电力电子技术习题与答案.docx

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电力电子技术习题与答案

《电力电子技术》试卷A

一、        填空（每空1分，36分）

1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：

电力晶体管 GTR  ；可关断晶闸管GTO ；功率场效应晶体管 MOSFET ；绝缘栅双极型晶体管 IGBT ；IGBT是  MOSFET和  GTR  的复合管。

2、晶闸管对触发脉冲的要求是   要有足够的驱动功率 、    触发脉冲前沿要陡幅值要高    和  触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。

3、多个晶闸管相并联时必须考虑　均流 的问题，解决的方法是   串专用均流电抗器。

4、在电流型逆变器中，输出电压波形为 正弦波  ，输出电流波形为　 方波。

5、型号为KS100-8的元件表示   双向晶闸管 晶闸管、它的额定电压为  800V  伏、额定有效电流为  100A  。

6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在 同一桥臂 上的上、下二个元件之间进行；而120º导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在 不同桥臂上的元件之间进行的。

7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会  增加  、正反向漏电流会  下降  ；当温度升高时，晶闸管的触发电流会 下降 、正反向漏电流会  增加 。

8、 在有环流逆变系统中，环流指的是只流经逆变电源   、     逆变桥  而不流经  负载  的电流。

环流可在电路中加    电抗器   来限制。

为了减小环流一般采控用控制角α   大于 β的工作方式。

9、常用的过电流保护措施有  快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。

（写出四种即可）

10、双向晶闸管的触发方式有   Ⅰ+、 Ⅰ-、 Ⅲ＋、 Ⅲ-     四种。

二、        判断题,（每题1分，10分）（对√、错×）

1、在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路出故障时会出现失控现象。

  （ √ ）

2、在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，那么另一组就工作在逆变状态。

  （  ×  ）

3、晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。

  （  × ）

4、逆变角太大会造成逆变失败。

    （  ×  ）

5、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。

   （  √  ）

6、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。

   （  × ）

7、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。

  （  × ）

8、在单相全控桥整流电路中，晶闸管的额定电压应取U2。

   （  × ）

9、在三相半波可控整流电路中，电路输出电压波形的脉动频率为300Hz。

（  × ）

10、变频调速实际上是改变电动机内旋转磁场的速度达到改变输出转速的目的。

（  √  ）

三、选择题（每题3分，15分）

1、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差  A度。

A、180°， B、60°， c、360°， D、120°

2、α为    C   度时，三相半波可控整流电路，电阻性负载输出的电压波形，处于连续和断续的临界状态。

A，0度， B，60度， C，30度， D，120度，

3、晶闸管触发电路中，若改变    B  的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。

A、      同步电压， B、控制电压， C、脉冲变压器变比。

4、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。

5、在一般可逆电路中，最小逆变角βmin选在下面那一种范围合理   A   。

 A、30º-35º，  B、10º-15º，  C、0º-10º，   D、0º。

四、问答分析题,（每题7分21分）

1、 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？

2、单结晶体管的特性曲线可以分为哪几段？

如果用一个二极管和两个电阻接成如下方式，请按对单结晶体管特性曲线进行研究的相同做法，设计试验电路，并作出它的Ie-Ue特性曲线。

1、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。

、

2、单结晶体管特性曲线可分为：

截止区、负阻区、饱和导通区。

 3、由下面单结晶体管的触发电路图画出各点波形。

五、计算题,（每题9分，18分）

1、一台工业炉原由额定电压为单相交流220∨供电，额定功率为10千瓦。

现改用双向晶闸管组成的单相交流调压电源供电，如果正常工作时负载只需要5千瓦。

试问双向晶闸管的触发角α应为多少度？

试求此时的电流有效值，以及电源侧的功率因数值。

π/2；    32.1A；     0.707；

2、 已知自耦变压器基本绕组为1-0，调整绕组1-3与1-2之间的匝数是1-0的10％。

试分析图示两组反并联晶闸管组成的电路，是如何实现在输入电压波动时，使输出电压∪0保持稳定？

通过对电压检测，实施对两组反并联晶闸管门极予以控制。

例如：

输入电压高于10%时，让VT1、VT2这组反并联的晶闸管的触发脉冲移到180°，使它不输出电压，而让VT3、VT4这组反并联晶闸管的触发脉冲移到0°，使他们分别在正负半周全导通时输出电压降低；当输入电压低于额定值10%时，让VT1、VT2这组反并联晶闸管的触发脉冲移到0°，使他们分别在正负半周全导通。

让VT3、VT4反并联晶闸管的触发脉冲移到180°使他们截止，从而使输出电压提高10%，达到稳定输出电压的目的。

《电工电子学》试卷B

一、填空题（29分）

1、双向晶闸管的触发方式有：

I+触发：

第一阳极T1接  正 电压，第二阳极T2接  负 电压；门极G接正电压，T2接  负 电压。

I-触发：

第一阳极T1接  正 电压，第二阳极T2接 负电压；门极G接负 电压，T2接 正电压。

Ⅲ+触发：

第一阳极T1接 负电压，第二阳极T2接正 电压；门极G接正电压，T2接 负电压。

Ⅲ-触发：

第一阳极T1接 负电压，第二阳极T2接 正电压；门极G接 负电压，T2接 正 电压。

2、由晶闸管构成的逆变器换流方式有  负载换流和  强迫（脉冲）换流。

3、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分为  有源 逆变器与 无源 逆变器两大类。

4、有一晶闸管的型号为KK200－9，请说明KK　快速晶闸管　；200表示表示　200A　，9表示　　900V　。

5、单结晶体管产生的触发脉冲是    尖脉冲 脉冲；主要用于驱动　小功率的晶闸管；锯齿波同步触发电路产生的脉冲为　强触发脉冲　脉冲；可以触发     大   功率的晶闸管。

6、一个单相全控桥式整流电路，交流电压有效值为220V，流过晶闸管的大电流有效值为15A，则这个电路中晶闸管的额定电压可选为

；晶闸管的额定电流可选为

。

二、判断题（２0分）对打（√），错打（×）

1、两个以上晶闸管串联使用，是为了解决自身额定电压偏低，不能胜用电路电压要求，而采取的一种解决方法，但必须采取均压措施。

 （  √ ）

2、逆变失败，是因主电路元件出现损坏，触发脉冲丢失，电源缺相，或是逆变角太小造成的。

     （  √）

3、  变流装置其功率因数的高低与电路负载阻抗的性质，无直接关系。

  （  √）

4、并联与串联谐振式逆变器属于负载换流方式，无需专门换流关断电路。

（ √  ）

5、触发普通晶闸管的触发脉冲，也能触发可关断晶闸管。

      （  ×  ） 

6、三相半波可控整流电路，不需要用大于60º小于120º的宽脉冲触发，也不需要相隔60º的双脉冲触发，只用符合要求的相隔120º的三组脉冲触发就能正常工作。

（ √ ）

7、变频调速装置是属于无源逆变的范畴。

    （  √ ）

8、有源逆变装置是把逆变后的交流能量送回电网。

   （   √）

9、双向晶闸管额定电流的定义，与普通晶闸管的定义相同。

     （ √ ）

10、用稳压管削波的梯形波给单结晶体管自激振荡电路供电，目的是为了使触发脉冲与晶闸管主电路实现同步。

    （   ×）

 三、问答题（21分）

1、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？

2、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？

3、实现正确触发的同步定相的方法步骤有哪些？

解：

1、 直流侧必需外接与直流电流Id同方向的直流电源E，其数值要稍大于逆变器输出平均电压Ud，才能提供逆变能量。

逆变器必需工作在β<90º（α>90º）区域，使Ud<0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。

 2、A:

触发信号应有足够的功率。

B：

触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。

C：

触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。

 3、A：

根据不同触发电路与脉冲移相范围的要求，确定同步信号电压us与对应晶闸管阳极电压之间的相位关系。

  B：

根据整流变压器TS的接法与钟点数，以电网某线电压作参考矢量，画出整流变压器二次侧也就是晶闸管阳极电压的矢量。

再根据A确定同步信号US与晶闸管阳极电压的相位关系，画出对应的同步相电压矢量和同步线电压的矢量。

  C：

根据同步变压器二次线电压矢量位置，定出同步变压器TS的钟点数和接法。

只需把同步变压器二次电压Usu、Usv、Usw分别接到VT1，VT3，VT5管的触发电路；Us（-U）、Us（-v）、Us（-w）分别接到VT4、VT6、VT2的触发电路，与主电路的各个符号完全对应，即能保证触发脉冲与主电路同步。

四、画图题（10分）

请利用六块锯齿波同步触发电路的X、Y控制端，来组成六路互相相差60°的双窄脉冲触发系统图，并画出其脉冲输出波形的相互关系图。

解：

五、计算题（20分）

在图示交流调压电路中，已知U2＝220V负载电阻RL＝10Ω，当触发角α＝90°时，计算RL吸收的交流电功率是多少？

并画出RL上的电压波形图。

导通区用阴影线表示。

2.4KW

《电力电子技术》试卷A

一、填空（30分）

1、为了减小变流电路的开、关损耗，通常让元件工作在软开关状态，软开关电路种类很多，但归纳起来可分为              与             两大类。

2、对异步电动机实施变频调速控制，通常的控制方式有                       、                    、                、                等四种。

3、PWM逆变电路的控制方法有             、             、            三种。

其中调制法又可分为                 、                 两种。

4、通常变流电路实现换流的方式有                  、                   、                       、                       四种。

5、在单相交流调压电路中，负载为电阻性时移相范围是            ，负载是阻感性时移相范围是               。

6、在电力晶闸管电路中，常用的过电压保护有               ；                ；                   ；                   和                   等几种。

7、提高变流置的功率因数的常用方法有                、                  、                    、                     几种。

8、目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有                、              、              、                  几种。

二判断题,（20分）（对√、错×）

 1、三相桥式半控整流电路，带大电感性负载，有续流二极管时，当电路出故障时会发生失控现象。

  （      ）

2、晶闸管并联使用时，必须采取均压措施。

  （      ）

3、供电电源缺相、逆变桥元件损坏、逆变换流失败等故障。

也会引起逆变失败。

（      ）

4、电压型逆变电路，为了反馈感性负载上的无功能量，必须在电力开关器件上反并联反馈二极管。

  （      ）

5、用多重逆变电路或多电平逆变电路，可以改善逆变电路的输出波形，使它更接近正弦波。

     （     ）

6、三相桥式全控整流电路，输出电压波形的脉动频率是150HZ。

（     ）

7、在普通晶闸管组成的全控整流电路中，带电感性负载，没有续流二极管时，导通的晶闸管在电源电压过零时不关断。

  （     ）

8、在桥式半控整流电路中，带大电感负载，不带续流二极管时，输出电压波形中没有负面积。

      （     ）

9、提高电力电子装置的工作频率，可以使电力电子装置的体积和重量减小。

 （     ）

10、无源逆变电路，是把直流电能逆变成交流电能，送给电网。

（     ）

三、选择题（10分）

1、在下面几种电路中，不能实现有源逆变的电路有哪几种                  。

  A、三相半波可控整流电路。

       B、三相半控整流桥电路。

C、单相全控桥接续流二极管电路。

 D、单相半控桥整流电路。

2、在有源逆变电路中，逆变角

的移相范围应选             为最好。

         A、

=90º∽180º，   B、

=35º∽90º， C、

=0º∽90º，

3、晶闸管整流装置在换相时刻（例如：

从U相换到V相时）的输出电压等于      。

         A、U相换相时刻电压uU，  B、V相换相时刻电压uV，

         C、等于uU+uV的一半即：

4、三相全控整流桥电路，如采用双窄脉冲触发晶闸管时，下图中哪一种双窄脉冲间距相隔角度符合要求。

请选择            。

5、晶闸管触发电路中，若使控制电压UC=0，改变      的大小，可使直流电动机负载电压Ud=0，使触发角α=90º。

达到调定移相控制范围，实现整流、逆变的控制要求。

A、      同步电压，   B、控制电压，    C、偏移调正电压。

四、问答题（20分）

1、根据下图简述升压斩波电路的基本工作原理。

（图中设：

电感L、与电容C足够大）

2、单相桥式半控整流电路，电阻性负载。

当控制角α=90º时，

画出：

负载电压ud、晶闸管VT1电压uVT1、整流二极管VD2电压uVD2，在一周期内的电压波形图。

 五、计算题（20分）

1、在图示升压斩波电路中，已知E=50V，负载电阻R=20Ω，L值和C值极大，采用脉宽调制控制方式，当T=40µs，ton=25µs时，计算输出电压平均值U0，输出电流平均值I0。

2、 三相桥式全控整流电路，U2=100V，带电阻电感性负载，R=5Ω，L值极大。

 当控制角α=60º时，求：

A、 画出ud、id、iVT1、的波形。

B、 计算负载平均电压Ud、平均电流Id、流过晶闸管平均电流IdVT和有效电流IVT的值。

《电力电子技术》试卷B

一、填空（每空1分，30分）

1、普通晶闸管的图形符号是            ，三个电极分别是 阳极A， 阴极K和  门极G  晶闸管的导通条件是  阳极加正电压，  阴极接负电压，门极接正向电压形成了足够门极电流时晶闸管导通      ；关断条件是   当晶闸管阳极电流小于维持电流IH时，导通的晶闸管关断   。

2、可关断晶闸管的图形符号是       ；电力场效应晶体管的图形符号是      

绝缘栅双极晶体管的图形符号是          ；电力晶体管的图形符号是         ；

3、单相交流调压在电阻性负载电路的移相范围在  0º—180º变化，在阻感性负载时移相范围在 φ—180º 变化。

4、变流电路的换流方式有    器件换流   、   电网换流  、   负载换流   、   强迫换流 等四种。

5、提高变流置的功率因数的常用方法有   减小触发角    、   增加整流相数    、   采用多组变流装置串联供电   、   设置补偿电容  。

6、绝缘栅双极型晶体管是以   电力场效应晶体管栅极为栅极 作为栅极，以    以电力晶体管集电极和发射极   作为发射极与集电极复合而成。

7、在电力晶闸管电路中，常用的过电流保护有   快速熔断器；    电路串电抗器； 过流时快速移相  ；和    直流快速开关等几种。

8、晶闸管的换相重叠角与电路的  触发角α 、   变压器漏抗XB 、    平均电流Id  、   电源相电压U2   等到参数有关。

二、判断题,（20分）（对√、错×）

1、半控桥整流电路，大电感负载不加续流二极管，电路出故障时可能会出现失控现象。

  （  √）.

2、采用两组反并联晶闸管变流桥的可逆系统，供直流电动机四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，那么另一组就工作在逆变状态。

   （  ×）

3、晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。

  （ × ）

4、逆变角太大会造成逆变失败。

  （×）

5、并联谐振负载的逆变器负载必须是呈电容性电路。

   （ √）

6、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。

   （  ×）

7、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。

 （ ×）

8、在单相全控桥电路中晶闸管的额定电压选取相电压U2。

   （ ×）

9、在三相半波可控整流电路中，输出电压波形的脉动频率为300Hz。

  （  ×）

10、变频调速实际是改变电动机内旋转磁场的速度，达到改变输出转速的目的。

（  √）

三、选择题（每题2分，10分）

1、三相半波带电阻性负载时，α为（　C　）度时，可控整流输出的电压波形处于连续和断续的临界状态。

A、0度。

B、60度。

C、30度。

D、120度。

2、在晶闸管触发电路中，改变（   B  ） 的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。

A、      同步电压，B、控制电压，C、脉冲变压器变比。

3、能够实现有源逆变的电路为 （   B  ） 。

A、三相桥式全控整流电路，       B、三相半控桥整流电路，

C、单相全控桥接续流二极管电路， D、单相半控桥整流电路。

4、下面哪种功能不属于变流的功能（　C　）

A、有源逆变　　　B、交流调压　　　C、变压器降压　　D、直流斩波

5、三相半波可控整流电路的自然换相点是（   B  ）

A、交流相电压的过零点；

B、本相相电压与相邻相电压正、负半周的交点处；

C、比三相不控整流电路的自然换相点超前30°；

D、比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°。

四、问答题（每题10分，20分）

1、 三相半波整流电路，将整流变压器的二次绕组均分为两段，每段的电动势相同，接成曲折接法。

其分段布置及矢量图如图所示，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？

解：

三相半波可控整流电路，当变压器二次绕组分成两组，按本题图示曲折接线，及矢量图所示。

变压器二次绕组中，同一相的两个绕阻的电流，方向相反大小相等，因而形成的磁通，方向也相反、磁通量大小也会相等。

这样变压器铁心中就不会存在直流磁通，自然就不会被直流磁化了。

2、PWM逆变电路的控制方法主要有哪几种？

简述异步调制与同步调制各有哪些优缺点？

解：

PWM逆变电路的常用控制方法有两种，一是计算法；二是调制法。

其中调制法又可分为两种，一是异步调制法；二是同步调制法。

通常异步调制法是保持载波频率不变，信号频率根据需要而改变时，载波比是变化的。

优点是：

信号频率较低时载波比较大，一周期内脉冲数较多，输出较接近正弦波。

缺点是：

正负半周脉冲数不相等，对称性差。

因此，希望采用较高的载波频率，以克服在信号频率较高时仍能保持较大的载波比。

同步调制时，保持载波比为常数，并在变频时使载波和信号波保持同步变化。

优点是：

信号波一周内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的，对称性好。

缺点是：

当逆变频率较低时，载波频率也很低，造成调制谐波不易滤除；逆变频率较高时，调制载波频率也过高，使开关器件的开关频率过高而难以承受。

3、什么是逆变失败？

逆变失败后有什么后果？

形成的原因是什么

解：

逆变失败指的是：

逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的器件末导通。

从而使逆变桥进入整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。

逆变失败后果是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件。

产生逆变失败的原因：

一是逆变角太小；二是出现触发脉冲丢失；三是主电路器件损坏；四是电源缺相等。

五、计算题（每题10分，20分）

1、指出下图中①～⑦各保护元件及VD、Ld的名称和作用。

解：

①星形接法的硒堆过电压保护；

②三角形接法的阻容过电压保护；

③桥臂上的快速熔断器过电流保护；

④晶闸管的并联阻容过电压保护；

⑤桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护；

⑥直流侧的压敏电阻过电压保护；

⑦直流回路上过电流快速开关保护；

VD是电感性负载的续流二极管；

Ld是电动机回路的平波电抗器；

2、三相桥式全控整流电路，Ld极大，Rd=4Ω，要求Ud从0—220V之间变化。

试求：

（1）      不考虑控制角裕量时，整流变压器二次相电压。

（2）      计算晶闸管电压、电流平均值，如电压、电流裕量取2倍，请选择晶闸管型号。

（3）      变压器二次电流有效值I2。

（4）      计算整流变压器二次侧容量S2

答案：

U2φ=94V；KP50—5；I2=44。

9A；S2=12。

66KVA。

《电力电子技术》试卷A

一、填空（30分）

1、双向晶闸管的图形符号是           ，三个电极分别是 第一阳极T1，  第二阳极T2   和   门极G     ；双向晶闸管的的触发方式有      I+ 、 I-   、 III+、  III       .。

2、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为   

U2    。

三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为   

U2  。

（电源相电压为U2）

3、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用   大于60º小于120º的宽脉冲   触发；二是用   脉冲前沿相差60º的双窄脉冲           触发。

4、在同步电压为锯齿波的触发电路中，锯齿波底宽可达   240º   度；实际移相才能达   0º-180 º   度。

5、异步电动机变频调速时，对定子频率的控制方式有   恒压频比控制、