

A.IL大于IHB.IH大于ILC.相等D.前三个答案都不对

14、带平衡电抗器的双反星型可控整流电路适用于（A）负载

A.大电流B.高电压C.电动机

15、IGBT是什么类型的器件？

（C）

A.压控型器件B.半控型器件C.全控型器件D.前三个答案都不对

16、晶闸管的开通时间tgt定义为：

（A）

A.tgt=td+trB.tgt=td+trrC.tgt=tr+trrD.tgt=tgr+trr

17、晶闸管导通的条件是：

（C）

A.晶闸管承受正电压

B.晶闸管承受负电压且门级有触发电流

C.晶闸管承受正电压且门级有触发电流

D.前三个答案都不对

18、交流调功电路是一种（A）变换电路？

A.AC／ACB.DC／DCC.AC／DCD.DC／AC。

二、简答题

1、电力电子系统的基本结构？

答：

电力电子系统包括功率变换主电路和控制电路，功率变换主电路是属于电路变换的强电电路，控制电路是弱电电路，两者在控制理论的支持下实现接口，从而获得期望性能指标的输出电能。

2、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：

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。

3、简述晶闸管整流电路对触发脉冲的要求。

答：

（1）触发信号可为直流、交流或脉冲电压。

（2）触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。

（3）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流迅速上升到掣住电流而维持导通。

（4）触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步。

4、简述实现有源逆变的两个条件是什么？

答：

有源逆变条件：

①要有直流电动势，极性和晶闸管导通方向一致，值大于变流器直流侧的平均电压；②要求晶闸管控制角

，使输出电压平均值为负。

5、三相桥式全控整流电路中，对触发脉冲有何要求，为什么？

答：

按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60°，共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120°，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120°，同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180°。

原因：

保证2个晶闸管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。

6、简述GTR基极驱动电路的功能。

答：

（1）提供合适的正反向基流以保证GTR可靠导通与关断。

（2）实现主电路与控制电路的隔离。

（3）自动保护功能，以便在故障发生时快速自动切断驱动信号，避免损坏GTR。

（4）电路尽可能简单，工作稳定可靠、抗干扰能力强。

7、晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用？

答：

在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出，可降低脉冲电压，增大输出的触发电流，还可以使触发电路与主电路在电气上隔离，既安全又可防止干扰，而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配，达到同时触发多个晶闸管的目地。

8、如何是单相桥式半控整流电路的失控现象？

纯电阻型负载会发生失控吗？

为什么？

答：

当α角突然增加到180o或触发脉冲消失，会发生一个晶闸管连续导通，而二个二极管轮流导通的情况，称之为失控。

纯电阻负载不会发生失控现象，因为没有续流过程。

9、简述晶闸管有源逆变的条件。

答：

（1）有直流电动势源，极性与晶闸管的导通方向一致，且数值稍大于变流器直流侧的平均电压。

（2）变流器工作在α>900范围。

（3）直流侧串接大电感。

10、单项桥式逆变器的“非对称控制”的过程，其目的在于什么？

答：

使V1、V2栅极信号互补，V3、V4栅极信号互补；V3与V2不同相位，V4栅极信号与V1不同相位，而是分别前移了180o-θ，即V3、V4分别比V1、V2落后θ。

“非对称控制”使得输出电压不再是正负各为180o的脉冲，而是正负各为θ的脉冲。

“非对称控制”称为移相调压，用于调节带有阻感负载的逆变电路输出电压，改变θ，可改变输出电压。

11、有源逆变实现的条件是什么？

答：

（1）晶闸管的控制角大于90度，使整流器输出电压UD为负。

（2）整流器直流侧有直流电动势，其极性必须和晶闸管导通方向一致，其幅值应大于变流器直流侧的平均电压。

12、交流调压电路和交流调功电路的区别是什么？

它们分别适用于驱动或控制什么负载？

答：

交流调压电路和交流调功电路的电路拓扑结构无区别，只是对双向晶闸管的控制方式不同。

⏹交流调压电路在每个电源周期都对输出电压波形进行控制。

⏹交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期,在断开几个周期,通过

通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。

调功电路对象：

直接调节电路平均输出功率对象的的对象。

13、PWM调制中的“自然采样法”和“规则采样法”的特点是什么？

说明其优缺点。

三相SPWM逆变器应采取那种调制方式，为什么？

答：

自然采样法：

按照SPWM控制的基本原理产生的PWM波的方法，其求解复杂，难以在实时控制中在线计算，工程应用不多。

规则采样法：

计算原理如图，工程实用方法，效果接近自然采样法，计算量小得多。

三相SPWM逆变器采取的是双极性调制，这样可以三相公用一个载波。

14、简述电压型逆变器的特点。

答：

（1）输出电压波形为方波，与负载无关；

（2）输出电流波形与负载相关；

（3）每个功率器件旁需反并联二极管用作续流。

15、在逆变电路中，单相桥式电流型并联谐振逆变电路采用的是什么换流方式？

要满足什么条件？

为什么？

答：

负载谐振式换流所应满足的条件：

整个负载工作在接近并联谐振状态而略呈容性，即负载上的电压略滞后于电流。

16、直—交逆变器中针对不同的开关器件通常采用的换流方式有几种？

请写出：

负载谐振式换流所应满足的条件是什么？

答：

四种：

器件换流、电网换流、负载换流和强迫换流。

负载谐振式换流所应满足的条件：

整个负载工作在接近并联谐振状态而略呈容

性，即负载上的电压略滞后于电流。

三、一个额定电流为100A的晶闸管，在流过如图所示波形的电流不时，不考虑安全裕量，允许所流过的电流平均值为多少？

解：

有效值：

图有效值：

图平均值：

＝106.8（A）

四、有一单相交流调压电路，电路参数如下：

Ui=100V，R=3Ω，L=100mH。

求：

1）本电路所用的电力电子器件名称是什么？

它的额定电流是如何定义的？

2）试分别画出α=30°及α=75°时的输出电压Uo稳态波形。

答：

1）双向晶闸管，通态平均电流

2）

五、流过晶闸管的电流波形如图所示，不考虑安全裕量，试求额定电流为100A的元件所允许的平均电流Id及最大电流值Im。

解：

Id=314/1.41=111.3（A）

Im=2Id=222.6（A）

六、单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载电阻R=2，L值极大，当α=30o时，求整流输出平均电压Ud，电流Id的值。

解：

Ud=0.9U2

=0.9×100×

=83.97（V）

Id=

=42（A）

七、1．图示电路属于哪种斩波电路？

简述其工作原理。

2．当E=100V，V的关断时间为T/3，导通时间为2T/3时，输出电压Uo为多少？

（理想状态下）

3．考虑电路的电阻R为10K，求电源电流I1和输出电流平均值Io。

答：

升压斩波。

V处于通态时，电源E向电感L充电，I1电流恒定，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。

V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。

八、单极性单项桥式SPWM逆变器如图所示，试问：

1．通常载波采用什么波形？

2．调制信号采用什么波形？

3．在阻感负载下，说明调制信号为一个整周期内电路的工作过程。

4．该逆变器为电压型还是电流型？

答：

载波：

等腰三角波或者锯齿波

调制波：

正弦波

Ur的半个周期里三角波载波只在正极性或负极性一种极性范围变化，所得到

的PWM波形也只在单个极性范围变化。

工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补。

以uo正半周为例，V1通，V2

断，V3和V4交替通断。

负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负。

负载电流为正的区间，V1和V4导通时，uo等于Ud。

V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0，负载电流为负的区间，V1和V4仍导通，io为负，实际上io从VD1和VD4流过，仍有uo=Ud。

V4关断V3开通后，io从V3和VD1续流，uo=0。

uo总可得到Ud和零两种电平。

uo负半周，让V2保持通，V1保持断，V3和V4交替通断，uo可得-Ud和零两种电平。

电压型，每个开关器件都并联了反馈二极管。

九、某感性负载采用带续流二极管的单相半控桥整流电路，已知电感线圈的内电阻Rd=5Ω，输入交流电压U2=220V，控制角α=60°。

试求晶闸管与续流二极管的电流平均值和有效值。

解：

首先求整流使出电压的平均值

Ud=0.9

=0.9×220×

=149V

再求负载电流

Id=Ud/Rd=（149/5）≈30A

晶闸管与续流二极管的电流平均值和有效值分别为

IdT=

Id=

=10A

IT=

Id=

×30=17.3A

IdD=

Id=

×30=10A

ID=

Id=

×30=17.3A

十、三相半波可控整流电路，大电感负载，α＝600，已知电感内阻R=4Ω，电源电压U2=220V，试计算不接续流二极管与接续流二极管两种情况下的平均电压，平均电流，并选择晶闸管的型号。

解：

（1）不接续流二极管时，

Ud=1.17U2cos600=128.7V，

Id=Ud/R=128.7/4=32.675A，

IT=1/31/2Id=18.575AITn=（1.5--2）IT/1.57=17.75--23.67A，

取30AUTn=（2--3）61/2U2=1078--1616V，取1200V，晶闸管为KP30-12。

（2）接续流二极管时，

Ud=0.675U2[1+cos（300+α）]天津大学考试题库及答案=148.5V

Id=Ud/R=148.5/4=37.15A，

IT=Id【（1500-600）/3600】1/2=18.A

ITn=（1.5--2）IT/1.57=17.5--23.65A，取30AUTn=（2--3）61/2U2=1078--1616V，取1200V晶闸管为KP30-12。

十一、一台由220V供电的自动恒温功率为1kW的电炉，采用单相半控桥整流电路。

通过计算选择晶闸管和续流二极管的型号。

解：

电炉电阻丝的电阻

Rd=

=

≈48Ω

当α=0°时晶闸管与整流管的电流有效值才最大为

ITm=IDm=

=

=3.2A

选择晶闸管和整流管的型号

IT（AV）=（1.5～2）

=（1.5～2）

=34A

取5A（电流系列值）

UTn=（2～3）UTM=（2～3）

×220=625～936V

所以，晶闸管的型号为KP5-8

同理，整流管的型号为ZP5-8

十二、单相交流调压，阻感负载，UF=220V,L=5.5mH,R=1求：

移相角＝？

最大负载电流有效值I=？

最大输出功率Pmax=？

功率因数Cos

=？

解：

十三、计算流过晶闸管的电流波形如图所示，不考虑安全裕量，试求额定电流为200A的元件所允许的平均电流Id及最大电流值Im。

解：

Id=314/1.41=222.7（A）

Im=2Id=445（A）