电力电子技术试题20套答案.pdf

.-20 套答案第一套题答案！一、填空题共 8 小题，每空 1 分，共 20 分1、空 1 信息电子技术2、空 1 开关；空 2 开关3、空 1 载波比；空 2 同步；空 3 分段同步4、空 1 冲量；空 2 形状5、空 1 MOSFET；空 2 GTO；空 3 IGBT6、空 1；空 27、空 1 有源；空 2 无源8、空 1 VD1；空 2 V1；空 3 VD2；空 4 V2；空 5 VD1二、选择题共 10 小题，前 4 题每题 2 分，其余每题 1 分，共 14 分1、 B 2、 D 3、 C 4、 C 5、 D6、 A 7、 C 8、 B 9、 A 10、 B三、简答题共 3 小题，共 22 分1、 7 分晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流到达维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流以上。导通后的晶闸管管压降很小。 3 分使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值维持电流以下。其方法有二：1减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压； 2 分2增加负载回路中的电阻。 2 分2、 8 分(1) 直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压根本无脉动； 2 分(2) 输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同； 3 分(3) 阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反响的无功提供通道，逆变桥各臂并联反响二极管。 3 分3、 7 分1外部条件：要有一个能提供逆变能量的直流电源， 且极性必须与直流电流方向一致， 其电压值要稍大于 Ud； 2 分2 内部条件： 变流电路必须工作于 Rd，按大电感负载情况计算，三相全控桥式整流电路，相当于最小控制角min=0计算.整流变压器次级相电压U23 分Ud=2.34U2,，那么 U2=2202.3494(V)(2).计算晶闸管电压、电流值，如果电压、电流按裕量系数2 计算，选择晶闸管8 分晶闸管承受的最大峰电压为UV1m6U2 230.35(V)按裕量系数 2 计算，那么 U=230.252=460.5(V)，选额定电压 500V 晶闸管。 2 分IdUd220 55R4AIV1AR11Id50 16.733(A)3 分Id 31.75(A)IV113.优选-.-那么AV1EARIV131.75 20.21.571.573 分按裕量系数 2 计算，那么 20.22=40.4(A),选额定通态平均电流为50A 的晶闸管。(3). 计算变压器次级电流有效值I24 分I22Id 44.93(A)(4).计算整流变压器次级容量S23 分S2=3U2I2=39444.9=12661.8(VA)12.66(KVA)试卷参考答案及评分标准( 5 卷)课程名称：电力电子技术选课课号：适用专业/年级：抽命题人：考试方式：闭卷卷面总分： 100分一、填空题： 此题共 17 小题，每空 1 分，共 20 分1、空1 螺栓型；空2 平板型。 2、空1 1.52。 3、空1 阳极和门极同时承受正向电压。4、空 1 小于。 5、空 1 单向可控导电性。 6、空 1 控制角。 7、空 1 双窄脉冲。8、空 1 三相半波。 9、空 1 大于 300。 10、空 1 900。 11、空 1 降低。12、空 1 电网。 13、空 1 反极性。 14、空 1300350。 15、空 1 fc/fr。16、空 1 阻容电路。 17、空 1 脉冲宽度调制；空 2 频率调制；空 3 混合调制。二、选择题： 此题共 10 小题，每题 1 分，共 10 分1、 C 2、 B 3、 D 4、 A 5、 D6、 A 7、 A 8、 B 9、 C 10、 C三、问答题： 此题共 5 小题，共 25 分1、 5 分答：(1) 维持晶闸管导通的条件是阳极电流大于维持电流IH。 2 分(2) 要使晶闸管关断，必须去掉阳极正向电压，或者给阳极加反压，或者降低正向阳极电压，使通过晶闸管的电流小于维持电流IH。 3 分2、 5 分答：1)有与通流方向一致的直流电源，电路工作在逆变状态。 3 分 2不能实现有源逆变的电路有：半控桥电路，带续流二极管的电路。 2 分3、 5 分答：直流斩波电路是将直流电源的恒定直流电压通过电力电子器件的开关作用变换为可调直流电压的装置。 3 分UdUdU0tT toffoffT1 分降压斩波电路的表达式为：Uo oononE Etoffofftoffoff升压斩波电路的表达式为：1 分4、 5 分答：1触发电路输出的脉冲应具有足够大的功率； 1 分 2触发电路必须满足主电路的移相要求； 2 分.优选-.- 3触发电路必须与主电路保持同步。 2 分5、 5 分答：在正弦脉冲宽度调制SPWM中，把希望输出的波形称作调制信号； 2 分而对它进展调制的三角波或锯齿波称为载波信号； 2 分载波频率 fc 与调制信号频率 fr 之比，N= fc / fr 称为载波比。 1 分四、作图题： 此题共 2 小题，每题 10 分，共 20 分1 、2 、ud=120uu(a)0uvt2t3t1=60uwuut1UdEMt4uT1uuvuuwuvwuvuuwuuwvuuvuuw(b)t0五、计算题： 此题共 1 小题，共 15 分id(c)6 3140.2 62.8410Ld解：VT3VT1VT2VT3VT1t0负载为大电感，流过负载的电流可看为直线1 分1当=0 时，输出电压平均值为 220V由式Ud 2.34U2COS知U2220Ud 94V2.34COS2.342 分2由题知，UTn 2UTM 26 94 460V1 分故取额定电压 500V1 分IdUdRd55AIT1 分1Id 31.75A31 分IT(av) 2IT 40.45A1.571 分故取额定电流 50A1 分因此，选取晶闸管的型号为KP50-51 分I232Id 0.81655 44.9A31 分S2 3U2I2 39444.9 12.66KV.A1 分.优选-.-4PdUI 22055 12100W12100COS Pd 0.95612660S21 分5当触发脉冲距对应二次相电压波形原点1200 电度角时，Ud 已为 0。 2 分六、分析题： 此题共 1 小题，共 10 分答：U 相桥臂 VT1、VT4 之间的换流过程如以下列图示。1VT1 稳定导通如图 a，iT1=iA，C1 短路，C4 充电至电压 Ud。 1 分2触发 VT4 换流开场，C4 通过 L4、VT4 放电。如图 b1 分3Uc1 由零逐渐升到 Ud，如图 c1 分4换流过程完毕，如图d1 分主要特点：1每桥臂导电 180，同一相上下两臂交替导电，各相开场导电的角度差120 2 分2任一瞬间有三个桥臂同时导通2 分3每次换流都是在同一相上下两臂之间进展，也称为纵向换流2 分试卷参考答案及评分标准( 6 卷)课程名称：电力电子技术选课课号：适用专业/年级： 抽命题人：考试方式：闭卷卷面总分： 100分一、填空题： 此题共 17 小题，每空 1 分，共 20 分1、空 1 三；空 2 四；空 3 三。 2、空 1 阳极。 3、空 1 阳极电流下降到维持电流以下。4、空 1141.4A。 5、空 1 阻断。 6、空 1 换相重叠角。 7、空 1 1800。8、空 1 小于 300。 9、空 1 高。 10、空 1 并。 11、空 14.5V。12、空 1 负载。 13、空 1 电网。 14、空 1 反并联；空 2 穿插连接。15、空 1 辅助电路。 16、空 1 平均。 17、空 1 移相控制。二、选择题： 此题共 10 小题，每题 1 分，共 10 分1、 A 2、 D 3、 B 4、 B 5、 C6、 B 7、 D 8、 C 9、 A 10、 A三、问答题： 此题共 5 小题，共 25 分1、 5 分答：将交流电通过电力电子器件变换成大小可以调节的直流电的过程称为可控整流。 3 分可控整流主要利用了晶闸管的单向可控导电特性。 2 分2、 5 分答：1在逆变电路中，使电源瞬时电压与直流电源E 顺极性串联，出现很大的短路电流流过晶闸管与负载，称为逆变失败或逆变颠覆。 3 分2逆变失败的原因主要有：晶闸管损坏；触发电路不可靠或快速熔断器烧断； 电源缺相以及逆变角过小。 2 分3、 5 分答：输出电压可调范围：01.17U22 分最大移相范围：9001 分.优选-.-整流输出平均值Ud1.17U2COS2 分4、 5 分答：电流型变频器的直流环节是电感器，而电压型变频器的直流环节是电容器。 3 分电压型变频器不能工作于再生制动状态，因为电容两端电压不能跃变。 2 分5、 5 分答：PWM 控制技术是控制半导体开关元件的导通和关断时间比，即调节脉冲宽度的或周期来控制输出电压的一种控制技术。 2 分用正弦基波电压作为调制电压，对它进展调制的三角波称为载波电压，当正弦基波与三角波相交时，通过比拟二者之间的大小来控制逆变器开关的通断，从而获得一系列等幅不等宽正比于正弦基波电压的矩形波，这就是正弦脉宽调制方法SPWM 。 3 分四、作图题： 此题共 2 小题，每题 10 分，共 20 分1、 2、五、计算题： 此题共 1 小题，共 15 分解：1Ud 2.34U2COS 2.34X100X0.5 117V2 分IdUdRd117A1 分1 分故取额定电压 1200V1 分2由题知，UTn2 36U21078 1616VIT1IT 64.5 86.5AId 67.5AIT(av)1.5 231.572 分 2 分故取额定电流 100A1 分因此，选取晶闸管的型号为KP100-122 分I232Id 0.816117 95.5A33 分六、分析题： 此题共 1 小题，共 10 分答：如以下列图为从 VT1 到 VT3 之间的换流过程1换流前，VT1、VT2 稳定导通，电容 C13就是 C3 与 C5 串联后再与 C1 并联的等效电容被充电，左正右负；如图 a1 分2触发 VT3 导通，在 C1 充电电压下 VT1 承受反压关断；如图 b1 分3二极管换流；如图 c1 分4换相完毕。如图 d1 分电路的特点：(1) 直流侧串大电感，相当于电流源1 分(2) 交流输出电流为矩形波，输出电压波形和相位因负载不同而不同1 分(3) 直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管1 分(4) 电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多1 分.优选-.-(5) 换流方式有负载换流、强迫换流1 分(6) 根本工作方式是 120导电方式， 即每个臂一周期内导电120每时刻上下桥臂组各有一个臂导通，横向换流。 1 分试卷参考答案及评分标准( 7 卷)课程名称：电力电子技术选课课号：适用专业/年级：抽命题人：考试方式：闭卷卷面总分： 100分一、填空题： 此题共 14 小题，每空 1 分，共 20 分1、控制极 2、通态平均 3、 反向 4、大于 5、额定电流、额定电压等级 6、控制角 7、单宽脉冲、双窄脉冲 8 、共阴极组、共阳极组9、正 10、2U2 11、 大于 12、 触发电路、 晶闸管、 电源、 300350 13、电容 14、均压二、选择题： 此题共 10 小题，每题 1 分，共 10 分1、B 2、B 3、D 4、B 5、A 6、A 7、D 8、C 9、A 10、C三、问答题： 此题共 5 小题，共 25 分1、答：三相全控桥式整流电路采用6 只晶闸管构成，而三相半控桥式整流电路采用三只晶闸管和三只二极管构成； 2 分三相全控桥可以工作在有源逆变状态，而三相半控桥只能工作在整流状态； 2 分三相半控桥可能会出现失控现象，而全控桥不会。 1 分2、答：输出电压可调范围：01.17U22 分最大移相范围：9001 分整流输出平均值Ud1.17U2COS2 分3、答：1快速熔断器，在流过6 倍额定电流时熔断时间小于20ms2 分 2直流快速开关，动作时间只有2ms1 分 3电流检测和过电流继电器，开关动作几百毫秒。 2 分4、答：同步变压器接法为 Y5 接法。 5 分5、答：在正弦脉冲宽度调制 SPWM中，把希望输出的波形称作调制信号，而对它进展调制的三角波或锯齿波称为载波信号。 3 分载波频率 fc 与调制信号频率 fr 之比，N= fc / fr 称为载波比。 2 分四、作图题： 此题共 2 小题，每题 10 分，共 20 分1、 2、五、计算题： 此题共 1 小题，共 15 分解：1Ud 2.34U2COS 2.34X220X0.5 257.4V2 分IdUdRd 64.35A1 分.优选-.-2IdT11164.35 21.45AIId 37.15ATId3332 分2 分2Id 0.81664.35 52.54A31 分I23S2 3U2I2 322052.54 35.98KV.A2 分六、分析题： 此题共 1 小题，共 10 分答：由180导电型逆变器的工作原理可知，产生相序为U、V、W 的三相平衡输出电压，晶闸管应的触发导通顺序应按VT1VT2VT3VT4VT5VT6的顺序； 5 分假设使相序反向，那么触发导通顺序相反，为VT6VT5VT4VT3VT2VT1。 5分试卷参考答案及评分标准( 8 卷)课程名称：电力电子技术选课课号：适用专业/年级：抽命题人：考试方式：闭卷卷面总分： 100分一、填空题： 此题共 14 小题，每空 1 分，共 20 分1、阳极、阴极、控制极门极 2、23 3、阳极电压、 正向 4、70.7A 5、导通角导电角 6、2U2 7、600 8、小于 600 9、减小 10、有源 11、顺向 12、电容换流、电感换流 13、均压 14、同步环节、移相控制环节、脉冲形成与放大环节二、选择题： 此题共 10 小题，每题 1 分，共 10 分1、A 2、D 3、B 4、A 5、C 6、A 7、B 8、B 9、D 10、B三、问答题： 此题共 5 小题，每题 5 分，共 25 分1、答：在晶闸管可控整流电路的直流拖动中，当电流断续时，电动机的理想空载转速将抬高；机械特性变软，即负载电流变化很小也可引起很大的转速变化。2、答：在三相半波可控整流电路中，如果每只晶闸管采用独立的触发电路， 那么控制脉冲出现在自然换流点以前，电路将停顿工作；如果三只晶闸管采用同一个触发电路对共阴极连接 ，那么控制脉冲出现在自然换流点以前，电路仍然能正常换相，但此时的控制角较大，输出电压较低。3、答：共阳极组三只晶闸管轮流导通1200，其顺序是 VT4VT6VT2。所以，当 VT4 导通时，两端电压为零；当VT6 导通时，VT4 两端电压为线电压 uvu；当VT2 导通时，VT4 两端电压为线电压 uwu。4、答：5、答：功率晶体管(GTR)的平安工作区 SOA 由以下条曲线所限定：最高电压UceM、集电极最大.优选-.-电流 IcM、最大耗散功率 PcM 以及二次击穿临界限。四、作图题： 此题共 2 小题，每题 10 分，共 20 分1、2、五、计算题： 此题共 1 小题，共 15 分解： 1 Ud1.17U2COS由题知当 =0 时，出电压最大为 15V输U2Ud1.17COS1512.8V1.17COS2U1.17Ud29 0.615所以 =5303因为输出电最大值为130A，故I1.5 2T(AV )IT1.57 71.7 95.6A所以取额定电流 100A所以取额定电压 100VUTn2 36U22 3612.8 62.7 94V1Id 0.577130 75A3因此，晶闸管的型号可选为KP100-1I2 4六、分析题： 此题共 1 小题，共 10 分答：图示的有源逆变电路，只要增大角，就能加快电动机的制动过程，增大电枢电流。因为增大角后，将减小逆变电压，提高回路中的电压差，即增大电枢电流。当电枢电流增大后，换相重叠角会加大，但不会造成逆变失败。试卷参考答案及评分标准( 9 卷)课程名称：电力电子技术选课课号：适用专业/年级：抽命题人：考试方式：闭卷卷面总分： 100分一、填空题： 此题共 7 小题，每空 1 分，共 20 分1、空 1雪崩；空 2上升率 du/dt；空 3门极触发。2、空 1同步；空 2异步；空 3分段同步。3、空 1 20V。4、空 1输出平均电压降低；空2电压出现缺口；空 3 di/dt 减少；空 4整流电路工作状态增多。5、空 1器件换流；空 2电网换流；空 3负载换流；空 4强迫换流；空 5器件换流6、空 1过电压；空 2过电流；空 3缓冲电路保护。.优选-.-7、空 1负载并联续流二极管。二、选择题： 此题共 10 小题，每题 1 分，共 10 分1、 B 2、 C 3、 D 4、 B 5、 B6、 C 7、 B 8、 C 9、 A 10、 D三、问答题： 此题共 6 小题，每题 5 分，共 30 分1、 5 分答：三相半控桥式整流电路是把全控桥中共阳极组的3 个晶闸管换成整流二极管，其显著特点是共阴极组元件必须触发才能换流；共阳极元件总是在自然换流点换流。一周期中仍然换流 6次，3 次为自然换流，其余 3 次为触发换流，这是与全控桥根本的区别3 分 。改变共阴极组晶闸管的控制角 ，仍可获得 02.34U2 的直流可调电压。三相半控桥式整流电路只需三套触发电路、不需要宽脉冲或双脉冲触发、线路简单经济、调整方便。电路构造比三相全控桥更简单、经济，而带电阻性负载时性能并不比全控桥差。所以多用在中等容量或不要求可逆拖动的电力装置中2 分 。2、 5 分答：如果令交流调压器中的晶闸管在交流电压自然过零时关断或导通，那么称之为晶闸管交流开关1 分 。交流调压器中的晶闸管有两种控制方式：(1)相位控制在电源电压的每一周期，在选定的时刻将负载与电源接通，改变选定的时刻即可到达调压的目的，即相控方式2 分 ；(2)通-断控制将晶闸管作为开关，使负载与电源接通假设干周波，然后再断开一定的周波，通过改变通断的时间比到达调压的目的。有全周波连续式和全周波间隔式两种形式2 分 。3、 5 分答：在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反响的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反响二极管。当输出交流电压与电流的极性一样时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压与电流极性相反时，由反响二极管提供电流通道 3 分 。在电流型逆变电路中，直流电流极性是一定的，无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反响无功能量时，电流并不反向，依然经电路中的控开关器件流通，因此不需要并联二极管2 分 。4、 5 分答：组合变流电路是将某几种根本的变流电路AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/DC组合起来，以实现一定新功能的变流电路2 分 。开关电源通常采用交-直-交-直方式组合1 分 。由于开关电源采用了工作频率较高的交流环节，变压器和滤波器都大大减小，因此同等功率条件下其体积和重量都远小于相控整流电源。除此之外，工作频率的提高还有利于控制性能的提高。由于这些原因，在数百 KW 以下的功率范围内，开关电源正逐渐取代相控整流电源2 分 。5、 5 分答：电压源型变频器：交-直-交变频器中，直流局部采用大电容器滤波，理想情况下直流电压波形为一直线，可看作是一个内阻为零的电压源， 再经逆变器输出交流电压波形； 交-交变频器虽无滤波电容器，但是交流电源系统的阻抗很低。 2 分电流源型变频器：交-直-交变频器中采用大电感滤波， 其直流电流波形较平直， 可看作是一个电流源； 交-交变频器在输出端接有电抗器。 2 分两种类型变频器的区别在于滤波器形式的不同，于是在用途上也各不一样：电压源型变频器因电容器上的电压不能突变，所以对电压控制响应慢，对调整型负载动态响应慢，适于多台电动机同步运行的电源，且无快速加减速的负载；电流型变频器因滤波电感上的电流不能突变，虽对负载变化反响慢，但对系统调速的动态响应灵敏，因而适于单台变频器配用单.优选-.-台电动机的系统， 可满足快速起动、 制动和可逆运行的要求。 如果将不可控整流改成可控整流，还可实现电动机的回馈制动。 1 分6、 5 分从晶闸管开场承受正向电压起， 到触发脉冲出现时的电角度,称为触发延迟角； 移相触发就是改变晶闸管每周其导通的起始点即触发延迟角的大小， 到达改变输出电压,功率的目的。 移相触发的主要缺点是使电路中出现包含高次谐波的缺角正弦波, 在换流时刻会出现缺口毛刺， 造成电源电压波形畸变和高频电磁波辐射干扰。大触发延迟角运行时,功率因数较低3 分 。晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称导通角，导通角的最大值与电路的构造形式和负载性质有关2 分 。四、作图题： 此题 1 小题，共 10 分当负载为电阻时，ud 的波形如下： 5 分当负载为电感时，ud 的波形如下： 5 分五、计算题： 此题共 2 小题，每题 15 分，共 30 分1、 15解： 1ud、id 和 i2 的波形如以下列图： 5 分2整流输出平均电压Ud、电流 Id，变压器二次侧电流有效值I2 分别为Ud0.9 U2 cos0.9100cos3077.97(A)1 分Id (UdE)/R(77.9760)/29(A)2 分I2Id 9(A) 2 分3晶闸管承受的最大反向电压为：U2100141.4V流过每个晶闸管的电流的有效值为：IVTId 6.36A故晶闸管的额定电压为：UN(23)141.4283424V 2 分晶闸管的额定电流为：IN(1.52)6.361.5768A 3 分晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。2、 15 分.优选-.-5 分5 分5 分试卷参考答案及评分标准( 10 卷)课程名称：电力电子技术选课课号：适用专业/年级：抽命题人：考试方式：闭卷卷面总分： 100分一、填空题： 此题共 8 小题，每空 1 分，共 20 分1、空 1 答案=24 。2、空 1 答案螺栓式；空 2 答案平板式。3、空 1 答案触发；空 2 答案电源电压过零点。4、空1 答案浪涌电压；空2 答案操作过电压；空3 答案阻容吸收；空4 答案硒堆；空5 答案压敏电阻。5、空 1 答案自然换流；空 2 答案负载换流；空 3 答案强迫换流。6、空 1 答案最大可关断阳极电流IATO；空 2 答案电流关断增益off；空 3 答案强擎住电流 IL。7、空1 答案交流变直流整流 ；空2 答案直流变交流逆变 ；空3 答案直流变直流直流斩波 ；空 4 答案交流变交流。8、空 1 答案改变加到负载电路上的直流电压平均值的一种电力电子器件变流装置。二、选择题： 此题共 5 小题，每题 2 分，共 10 分1、 B 2、 D 3、 B 4、 B 5、 B三、问答题： 此题共 6 小题，每题 5 分，共 30 分1、 5 分答：在晶闸管阳极阴极之间加正向电压，门极也加正向电压，产生足够的门极电流Ig，那么晶闸管导通，其导通过程叫触发。关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。3 分实现关断的方式：1减小阳极电压。 2增大负载阻抗。.优选-.- 3加反向电压。2 分2、 5 分答：晶闸管变流器在逆变运行时，一旦不能正常换相，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器输出的平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败，或叫逆变颠覆。造成逆变失败的原因主要有：2 分触发电路工作不可靠。例如脉冲丧失、脉冲延迟等。晶闸管本身性能不好。在应该阻断期间管子失去阻断能力，或在应该导通时不能导通。交流电源故障。例如突然断电、缺相或电压过低等。换相的裕量角过小。主要是对换相重叠角估计缺乏，使换相的裕量时间小于晶闸管的关断时间。3 分3、 5 分答： 1触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠通电。2 分2触发脉冲应有足够的幅度。2 分3不超过门级电压，电流和功率定额，且在可能触发区域之间。1 分4、 5 分答：当流过晶闸管的电流大大超过其正常工作电流时，称为过电流。产生的原因有：1直流侧短路；2机械过载；3可逆系统中产生环流或者逆变失败；4电路中管子误导通及管子击穿短路等。5 分5、 5 分IGBT 驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻,GBT 是电压驱动型器件,IGBT 的驱动多采用专用的混合集成驱动器。1 分 GTR 驱动电路的特点是:驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿,并有一定的过冲,这样可加速开通过程,减小开通损耗,关断时,驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流,并加反偏截止电压,以加速关断速度。1 分 GTO 驱动电路的特点是:GTO 要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度,且一般需要在整个导通期间施加正门极电流,关断需施加负门极电流,幅值和陡度要求更高,其驱动电路通常包括开通驱动电路,关断驱动电路和门极反偏电路三局部。 2 分电力 MOSFET 驱动电路的特点:要求驱动电路具有较小的输入电阻,驱动功率小且电路简单。1 分6、 5 分PWM 控制就是对脉冲的宽度进展调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进展调制来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。1 分在采样控制理论中有一条重要的结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯蚌的环节上时,其效果根本一样,冲量即窄脉冲的面积。效果根本一样是指环节的输出响应波形根本一样。上述原理称为面积等效原理。1 分以正弦 pWM 控制为例。把正弦半波分成等份,就可把其看成是 N 个彼此相连的脉冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等,都等于/n,但幅值不等且脉冲顶部不是水平直 线而是曲线,各.优选-.-脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用一样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替 ,使矩形脉冲的中点和相应正弦波局部的中点重合,且使矩形脉冲和相应的正弦波局部面积(冲量)相等,就得到 PWM 波形。各 PWM 脉冲的幅值相等而宽度是按下弦规律变化的。根据面积等效原理,PWM 波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周,也可以用同样的方法得到 PWM 波形。可见,所得到的 PWM 波形和期望得到的正弦波等效。3 分四、计算题： 此题共 4 小题，每题 10 分，共 40 分1、 10 分解： 1解:Ud、Id、和 I2 的波形;如以下列图:4 分输出平均电压 Ud、电流 Id,变压器二次电流有效值I2 分别为 Ud=0.9U2cos=0.9100cos3077.97V IdUd/R=77.97/2=38.99(A) I2=Id=38.99(A)3 分晶闸管承受的最大反向电压为:2U2=1002=141.4(V) -考虑平安裕量，晶闸管的额定电压为: UN=(23)141.4=283424(V)具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。流过晶闸管的电流有效值为: IVT=Id/2=27.57(A)晶闸管的额定电流为:IN=(1.52)27.57/1.57=2635(A)具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。3 分2、 10 分解:=O 时的输出电压最大,为.优选-.- Uomax=此时负载电流最大,为1( 2U1sint) U10uo maxU1RR3 分 Iomax=因此最大输出功率为输出功率为最大输出功率的80%时,有:U12 Pmax=Uomax Iomax=R此时, Uo=0.8U1又由sin2 Uo=U12解得同理,输出功率为最大输出功率的50%时,有: Uo=0.5U1又由sin2 Uo=U12 904 分3、 10 分解: Ud, Id 和 IVT1 的波形如以下列图:.3 分优选-.-5 分Ud、Id、IdT 和 IVT 分别如下 Ud=1.17U2cos=1.17100cos60=58.5(V) IdUd/R=58.5/5=11.7(A) IdvT=Id/3=11.7/3=3.9(A) IVT=Id/3=6.755(A)5 分4、 10 分解：U2=220v 时(1cos1)2 Ud=0.45U21 分2Ud224 Cos=0.45U21=0.452201= 0.51 分11201=180120601 分Ud24电流平均值 Id=30A Rd=Rd=30=0.81 分UU2电流有效值 I =Rd=Rdsin2 2 83A421 分I83.4额定电流 IN1.57=1.57=53A.优选-.-额定电压 UN Udm=2U22 220 311V1 分1 sin22=0.3021 分功率因数 Cos=4电源视在功率 S1=U2I=22083.4 18.36KVA1 分U2=60v 时2141 IN 33.8A UN84.2Cos2 0.71 S2=3.18KVA2 分试卷参考答案及评分标准( 11 卷)课程名称：电力电子技术选课课号：适用专业/年级：抽命题人：考试方式：闭卷卷面总分： 100分一、填空题： 此题共 13 小题，每空 1.5 分，共 30 分1、空 1 答案半控型器件；空2 答案全控型器件。2、空 1 答案正向电压；空 2 答案触发信号。3、空 1 答案额定电流。4、空 1 答案 600A；空 2 答案普通晶闸管。5、空 1 控制角。6、空 1 答案 0150。7、空 1 答案 VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5；空 2 答案 VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT。8、空 1 答案将直流电变为交流电的过程。9、空 1 答案 3035。10、空 1 答案 0120；空 2 答案 090；空 3 答案 0180。11、空 1 答案绝缘珊型可控晶闸管。12、空 1 答案交流电源异常；空2 答案逆变角太小。13、空 1 答案ITaIm；空 2 答案ITIm2。二、问答题： 此题共 4 小题，每题 5 分，共 20 分1、 5 分答： 1晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流到达维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流以上。导通后的晶闸管管压降很小。 3 分2 使导通了的晶闸管关断的条件是： 使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值维持电流以下。其方法有二：a、减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压；.优选-.-b、增加负载回路中的电阻。2 分2、 5 分答： 1单相桥式全控整流电路大电感负载整流输出平均电压为2Ud202U2sin.td.t2 2U2cos 0.9U2cos2 分2其负载两端并接续流二极管是为了使交流电源电压进入负半周时， 由续流二极管续流， 使晶闸管关断，提高整流输出电压的平均值。整流输出平均电压为Ud 0.9Ud1 cos22 分3 单相桥式半控整流电路接大电感负载， 负载两端并接续流二极管的作用是为了防止失控现象的发生，保证整流电路的平安运行。整流输出平均电压亦为Ud 0.9Ud1 cos21 分3、 5 分答： 1逆变电路必须同时具备下述两个条件才能产生有源逆变：变流电路直流侧应具有能提供逆变能量的直流电源电势Ed， 其极性应与晶闸管的导电电流方向一致。3 分2变流电路输出的直流平均电压Ud 的极性必须为负 相对于整流时定义的极性 ，以保证与直流电源电势 Ed 构成同极性相连，且满足Ud90或90在电动机的运动，机车行驶下坡中。3 分3、 5 分答：由逆变可知，晶闸管半控桥式电路及具有续流二极管电路， 它们不能输出负电压Ud 固不能实现有源逆变。5 分4、 5 分答： 单结晶体管导通后,如果由电源通过电位器加到发射极的电流超过谷点电流单结晶体管就关不了。这时，单结晶体管只产生一个脉冲，尚能保持晶闸管工作，但是假设进一步减小电位器电阻，加大发射极电流，那么在同步电源的梯形波上升前沿发射极就与基极直通，电容冲不上电，不能发出触发脉冲，晶闸管就全关断了。5 分三、计算题： 此题共 2 小题，共 18 分解：以知 U2=220V，Id=10A，Rd=5，L=0.2H，l=3.140.2=62.8ud udR IdRd10A5 50Vudu2 50220 0.2272 分2 分ItIDR18090.Id10 5A236018090.Id10 806A23602 分2 分2 分晶闸管电流有效值 IT=5A，续流二极管的电流有效值IDR=8.6A四、作图题： 此题共 3 小题，共 20 分15 分1 分2 分2 分27 分1 分3 分3 分38 分1 分五、分析题： 此题共 1 小题，共 10 分换流过程：2 分2 分3 分.优选-.-1.C3、C5 充电。2.晶闸管换流。3.二极管换流。4.正常运行。电路中每一个晶闸管导通1800、关断 1800，换流在各自桥内进展，6 个管子触发导通的次序依次为 VT1VT6,触发间隔为 60 度。4 分第一区间 VT1、 、VT6 同时导通。0.5 分第二区间 VT1、VT2、同时导通。0.5 分第三区间 VT2、VT3、同时导通。0.5 分第四区间 VT3、VT4、同时导通。0.5 分第五区间 VT4、VT5、同时导通。0.5 分第六区间 VT5、VT6、同时导通。0.5 分循环导通，那么在每一向得到按正弦规律变化的电压。改变管子的导通时间和顺序就可一得到不同频率和电压的三相交流电。3 分六、分析计算题： 此题共 2 小题，共 20 分110 分图 a 打斜线局部为 ud 的波形。1 分 Ud=322362 U2 sint d(t)=0.274 U23 分晶闸管 VT1两端电压波形 如图 b 打斜线局部所示。VT1、VT2、VT3均不导通时，VT1承受 U相相电压，当 VT1、VT2导通时，VT1 管承受线电压。 3 分3 分210 分根据晶闸管工作原理分析，波形门极触发电压ug是正弦波，但半波被 VD 截去，当它的瞬时值超过晶闸管UGT时，晶闸管因承受正向阳极电压而导通，随着电位器阻值的变化，ug幅值变化，晶闸管导通的时刻也在发生改变，到达调光的目的。4 分开关 Q 翻开时，可以调光；开关Q 闭合时晶闸管 VT 不导通，灯不亮。用 RP 调节延迟角亦即调节输出电压，控制灯光亮暗。当 RP 阻值增大时，ug 幅值减小，控制角增大，当 RP 增大到某一值，对应的 ug 电压最大值.优选-.-等于门极触发电压 Ugt 时，最大，最小，由图分析，可得出 min=/2。VD 的作用是保护门极。当Q 闭合时，也有极微弱的电流流过灯泡，但灯不会亮，原因是RP 一般为几百千欧，所以 Q 闭合，可以认为灯不亮。6 分试卷参考答案及评分标准( 13 卷)课程名称：电力电子技术选课课号：适用专业/年级：抽命题人：考试方式：闭卷卷面总分： 100分一、选择题： 此题共 10 小题，每题 1 分，共 10 分1、 B 2、 D 3、 C 4、 B 5、 B 6、 C 7、 C 8、 C二、判断题正确打，错误打 ： 此题共 8 小题，每题 1 分，共 8 分1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 三、问答题： 此题共 2 小题，共 10 分1、 6 分答： 1反电动势负载电路中晶闸管的额定电流大一些。 因为当控制角为时，电阻性负载时，晶闸管的导通角-。1 分2而反电动势式负载时，当小于不导电角时， -2；当大于不导电角时，晶闸管的导通角-。2 分3所以，反电动势负载时的波形系数Kf1 大于电阻性负载时的波形系数Kf2。当负载电流平均值相等的条件下，反电动势负载时的晶闸管电流的有效值大于电阻性负载时的晶闸管电流的有效值。因此，反电动势负载晶闸管的额定电流大一些。3 分2、 4 分答： 1由于变压器漏感和线路电感等因素的影响，晶闸管的换流换相不能瞬时完成，均需一定的时间即换相重叠角所对应的时间。2 分2如果逆变角R时，那么eRL1id 03 分六、分析并画图题： 此题共 1 小题，共 15 分6 分VD1VD4 和 V1 组成同步电压过零检测环节，同步电压 us经外接电阻 R1 加到 15，16 端。当us过零时 V1 截止，V2 也随之截止，V3 导通，使下面稳压管V 击穿约38V ，V4 随之导通,并使外接电容 C1 充电到近似稳压值。完毕时，因同步