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)