山东建筑大学电力电子技术期末考试复习题.docx

电力电子技术一、单选题1、电阻性负载三相半波可控整流电路中，控制角的范围是(D)oA、30。150。B、 0。120。C、 15。125。D、0。150。2、已经导通的晶闸管被关断的条件是流过晶闸管的电流(B)oA、减小至擎住电流以下B、减小至维持电流以下C、减小至门极触发电流以下D、减小至5A以下3、直流斩波电路是一种(D)。A、DC/ACB、AC/ACC、AC/DCD、DC/DC4、下列电路中，不可以实现有源逆变的是(C)。A、三相桥式全控整流电路A、双向B、快速C、逆导D、光控3、变流电路产生有源逆变的条件之一是：要有直流电 动势，其极性需和晶闸管的导通方向一致，其值应（A） 变流器直流侧的平均电压。A、大于B、等于C、小于D、不等于4、将直流电压变为另一固定电压或可调电压的直流电, 这称为（C）。A、整流B、逆变C、直流-直流变流D、交流-交流变流5、凡是负载中电流相位（B）于负载电压的场合，都可 以实现负载换流。A、滞后B、超前C、等于D、不等于6、单相交流调压电路带阻感性负载（阻抗角为夕），稳 态时a的移相范围是（C）。A、 0夕B、 夕乃a兀7、把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，代替电路 中的机械开关，起接通和断开电路的作用，这就是（C）。 A、交流调功电路B、交流调压电路C、交流电力电子开关D、变频电路8、工程上使用较广泛的逻辑无环流可逆系统，以下说法 错误的是（A）。A、采用a=0配合控制B、不设置换流电抗器C、两组桥之间不存在环流D、两组桥在任何时刻只有一组投入工作9、下列不属于过电压保护措施的是（A）。A、直流快速断路器B、避雷器C、压敏电阻D、变压器静电屏蔽层10、在调制法中，当调制信号波为（C）时，所得到的就 是SPWM波形。A、锯齿波B、方波C、正弦波D、等腰三角波二、填空题1、交流调功电路和交流调压电路的电路形式完全相同，只 是（控制方式）不同。2、两个晶闸管串联，一般都会存在（电压）分配不均匀的问 题。在电力电子装置中，当需要同时串联和并联晶闸管时, 通常采用（先串后并）的方法。3、晶闸管刚从断态转化为通态就移除触发信号后，能维持晶 闸管导通所需的最小阳极电流，称为（擎住）电流。4、三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位 按相序依次互差（120° ）o5、常见的四种换流方式中，针对晶闸管而言的换流有（电网 换流）、（负载换流）和（强迫换流）。6、IGBT是复合型器件，它是由（GTR）和（电力MOSFET） 复合而成的电力电子器件。三、分析简答题1、什么是有源逆变？变流电路产生有源逆变的条件是什么？半控桥或有续流二极管的电路能否实现有源逆 变？答 将直流电转换为交流电，并且交流侧和电网连接，称为有源逆变。产生有源逆变的条件(1)要有直流电动势， 其极性需和晶闸管的导通方向一致，并且其值应大于变流器 直流侧的平均电压Ud； (2)要求晶闸管的控制角a >90。，使 得口 <0; (3)半控桥或者带续流二极管的电路不能实现有源 逆变。2、什么是电流型逆变电路？电流型逆变电路中的 开关器件是否需要反并联反馈二极管？为什么？。答 直流电源为电流源的逆变电路为电流型逆变电路；不需 要；当交流侧为阻感性负载时，因为反馈无功能量时直流电 流并不反向，所以不必接反馈二极管。3、在图示电路中，£值和。值极大，V的导通和关断时间分别为垢和/off,此电路是哪种斩波电路？媪上表示什么量？此电路能使输出电压高于电源电压的两个关键 原因是什么？LVD产丁”=E;vC= Mo R 答升压斩波电路；升压比；一是电感L储能之后具有使电 压泵升的作用，二是电容。可将输出电压保持住。4、PWM控制技术的重要理论基础是什么？其控制方式 有哪两种？下图是哪种PWM控制方式？答 面积等效原理；单极性PWM控制方式和双极性PWM控 制方式；双极性PWM控制方式。5、电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流。过电流分哪两种情况？写出三种过电流保 护措施。电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保 护措施是哪种？答过电流分为过载和短路两种情况；三种过电流保护措施：快速熔断器，直流快速断路器，过电流继电器 ;快速熔断器。1、如下图所示的单相半控桥整流电路，带电阻电感性负载,/d=U/H=13.5A答 4/ =0.9。2 l+c°s”=135V/vd二序二n.O2 A，vt= J?d=7.79A2、单相桥式全控整流电路，变压器二次侧电压有效值为。2, 带电阻电感性负载，其中U2=100V, R=5Q, £=oo, a=3O°。 要求：画出d、况，2的波形；整流输出平均电压1、平均电 流2d以及变压器二次侧电流有效值；考虑2倍安全裕量, 确定晶闸管的额定电压、额定电流。答U” =0.9。2 cos a = 77.94V U lI. = 15.59A = A"R.晶闸管承受的最大反向电压是后5=100后= 141.4(V) 考虑2倍安全裕量，晶闸管的额定电压为：Un = 2x141.4 = 282.8 (V)考虑2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为：/7 =上=11.024V2ITAV =-x2 = 14.04A就 1.573、三相半波可控整流电路，变压器二次侧电压有效值为。2, 带反电动势阻感性负载，电感L值极大。其中U2=200V, R=2Q, LB=2mH, a=60°, £=30V,要求：、NUA、4和 7的值。考虑2倍安全裕量，确定晶闸管的额定电压、额 定电流。分别在下图中用阴影画出在不考虑变压器漏感情 况下，当行60。和£=60。时输出电压质的波形。答Ud=l.17U2COsaAUd Ud=3XBgiUd = E + IdR解得，/” =37.83A,AU" = H.35V,Ud =128.35 V又cosa cos0 + /) =2 ixj在 U2=2AUd/Ud0=0.097即得出cos(60°+ Z)=0.403换流重叠角y=6.23°晶闸管承受的最大反向电压为602=2006=490 (V)考虑2倍安全裕量，晶闸管的额定电压为：Un = 2x490 = 980 (V)考虑2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为：/7 = 2 = 21.844,V3ITAV =-x2 = 27.82A就 1.57、单选题（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 ）oA、180°B、60°C、 360°D、120°2、a为（C ）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°B、60°C、30°D、120°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斩波。A、同步电压B、控制电压C、脉冲变压器变比D、整流变压器变比4、下列电路中，可以实现有源逆变的是（A ）。A、三相半波可控整流电路B、三相半控桥式整流电路C、单相桥式全控整流电路接续流二极管电路D、单相半控桥式整流电路5、在一般可逆电路中，最小逆变角8 min的合理取值范围为（A ）0A、30。35%B、10。15。C、0。10。D、0° 6、对于单相交交变频电路如下图，在13r4时间段内,P组晶闸管变流装置与N组晶闸管变流装置的工作状 态是（C ）oA、P组阻断，N组逆变B、N组阻断，P组逆变C、P组阻断，N组整流D、N组阻断，P组整流 7、以下换流方式不适用于晶闸管的换流方式为（A ）。A、器件换流B、负载换流C、强迫换流D、电网换流8、单相半控桥电感性负载 电路中，在负载两端并联一个续流二极管的作用是(B )oA、抑制温漂B、防止失控现象的产生B、三相半波可控整流电路C、单相桥式可控整流电路外接续流二极管D、单相全波可控整流电路5、三相桥式全控整流电路中，晶闸管可能承受的正反 向峰值电压(D)。A、272U2B、U2c、72 u2d、n U26、对于单相交交变频电路如下图，在t2t3时间段内，P组晶闸管变流装置与N组晶闸管变流装置的工作状 态是(B)oA、P组阻断，N组逆变B、N组阻断，P组逆变C、P组阻断，N组整流D、N组阻断，P组整流t2 t3 t4 t5C、增加晶闸管的导电能力D、增加输出电压的稳定性9、IGBT是一个复合型的器件，它是（B ）。A、GTR 驱动的 MOSFETB、MOSFET 驱动的 GTRC、MOSFET驱动的晶闸管D、MOSFET 驱动的 GTO10、在大功率晶闸管装置中，常用多个器件并联来承担 较大的电流。对于均流的措施，以下说法不正确的是（B ）oA、采用均流电抗器B、用RC并联支路C、用门极强脉冲触发D、选择特性参数尽量一致的器件二、填空题1、下列电力电子器件：GTR、晶闸管和IGBT,其中 （IGBT）是复合型器件，（GTR）是电平控制型器件，（晶闸 管）是脉冲触发型器件。2、大功率晶闸管装置中，常用多个器件（并联）连接来承 担较大的电流，这会存在（电流）分配不均匀的问题。3、带阻感负载的单相交-交变频电路，为避免两组变流器之 间产生（环流），两组变流电路在工作时不同时施加触发脉冲, 即一组变流电路工作时，封锁另一组变流电路的触发脉冲， 这种方式称为（无环流）工作方式。4、逆变角和控制角的计量方向相反，两者的关系是=（兀）o5、三相半波可控整流电路中，带阻感性负载时，当晶闸管 的控制角（a>30°）时，输出电压波形出现负值。6、各种电子设备需要多路不同的电压供电，需要专门设计 电源装置来提供这些电压，其中采用高频开关方式进行电能 变换的电源称为（开关电源）。三、分析简答题1、在单相桥式全控整流电路和三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻性负载、阻感性负载时，试求晶 闸管的移相范围分别是多少？答 电阻负载：单相桥式全控整流电路时晶闸管的移相范围0° 180° ；三相桥式全控整流电路时晶闸管的移相范围0° 120。；阻感性负载：单相全控桥和三相全控桥时晶闸管的 移相范围都是0°90° o2、电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过 电压和内因过电压。写出两个产生外因过电压的原因。此外， 写出三种过电压保护措施。答 两个产生外因过电压的原因：操作过电压和雷击过电压；三种过电压的保护措施：避雷器保护，用非线性元 件限制过电压的幅度，RC过电压抑制电路，电子保护电路。3、如下图所示单相交流调压电路，带电阻性负载，怎样控制晶闸管来调节输出电压的有效值？此电路中。角的 移相范围是多少？画出。=60°时输出电压和电流的波 形。VT.答通过控制触发延迟角a的变化可实现输出电压的有 效值的调节；此电路中a角的移相范围为0°180。；4、什么是载波比？根据载波和信号波是否同步及 载波比的变化情况，PWM调制方式有哪两种?答载波频率fc与调制信号波频率fr之比，即：N = g 同 r步调制和异步调制。5、图示为升压斩波电路，使输出电压高于电源电 压的两个关键原因是什么？电路中电感和电容的值很大，设V的开通时间为垢，关断时间为Zoff,写出输出电压平均值4和负载电流平均值To的表达式。答两个关键原因：一是电感L储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容可将输出电压保持住；U° oR、计算题1、单相半波可控整流电路带电阻性负载，U2= 200V,R=10Qo则 晶闸管的导通条件是什么？ a角的移相范围是多少？ 当1=60°时，求Ud、/d；并画出劭的波形。答 导通条件：（1）承受适当的正向阳极电压；（2）承受适当 的正向门极电压；。的移相范围是0°180° ； L = 0. 454 1 + c°s a = 67. 5/Id=WR =6.75A22、图示为单相桥式半 控整流电路，阻感性 负载，变压器二次侧 电压的有效值为。2, L=s,控制角为a。试求：什么是失控现象？此电路会不会发生失控现象？为什么?写出输出电压平均值Ud的表达式，并求Ud最大时。的值；当。二30。时，画出和/vd4的波形。答 当触发脉冲丢失或者触发角突然增加到180°时，由于 晶闸管没有正常的关断，导致输出波形为正弦半波，相当于 单相半波不可控整流电路时的波形；此电路不会发生失控现 象，因为晶闸管可正常关断，续流工作由VD3和VD4来实现% =0.92上山，为最大时。的值为0° '/2当。二30。时，劭和红4的波形如下:3、三相桥式全控整流电路，带阻感负载，L=8, r=ioq,/2=200V,当a=60。时，试求：当Lb=0hiH时，求和Id的值，并在下图中画出的波形；当LB=2mH时，求Ud、Ud、/d和y的值。为了保证三相桥式全控整流电路能够正 常的启动工作，常采用双窄脉冲触发，脉冲宽度一般为多少?答 当LB=OmH,。=60。时，有：Ud=2.34U2Cosa=234V/d=Ud=23.4A输出电压的波形为：当 Lb=2hiH, q=60。时，有：Ud = 2.34 UzcosaAr/dA/d=6Xb/口兀Id=UyR解方程组得：t/d=220.75 (V), Ud=0.6/d=13.25 (V), /d=22.08 (A)又cos a cosQ + y) 2 /d X b/a/6 U2=2AUd/UdO 20.05662即得出cos (60。+ /) =0.44338产 3.681换流重叠角20。30。7、只适用于全控型电力电子器件的换流方式为（A）。A、器件换流B、负载换流C、强迫换流D、电网换流8、把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，在每半 个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地 调节输出电压的有效值，这种电路称为（B）。A、交流调功电路B、交流调压电路C、交流电力电子开关D、变频电路9、调制法是把希望输出的波形作为调制信号，把接受 调制的信号作为载波，通过信号波的调制得到所期望 的PWM波形。通常采用（A）作为载波。A、等腰三角波B、方波C、矩形波D、正弦波10、采用（B）是电力电子装置中最有效、应用最广的 一种过电流保护措施。A、直流快速断路器B、快速熔断器C、过电流继电器D、过电流保护的电子电路二、填空题1、PWM控制就是对脉冲的（宽度）进行调制的技术，它的 重要理论基础是（面积等效原理）。2、在配合控制的有环流可逆系统中，为防止环流只流 经晶闸管而使电源短路，必须串入（环流电抗器）来限制环 流。3、根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路可 有三种控制方式：（频率调制型）、（脉冲宽度调制型）和（混 合型）。4、逆变角£是以£=0点作为计量起始点，由此向（左）方 计量。5、为了减小自身损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作 在（开关）状态。6、对于三相桥式全控整流电路，在整流电路合闸启动过程中 或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的 两个晶闸管均有脉冲。为此，可采用（单宽脉冲触发）和（双 窄脉冲触发）两种方法。三、分析简答题1、三相半波可控整流电路若其中一只晶闸管发生断路，电路会发生什么情况？若一只晶闸管发生短路，电路又会发 生什么情况？答 三相半波可控整流电路若其中一只晶闸管发生断路，输 出电压会出现缺相；若一只晶闸管发生短路，电路会由于相 邻相晶闸管的导通使两相绕组短接，出现短路事故。2、为什么交流调压电路感性负载时的触发脉冲必须用宽 脉冲或脉冲列？可文字或图示说明。答 两只晶闸管反并联的单相交流调压电路带感性负载，当 a小时若采用窄触发脉冲则会由于第一只晶闸管的导通使 和它反并联的管子没有正向阳极电压而无法导通，输出成了 单相半波可控整流电路的输出了。而采用宽脉冲或脉冲列触 发则经过几个脉冲后，输出波形将会和a 时一样。3、简述图示降压斩波电路的基本原理。答IGBT导通时，负载侧的输出电压等于直流侧电压E,当 IGBT关断时，负载经续流二极管续流，输出电压为0,故输 出电压Uo二aE。4、什么是SPWM波？它是基于什么原理实现的？可文字 或图示说明。答用一系列等幅不等宽，宽度按照正弦规律变化的脉冲等效正弦波为SPWM波，其基于冲量相等或面积等效原理。5、下图所示电路是单相电压型还是电流型逆变电路？采 用何种换流方式？负载上电压、电流波形为何形状？答电流型逆变电路，采用负载换流方式，负载上电流波形为 正负对称的矩形波，电压近似正弦波。计算题1、单相半波可控整流电路，带电阻性负载，5=220V,控 制角。=60° ,电阻H=10Q。求直流输出电压平均值、 直流输出电流平均值；画出此时 "d、id、VT 的波形。答 u = 0.45多工+ c0sa = 74.25V2/d=UJR=7.425A2、单相桥式全控整流电路，变压器二次侧电压有效值为。2, 带反电动势阻感负载，其中U2=nov, R=5Q, £=oo, £=30V, q=45 ° o 要求：画出劭、id、的波形；整流输出平均电压Ud、平均电 流7d以及变压器二次侧电流有效值；考虑2倍安全裕量, 确定晶闸管的额定电压、额定电流。【问答题】Ud = Q.9U2 cos a = 70VId= = SA = I2晶闸管承受的最大正反向电压是血5= 110后= 155.5 (V)（2分）的=5.66A, J2TAVTAV= -x2 = 7.2A 1.573、三相桥式全控整流电路，变压器二次侧电压有效值为。2,带电阻电感负载，电感L值极大。其中U2=200V, R=10Q,LB=lmH,a=60。，要求：Ud、AUd、4和 7 的值。考虑2倍安全裕量，确定晶闸管的额定电压、额定电流。分别在下图中用阴影画出在不考虑变压器漏感情况下，当a=60。和£=60。时输出电压d的波形。【问答题】答 Ud=2.34U2cosaAUdA/d=ud = idR解得，=22.72 A, /= 6.82V, = 227.2V又cos a cos + y) 2 /d X b/a/6 L/22AZ7d/t/dO0.029即得出cos(60° + Z) =0.471换流重叠角y=1.91°晶闸管可能承受的最大正反向电压为：6 02 = 200痣=490 (V)考虑2倍安全裕量，晶闸管的额定电压为：Un = 2x490=980 (V)考虑2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为：= 13.12A,ITAV ='-x2 = 16.71A1.57一、单选题1、下列属于电压控制型电力电子器件的是(D)。A、晶闸管B、GTOC、GTRD、电力 MOSFET2、(A)晶闸管可以认为是一对反并联联结的普通晶闸 管的集成。