哈尔滨工业大学春季电力电子技术考试试题.docx

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哈尔滨工业大学春季电力电子技术考试试题

哈尔滨工业大学2007年春季电力电子技术考试试题

哈尔滨工业大学2007年春季电力电子技术考试试题

（注：

卷面80分，平时成绩20分）

本题得分

一、填空题（11 小题，每空0.5分，共 22  分）

1、电力电子学是由                、               和              交叉而形成的边缘学科。

2、按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可以将电力电子器件分为以下三类； 

1）                                          的电力电子器件被称为半控型器件，这类器件主要是指           及其大部分派生器件。

2）                                           的电力电子器件被称为全控型器件，这类器件品种很多，目前常用的有                       和              。

3）                                 的电力电子器件被称为不可控器件，如               。

3、根据下面列出的电力电子器件参数的定义，在空格处填写该参数的名称。

参数定义

参数名称

GTR集电极电流与基极电流之比

使IGBT能实现电导调制而导通的最低栅射电压

维持晶闸管导通所必需的最小阳极电流

4、在GTR、GTO、IGBT与MOSFET中，开关速度最快的是_________，单管输出功率最大的是_____________，在中小功率领域应用最为广泛的是___________。

5、电力电子器件的驱动电路一般应具有         电路与          之间的电气隔离环节，一般采用光隔离，例如                  ；或磁隔离，例如

                 。

6、缓冲电路又称为吸收电路，缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。

其中       缓冲电路又称为du／dt抑制电路，用于吸收器件的       过电压。

       缓冲电路又称为di／dt抑制电路，用于抑制器件       时的电流过冲和di／dt，减小器件的损耗。

7、单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相半波可控整流电路和三相桥式全控整流电路，当负载分别为电阻负载和电感负载时，晶闸管的控制角移相范围分别是多少（用角度表示，如0°～180°）？

负载

单相半波

单相桥式

三相半波

三相桥式

电阻

阻感

（注：

有续流二极管）

8、在单相全控桥式电阻-反电动势负载电路中，当控制角α大于停止导电角δ时，晶闸管的导通角θ=_____________。

当控制角α小于停止导电角δ时，且采用宽脉冲触发，则晶闸管的导通角θ=_____________。

9、由于器件关断过程比开通过程复杂得多，因此研究换流方式主要是研究器件的关断方法。

换流方式可分以下四种：

                ，                     ，

                          ，                       。

10、正弦脉宽调制（SPWM）技术运用于电压型逆变电路中，改变                    _可改变逆变器输出电压幅值；改变    _         _可改变逆变器输出电压频率；改变_               _可改变开关管的工作频率。

11、在SPWM控制电路中，根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制可分为          与_______   _两种类型，采用_______    _调制可以综合二者的优点。

本题得分

二、选择题（5 小题，每空0.5分，共3分）

1、  晶闸管稳定导通的条件（    ）

A、晶闸管阳极电流大于晶闸管的擎住电流   

B、晶闸管阳极电流小于晶闸管的擎住电流

C、晶闸管阳极电流大于晶闸管的维持电流   

D、晶闸管阳极电流小于晶闸管的维持电流

2、某晶闸管，若其断态重复峰值电压为500V，反向重复峰值电压700V，则该晶闸管的额定电压是（   ）

    A   500V        B 600V        C 700V      D1200V

3、（    ）存在二次击穿问题。

A.SCR  B.GTO  C.GTR  D.P.MOSFET  E.IGBT

4、下图所示的是（      ）的理想驱动信号波形。

A.SCR  B.GTO  C.GTR  D.P.MOSFET  E.IGBT

5、IGBT综合了（   ）和（  ）的优点，因而具有良好的特性。

A.SCR  B.GTO  C.GTR  D.P.MOSFET  

 F. 电力二极管

本题得分

三、计算题（4 小题，共20分）

1、单相桥式全控整流电路，U2=200V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势E=120V。

已知控制角的变化范围是：

 0°~30°,考虑安全裕量（按1.5倍计算），确定晶闸管的额定电压和额定电流。

（4分）

2、单相全控桥式变流电路工作在有源逆变状态下，已知U2=200V，电动机反电势E=120V，负载中R=2Ω，L极大。

回答下列问题。

（6分）

（1）画出变流电路的电路图，并在图中标出在有源逆变初期电动机反电势的极性和变流电路输出直流电压的极性。

（2）逆变角β应限制在什么范围内？

画出β＝60°时的

和

的波形。

3、三相桥式全控整流电路，U2=100V，带阻感负载，R=5Ω，L值极大，当α =60°时，回答下列问题。

（4分）（注：

后面有提示）

（1）变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？

其中主要的是哪几次？

（2）求电路的输入功率因数。

（提示：

有关电流波形及其傅立叶级数）

4、降压斩波电路中，已知电源电压E=16V，要求输出负载电压平均值Uo=12V，回答下列问题：

（6分）

（1）画出用IGBT构成的降压斩波器的主电路原理图，并推导出理想情况下输入、输出电压的关系表达式。

2）若采用脉冲宽度调制方式，设斩波周期T=1ms，求开通时间Ton？

3）若采用脉冲频率调制方式，设开通时间Ton=1ms，求斩波周期T？

本题得分

四、作图题（4 小题，共28分）

1、对于三相全控桥式整流电路，阻感负载，L极大，回答下列问题：

（6分）

1）画出该电路带阻感负载时的电路图。

2）当α=π/3时，在下图中画出整流输出电压ud一个周期的波形（用阴影线表示），并在波头上方标出其余5个线电压的名称；若整流电路采用双窄脉冲触发，在图中波形上方的对应位置画出触发脉冲，并标明所对应的器件号。

2、由IGBT构成的桥式可逆斩波电路，负载为直流电动机。

电源电压E=200V, 电机为正向电动状态，反电势EM＝100V，电机电枢电阻R=5Ω,电枢电流平直连续，平均值为2A，IGBT的开关频率为10KHz。

完成下题：

（9分）

1）画出该桥式可逆斩波电路的电路图。

2）采用单极同频控制方式时，计算此时的控制占空比，器件的开关周期，及每个开关周期内导通的时间。

3）根据前面计算得出的控制时间画出V1～V4驱动信号的波形，负载上电压和电流的波形；

3、下图所示为一个三相桥式电压型逆变电路。

当该电路采用输出为方波的180°导电方式时，试画出V1－V6上驱动电压的波形及 UUN＇、 UVN＇和UWN＇的波形。

（6分）

4、图1所示的单相全桥逆变电路工作于双极性PWM模式。

设载波比N=9要求：

（7分）

1）在图2中画出1个调制信号波周期内的开关控制信号波形和输出电压uO的波形。

2）分析为什么载波比N选择为奇数而不是偶数。

图1

图2

本题得分

五、简答题（共 2 小题，共7分）

1、交交变频电路的最高输出频率是多少？

制约输出频率提高的因素是什么？

2、交流调压电路和交流调功电路有什么区别？

二者各适用于什么样的负载？