大学科目《电力电子技术》模拟试卷和答案（5套）.docx

电力电子技术模拟试题1（开卷,时间：120分钟）（所有答案必须写在答题纸上）一、填空题（40分，每空1分）.电力电子器件是直接用于 电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。1 .主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担 的电路。2 .电力电子器件一般工作在 状态。3 .电力电子器件组成的系统，一般由 三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加 O 5.按照器件能够被控制的程度，电力电子器件可分为以下三类：6 .按照驱动电路信号的性质，电力电子器件可分为以下分为两类:和.电力二极管的工作特性可概括为 o7 .电力二极管的主要类型有 o.普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高，一般为 Hz以 下的整流电路。其反向恢复时间较长，一般在 以上。8 .快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较长，一般在 以下。1L肖特基二极管的反向恢复时间很短，其范E般在之间。12 .在如下器件：电力二极管（PowerDiode）晶闸管（SCR）、门极可关断晶 闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）绝缘 栅双极型晶体管（IGBT）中， 属于不可控器件的是，属于半控型器件的是，属于全控型器件的是;属于单极型电力电子器件的有,属于双极型器件的有,属于复合型电力电子器件得有 ;在可控的器件中，容量最大的是，工作频率最高的是,属于电压驱动的是,属于电流驱动的是 o13 .在正弦波和三角波的自然交点时刻控制开关器件的通断,这种生成SPWM取晶闸管的安全裕量为2倍，则晶闸管额定电压不低于：2X311V=622Vo2 .下图所示Boost变换器，输入电源电压E=30V,输出电压被控为恒值 uo=60V,开关 V 的频率 fs=20kHz,电流 I°max=20A,电流 Iomin=2A。1)L值和C值极大时，采用脉宽调制控制方式，求开关V的导通占空比及在 1个开关周期中的导通时间。并画出此时流过器件V的电流iy以及流过二极管D的电流ip的波形。2)要求变换器工作时电感电流连续，求最小升压电感L值及输出电压纹波小于1%时的滤波电容C。解：1）首先计算升压比：M = - = 2 n o = 0.5E 1-aTon = " = 0.5 * 1 / / = 0.5 / 20000 = 25us2）为保证电流连续，应使电感临界连续电流小于最小负载电流，即prooV , 一/。M二招。（1 。） <，mn，则最小电感值为：£>歹27。（1一1 ominJ代入参数可算出最小电感值为：“L > % a（l- a）2 =0.5 * 0.5? = 9.4 * 10-5 乩27O . /2*2*20000电压纹波小于1%,即，（/zy0 SA% =/0 <60*l%=>C >7.=*20 = &0 Cf 00.6/ Omax 0,6*200003 .设下图中半周期的脉冲数是5,脉冲幅值是相应正弦波幅值的两倍，试按面 积等效原理计算脉冲宽度。由对称知:解：设正弦波幅值为 则脉冲幅值为 设脉冲宽度为根据面积等效原理:71 »Um2Umx.(z = l,2,3,4,5)Um sin td(t) = 2Umx1 n 玉=0.0952 F 53万Um sin td(Ot) = 2Umx2 n / = 0.250Um sin td(t) = 2Umx3 n % = 0-309 r工4 %2 0.250%5 = % = 0.095电力电子技术模拟试题2 （开卷,时间：120分钟）（所有答案必须写在答题纸上）一、填空题（40分，每空1分）GTO的 结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。1. GTO的开通控制方式与晶闸管相似，但是可以通过在门极 使其关断。2. GTO导通过程与普通晶闸管一样，只是导通时饱和程度，导通时管 压降 OGTO最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最大值/GM之比称为,该值一般很小，只有 左右，这是GTO的一个主要缺点。3. GTR导通的条件是：且 o在电力电子电路中GTR工作在开关状态，在开关过程中，在 区和区之间过渡时，要经过放大区。4. 电力MOSFET导通的条件是：且 o电力MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输 出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的、前 者的饱和区对应后者的、前者的非饱和区对应后者的。5. 电力MOSFET的通态电阻具有 温度系数。1 0.IGBT是由 和 两类器件取长补短结合而成的复合器件.PWM控制的理论基础是 原理，即 相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。H.根据“面积等效原理”，SPWM控制用一组 的脉冲（宽度按规律变化）来等效一个正弦波。12 .PWM控制就是对脉冲的 进行调制的技术；直流斩波电路得到的PWM波是等效 波形，SPWM控制得到的是等效 波形。13 .PWM波形只在单个极性范围内变化的控制方式称 控制方式,PWM波形在正负极性间变化的控制方式称 控制方式，三相桥式PWM型逆变电路采用 控制方式。14.SPWM波形的控制方法：改变调制信号与的 可改变基波幅值；改变调制信号ur的 可改变基波频率；15 .得到PWM波形的方法一般有两种，即 和，实际中主要采用 。16 .根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况,PWM调制方式可分为和。一般为综合两种方法的优点,在低频输出时采用 方法，在高频输出时采用 方法。二、简答题（20分，每题2分）.什么是电力电子技术？1 .电能变换电路的有什么特点？机械式开关为什么不适于做电能变换电路中 的开关？2 .电力电子变换电路包括哪几大类？3 .电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没 有反馈二极管？4 .什么是电流跟踪型PWM变流电路？采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器 有何特点？采用三角波比较方式电流跟踪型逆变电路有何特点？5 .什么是PWM整流电路？它和相控整流电路的工作原理和性能有何不同？6 .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？8.IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点？9说明电力电子装置中产生过电压和过电流的原因。各举出3种常用的过电压 和过电流保护措施，画出它们的配置简图，并说明其工作原理。10.试画出间接直流变流电路的结构并简述采用这种结构的原因。三、画图题（10分）.下图所示的单相全桥逆变电路工作于双极性SPWM模式。设载波比N=9要求: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。信号波载波电路四、计算题（30分，每题10分）L流经晶闸管的电流波形如下图所示，其电流最大值为Im。试计算电流波形的平均值、有效值。若取安全裕量为2,问额定电流为100A的晶闸管，其允许 通过的电流平均值和最大值为多少?0 工 K1 .三相桥式全控整流电路带电阻负载工作，设交流电压有效值U2=400V,负 载电阻Rd=10Q,控制角a= 7t/2rad,试求：（1）输出电压平均值Ud； （2） 输出电流平均值Ido3.桥式可逆斩波电路如题下图所示，电机为正向电动状态。当电机处于低速轻载运行状态（即负载电流较小且正负交变），完成下题： 采用双极型控制方式时，画出VIV4驱动信号的波形，负载上电压和电流的 波形；并在此基础上结合电流波形说明在一个周期内的不同区段上负载电流的 路径以及在该区段内电机的工作状态。电力电子技术模拟试题2 （开卷,时间：120分钟）（所有答案必须写在答题纸上）一、填空题（40分，每空1分）. GTO的多元 结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。1 . GTO的开通控制方式与晶闸管相似，但是可以通过在门极施加负的脉冲电 流使其关断。2 . GTO导通过程与普通晶闸管一样，只是导通时饱和程度较浅,导通时管压降 增大。3 . GTO最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最大值7GM之比称为电流关断增益,该值一般很小，只有 5 左右,这是GTO的一个主要缺点。4 .GTR导通的条件是：集电极承受正电压（NPN型）且 基极施加驱动电流。5 .在电力电子电路中GTR工作在开关状态，在开关过程中，在截止区和 饱和区之间过渡时，要经过放大区。6 .电力MOSFET导通的条件是：漏源极间加正电源且在栅源极间加正电压Ugs，且大于开启 电压。7 .电力MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的截止区、前者 的饱和区对应后者的放大区、前者的非饱和区对应后者的放大区。8 .电力MOSFET的通态电阻具有温度系数。101GBT是由MOSFET和 GTR两类器件取长补短结合而成的复合器件9 .PWM控制的理论基础是面积笠效 原理，即冲量相等而形状不同的窄脉冲 加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。10 .根据“面积等效原理”，SPWM控制用一组等幅不等宽的脉冲（宽度按正弦 规律变化）来等效一个正弦波。11 .PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术；直流斩波电路得到的PWM 波是等效直流波形，SPWM控制得到的是等效正弦波形。12 .PWM波形只在单个极性范围内变化的控制方式称单极性控制方式，PWM 波形在正负极性间变化的控制方式称双极性控制方式,三相桥式PWM型逆变 电路采用双极性控制方式。13 .SPWM波形的控制方法：改变调制信号Ur的幅值可改变基波幅值；改变调制信号ur的频率可改变基波频率；.得到PWM波形的方法一般有两种，即计算法和调制法,实际中主要采用 调制法。15 .根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为回 步调制和异步调制。一般为综合两种方法的优点，在低频输出时采用异步调制 方法，在高频输出时采用同步调制方法。二、简答题（20分，每题2分）.什么是电力电子技术？答：电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，使用电力电子器件对电能进 行变换和控制的技术。1 .电能变换电路的有什么特点？机械式开关为什么不适于做电能变换电路中 的开关？答：电能变换电路在输入与输出之间将电压、电流、频率、相位、相数中的一 相加以变换。 电能变换电路中理想开关应满足切换时开关时间为零，使用 寿命长，而机械开关不能满足这些要求。2 .电力电子变换电路包括哪几大类？答：交流变直流整流；直流变交流逆变；直流变直流斩波； 交流变交流交流调压、变频。3 .电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没 有反馈二极管？答：电压型逆变电路中反馈二极管是为了给交流侧向直流侧反 馈的无功能量提供通道。电流型逆变电路中反馈无功能量时直流电流并不反 向，因此不并联二极管。4 .什么是电流跟踪型PWM变流电路？采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器 有何特点？采用三角波比较方式电流跟踪型逆变电路有何特点？答：电流跟踪 型PWM变流电路是把希望输出的电流波形作为指令信号，把实际电流波形作为 反馈信号，通过两者的瞬时值比较来决定逆变电路各功率开关器件的通断，使 实际的输出跟踪指令信号变化。滞环比较方式的电流跟踪型变流器有何特点：硬件电路简单；属于实时控制方式，电流响应快；不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波分量；和计算法及调制法相比，相同开关频率时输出电流中高次谐彼含量较多； 属于闭环控制。三角波比较方式电流跟踪型逆变电路有何特点：开关频率固定，等于载波频率，高频滤波器设计方便。为改善输出电压波形，三角波载波常用三相三角波载波。和滞环比较控制方式相比，这种控制方式输出电流所含的谐波少。5 .什么是PWM整流电路？它和相控整流电路的工作原理和性能有何不同？ 答：PWM整流电路是把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路中。与相控 相比，PWM整流功率因数高，输入电流中的谐波含量少，更接近正弦。6 .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？ 答：最高输出频率是电网频率的1/21/3,制约输出频率提高的因素是：电压 波形的畸变以及由此产生的电流波形的畸变、转矩脉动、电流死区和电流断续。8.IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点？答：IGBT:电压驱动性器件，要求驱动电路具有较小的输出电阻。关断时施加 一定幅值的负驱动电压。GTR:开通驱动电流应使其处于准饱和状态。关断时施加负极基电流。GTO:开通触发脉冲的前沿幅值和陡度要高，关断触发脉冲的前沿幅值和陡度 要更高。导通期间施加正门极电流，关断后施加一定幅值的负驱动偏压。MOSFET:与IGBT基本相同，只是使其开通的栅源间驱动电压一般10-15V.9说明电力电子装置中产生过电压和过电流的原因。各举出3种常用的过电压 和过电流保护措施，画出它们的配置简图，并说明其工作原理。答：产生过电压的原因有：操作过电压、雷击过电压、换相过电压和关断过 电压。常用的过电压保护措施：阀器件换相过电压抑制用RC电路、阀器件关断过电 压抑制用RCD电路、压敏电阻过电压抑制器。产生过电流原因：电力电子电路运行不正常或发生故障。常用的过电流保护措施：快速熔断器、直流快速断路器、过电流继电器。快速 熔断器作为短路时的部分区段保护、直流快速断路器整定在电力电子电路动作 之后实现保护。波形的方法称，实际应用中，采用 来代替上述方 法，在计算量大大减小的情况下得到的效果接近真值。14 .正弦波调制的三相PWM逆变电路，在调制度a为最大值1时，直流电压 利用率为，采用 波作为调制信号，可以有效地提高直流电 压利用率，但是会为电路引入 O.PWM逆变电路多重化联结方式有 和，二重化后, 谐波地最低频率在 3 c附近。15 .从电路输出的合成方式来看，多重逆变电路有串联多重和并联多重两种方 式。电压型逆变电路多用 多重方式；电流型逆变电路多采用 多 重方式。16 .PWM跟踪控制法有 方式、方式和 方式三种方式；三种方式中，高次谐波含量较多的是式；三种方式中，高次谐波含量较多的是方式，用于对谐波和噪声要求严格的场合的是方式。二、简答题（16分，每题2分）.隔离型Buck变换器在正常工作时为什么要设定最大占空比?1 .为什么反激式变换器不能在空载下工作？2 .逆变电路多重化的目的是什么？如何实现？串联多重和并联多重逆变电路 各用于什么场合？3 .多电平逆变电路的优点是什么？适用于什么场合？4 .使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？5 .什么是逆变失败？如何防止逆变失败？6 .晶闸管的触发电路有哪些要求？7 .GTO与GTR同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些 异同？三' 画图题（14分）10.试画出间接直流变流电路的结构并简述采用这种结构的原因。答：采用这种结构较为复杂的电路来完成直流直流的变换有以下原因：输出端与输入端需要隔离。某些应用中需要相互隔离的多路输出。输出电压与输入电压的比例远小于1或远大于Io交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤波电感、滤波电容的体积和重量O直眸II 交蓬直眸II 交蓬变压器交流一整流脉动直壁 电路滤波器间接直流变流电路的结构三、画图题（10分）1 .下图所示的单相全桥逆变电路工作于双极性SPWM模式。设载波比N=9 要求：在题图4-3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U0的波形。四、计算题（30分，每题10分）L流经晶闸管的电流波形如下图所示，其电流最大值为Im。试计算电流波形的平均值、有效值。若取安全裕量为2,问额定电流为100A的晶闸管，其允许 通过的电流平均值和最大值为多少？2 .解：设电流波形最大值为1/T X平均值为？ Id = - 7(0 = L Sin Ode = (cos- com) * =二L=0.24IT*°2*3327 47有效值为：跖效=24=/生£】/-3 g* = 0.45y 1V L71 3y 10 10/若安全裕量2,则与)=100/2= 50Ap%效=1.57%(心)=1.57x50 = 78.54允许通过的电流最大值:允许通过的电流平均值:允许通过的电流最大值:允许通过的电流平均值:卫=175月10.45 r心=0.24x175 =4242.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作，设交流电压有效值U2=400V,负 载电阻Rd=10Q,控制角a=7t/2rad,试求：(1)输出电压平均值Ud； (2) 输出电流平均值Ido解：兀5Ud = 2.34。2 1 + cos(6Z + -) = 2.34x 400 x(l + cos =)=125.4 V 36I. = " = 12.54ARd3.桥式可逆斩波电路如题下图所示，电机为正向电动状态。当电机处于低速轻载运行状态（即负载电流较小且正负交变），完成下题： 采用双极型控制方式时，画出VIV4驱动信号的波形，负载上电压和电流的 波形；并在此基础上结合电流波形说明在一个周期内的不同区段上负载电流的 路径以及在该区段内电机的工作状态。UGE1UGE4 IUGE2UGE3 IUoEUot-Ei。a2 !3: 42 !3: 41段段段段阶阶阶阶电动，VI, V4导通L放电，VD1, VD4导通 反接制动，V2, V3导通 回馈制动，VD2, VD3导通电力电子技术模拟试题3 （开卷,时间：120分钟）（所有答案必须写在答题纸上）一、填空题（20分，每题1分）1 .直流斩波电路完成的是直流到 的变换。2 .直流斩波电路中最基本的两种电路是电路和 电路。3 .斩波电路有三种控制方式：、和 o其中最常用的控制方式是：4 .脉冲宽度调制的方法是：不变，时间变化，即通过导通占空 比的改变来改变变压比，控制输出电压。5 .脉冲频率调制的方法是:时间不变，变化，导通比也能发生变化，从而达到改变输出电压的目的。该方法的缺点是:化，从而达到改变输出电压的目的。该方法的缺点是:的变化范围有限。输出电压、输出电流中的限。输出电压、输出电流中的定，不利于滤波器的设计。6 .降压斩波电路中通常串接较大电感，其目的是使负载电流 o.升压斩波电路使电压升高的原因：电感L，电容C。7 .升压斩波电路的典型应用有 和 等。8 .升降压斩波电路和Cuk斩波电路呈现升压状态的条件是开关器件的导通占 空比为;呈现降压状态的条件是开关器件的导通占空比为二、简答题（20分，每题2分）1 .复合斩波电路中的电流可逆斩波电路和桥式斩波电路在拖动直流电动机 时，均能实现负载电流可逆的要求，那么二者有什么区别？2 .多相多重斩波电路有何优点？3 . T型可逆斩波电路与H型可逆斩波电路相比各有何优缺点？4 .桥式可逆斩波电路的两种控制方式，即双极式和单极式，各有何优缺点？5 .什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点。6 .在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时 的整流电压波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其它晶闸管受什么影 响？7 .整流电路多重化的主要目的是什么？8 .变压器漏感对整流电路有何影响？9 .交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？10 .单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同？三、回图题（10分）.画出RCD型缓冲电路的结构，并说明有、无缓冲电路时，器件关断时各应 按照那条负载线转移，标出转移的方向，并说明理由。四、计算题（50分）.下图中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均 为hn,试计算各c）图波形的电流平均值巾3与电流有效值13。如果不考虑安 全裕量，问100A的晶闸管能送出的最大平均电流13为多少？这时，相应的电 流最大值1m3为多少？ （1。分）a）b）c）题图1-43晶闸管导电波形"1 .下图所示的升压斩波电路中，已知E=50V, L值和C值极大，R=20Q,采 用脉宽调制控制方式，当T=40us, ton=30us时。（20分）1）画出输出电压no,输出电流io,流过器件V的电流iv以及流过二极管VD的电流iyD°2）计算输出电压平均值Uo,输出电流平均值Io,器件V上的平均电流Iv，及二极管VD上的平均电流IVD0L.桥式可逆斩波电路如下图所示，电机为正向电动状态。V1J k VD0Lr>r>rWo当电机处于低速轻载运行状态（即负载电流较小且正负交变），完成下题：单极同频控制方式时，画出VIV4驱动信号的波形，负载上电压和电流的波 形；并在此基础上结合电流波形说明在一个周期内的不同区段上负载电流的路 径以及在该区段内电机的工作状态。（20分）电力电子技术模拟试题3 （开卷,时间：120分钟）（所有答案必须写在答题纸上）一、填空题（20分，每题1分）.直流斩波电路完成的是直流到另二固定电压或回调电压的直流电的变换。1 .直流斩波电路中最基本的两种电路是降压新波电路和升压新波_电路。2 .斩波电路有三种控制方式：脉冲宽度调制、脉冲频率调制和混合型。其中最 常用的控制方式是：脉冲宽度调制。3 .脉冲宽度调制的方法是：周期 不变,导通 时间变化,即通过导通占空 比的改变来改变变压比，控制输出电压。56.脉冲频率调制的方法是:导通时间不变，周期变化,导通比也能发生变化， 从而达到改变输出电压的目的。该方法的缺点是:导通占空比的变化范围有限。输出电压、输出电流中的谐波频率不固定，不利于滤波器的设计。6,降压斩波电路中通常串接较大电感，其目的是使负载电流连续 。7 .升压斩波电路使电压升高的原因：电感L储能使电压泵升,电容C可将输出 电压保持住o.升压斩波电路的典型应用有直流电动机传动和单相功率因数校正等。8 .升降压斩波电路和Cuk斩波电路呈现升压状态的条件是开关器件的导通占 空比为l/2<a <1；呈现降压状态的条件是开关器件的导通占空比为 畛区<1/2 0二、简答题（20分，每题2分）.复合斩波电路中的电流可逆斩波电路和桥式斩波电路在拖动直流电动机 时，均能实现负载电流可逆的要求，那么二者有什么区别？答：电流可逆斩波 电路的输出电压只能是一种极性，而桥式可逆斩波电路将两个电流可逆斩波电 路组合起来，分别向电动机提供正向和反向电压。1 .多相多重斩波电路有何优点？答：总的输出电流脉动幅值变得很小，还具有备用功能，各斩波电路单元可 互为备用。2 . T型可逆斩波电路与H型可逆斩波电路相比各有何优缺点？答：T型需要双电源，只用2个功率器件，但对器件耐压值要求较高；适用于小功率直流传动系统。H型只需要单电源，要用4个功率器件，单对器件耐压 值要求较低；适用于较大功率直流传动系统。3 .桥式可逆斩波电路的两种控制方式，即双极式和单极式，各有何优缺点？ 答：双极式控制的电流脉动大；在大功率系统对电机发热和换向不利； 零位颤动有利于克服电机静摩擦，改善系统低速平稳性；适用于小功率高精度 快速性要求高的系统。单极式控制的电流脉动减小；有利于电机发热和换向； 系统过零时，可能出现死区；适用于大功率传动系统。4 .什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点。答：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路；直流侧是电流源的称为电流型逆 变电路。电压型逆变电路特点：直流侧为电压源或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动； 直流回路呈现低阻抗。由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波。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馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反 馈二极管。电流型逆变电路特点：直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈 现高阻抗。电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流 侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。当交流侧为阻感负载时需要 提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流 电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。5 .在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时 的整流电压波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其它晶闸管受什么影 响？答：如果有一个晶闸管不能导通，则输出电压缺2个波头。以晶闸管VT1不能 导通为例。如果有一个晶闸管被击穿而短路，同组其它晶闸管会依次因相间短路而击 穿。6 .整流电路多重化的主要目的是什么？答：将整流电路多重化可以减少交流侧输入电流谐波，提高功率因数。8 .变压器漏感对整流电路有何影响？答：1）出现换相重叠角Y,整流输出电压平均值Ud降低。2）整流电路的工作状态增多。3）晶闸管的di/dt减小.有利于晶闸管的安全开通。4）换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt,可能使晶闸管误导通，为 此必须加吸收电路。5）换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。9 .交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？答：交交变频电路的优点是：只用一次变流，效率较高；可方便地实观四 象限工作：低频输出波形接近正弦波。 缺点是：接线复杂，受电网频率和 变流电路脉波数的限制输出频率较低；输入功率因数较低；输入电流谐彼含量 大，频谱复杂。交交变频电路主要用于500kw或10OOkw以上的大功率、低转速的交流调 速电路中。10 .单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不 同？答：电路结构相同，但工作方式不同：单相交交变频电路是交流输出，为此两组桥在交流输出的每个周期内都要切 换，且控制角要不断变化，使输出电压按照正弦规律变化。反并联可控整流电路是直流输出，稳态时控制角不变，只有在电机运行状态变 化时，两组桥才进行切换。三、 国图题（10分）11.画出RCD型缓冲电路的结构，并说明有、无缓冲电路时，器件关断时各应 按照那条负载线转移，标出转移的方向，并说明理由。1 .如题图4-1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V1V6驱动信号的波形以及Uun，、Uuv的波 形。四、计算题（30分，每题10分）L晶闸管在单相正弦有效值电压220V时工作，若考虑晶闸管的安全裕量，其电 压定额应选多大？2 .下图所示Boost变换器，输入电源电压E=30V,输出电压被控为恒值<io=60V,开关 V 的频率 fs=20kHz,电流 I°max=20A,电流 Iomin=2A。DL值和C值极大时，采用脉宽调制控制方式，求开关V的导通占空比及在1个开关周期中的导通时间。并画出此时流过器件V的电流iv以及流过二极管D的电流ip的波形。2）要求变换器工作时电感电流连续，求最小升压电感L值及输出电压纹波小 于1%时的滤波电容C。答：无缓冲电路时，器件关断时应 按照如下电压电流线转移：A-Bf C有缓冲电路时，器件关断时应按照 如下电压电流线转移：A-D-C 有缓冲电路时，关断时电压上升率 受到了限制，所以转移线向原点靠 近。题图7-2关断时的电压电流轨线四、计算题（50分）3 .题图143中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大 值均为Im,试计算各c）图波形的电流平均值巾3与电流有效值13。如果不考 虑安全裕量,问100A的晶闸管能送出的最大平均电流33为多少？这时，相应a）b）c）题图1-43晶闸管导电波形"a）b）c）题图1-43晶闸管导电波形"的电流最大值1m3为多少？（10分）1 CT1 产1 Ji3.解：43 =-J。/ 力=f L2 Imd® = X2Ifn= Q25Im100A的晶闸管对应 的有效值电流最大值：U 2 力=/“至jde=o.5/mZ3= o.5/m= 1.57 *100 = 157A加=314A最大平均电流0.25/ =78.54a 5m.在题图3-3所示的升压斩波电路中，已知E=50V, L值和C值极大，R=20 Q,采用脉宽调制控制方式，当T=40us, ton=30 u s时。（20分）1）画出输出电压no,输出电流io,流过器件V的电流“以及流过二极管VD的电流iyD°2）计算输出电压平均值Uo,输出电流平均值I。，器件V上的平均电流”，及二极管VD上的平均电流IVD°e +<vc=大题图3-3(L :搦(sri)jot7 0£0解：2) UQ =E = 4x50V = 200V -a_ /70 _ 200_ /70 _ 200二 10A效型=40 A50T 30=L = *40A = 30AT 1 40T 30=L = *40A = 30AT 1 40T=L off vd _ t*40A = 10A 405.桥式可逆斩波电路如题图34所示，电机为正向电动状态。Lr>r>r”zWo当电机处于低速轻载运行状态（即负载电流较小且正负交变），完成下题：单极同频控制方式时，画出VIV4驱动信号的波形，负载上电压和电流的波 形；并在此基础上结合电流波形说明在一个周期内的不同区段上负载电流的路 径以及在该区段内电机的工作状态。（20分）UGE1阶段1:电动，V1, V4导通阶段2： L放电，VD1, V4导通阶段3：能耗制动，V2, VD3导通阶段4:回馈制动，VD2, VD3导通电力电子技术模拟试题4 （开卷,时间：120分钟）（所有答案必须写在答题纸上），晶闸一、填空题（40分，每空1分）.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论管都不会导通；承受正向电压时，仅在 情况下，晶闸管才能导通;晶闸管一旦导通，就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸 管的电流 O1 .通常取晶闸管的UDRM和URRM中 的标值作为该器件的额定电 压。选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压 倍。2 .使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为 o晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流称为 o对同一晶闸管来说，通常/L约为3的称为 倍。3 .晶闸管的派生器件有： 、o.普通晶闸管关断时间，快速晶闸管，高频晶闸管 左右。高频晶闸管的不足在于其 不易做高。4 .晶闸管可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。5 .逆导晶闸管是将 反并联一个 制作在同一管芯上的功率集成器件。6 .光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用 触发导通的晶闸管。光触发保证了主电路与控制电路之间的，且可避免电磁干扰的影响。7 .带隔离变压器的DC-DC变换器的基本类型包括单端正激变换器和单端反激变换器，其中单端是指变压器磁通 变化。8 .正激变换器是指在开关管 时电源将能量直接传送给负载。9 .反激变换器是指在开关管 时电源将电能转为磁能储存在电感（变压 器）中，当开关管 时再将磁能变为电能传送到负载。10 .三相电压型逆变电路中，180度导电角的控制方式下，每个桥臂的导电角度 为，各相开始导电的角度依次相差，在任一时刻，有 个桥臂导通。11 .电压型逆变电路一般采用 器件，换流方式为;电流型逆变电路中，较多采用 器件,换流方式有的采用,有的采用。12 .三相电流型逆变电路的基本工作方式是120度导电方式，按VT1到VT6的顺序每隔顺序每隔依次导通，各桥臂之间换流采用换流方式，在任一时刻，有 个桥臂导通。二、简答题（20分，每题2分）.GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸 管不能？1 .试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。2 .无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？3 .换流方式各有那几种？各有什么特点？4 .无功功率和谐波对公用电网分别有那些危害？5 .锯齿波触发电路由哪些部分组成？各部分的主要作用是什么？6 简述交流电力电子开关与交流调功电路的区别。7 .交流调功电路中电流的谐波有何特点？8 .高频化的意义是什么？为什么提高开关频率可以减小滤波器的体积和重 量？为什么提高开关频率可以减小变压器的体积和重量？9 .何为UPS?试说明如题图8-4所示UPS系统的工作原理。三' 画图题（10分）L在三相半波整流电路中，如果a相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和 电感性负载下整流电压ud的波形。四、计算题（30分，每题10分）L在下图所示的降压斩波电路中，已知E=100V, R=10Q , L值极大，EM=20V,T=100 u s,ton=50 u so1）画出输出电压u。,输出电流i。,流过器件V的电流iV以及流过二极管VD的 电流ivD°2）计算输出电压平均值Uo,输出电流平均值I。，器件V上的平均电流”，及二极管VD上的平均电流IVDo2 .设计下图所示的单端反激DC/DC变换器。输入直流电压Vs=12V±10%,开 关频率fs=100KHz,额定负载电流1A,最小负载电流0.1A,要求输出电压Vo 恒定为48V,电压纹波小于1%。选择变压器变比N2/N1=4,当电源电压土 10%波动时，为了使输出电压恒定，占空比应在什么范围调节？*V Dnr1 0.1A*nr0=48V图 3.12(b)3 .晶闸管串联的单相半控桥（桥中VTK VT2为晶闸管，电路如题图5-3所示,U2=100V,电阻电感负载，R=2Q, L值很大，当a =60°时求流过器件电流的 有效值，并作出nd、id、iVT、iD的波形。电力电子技术模拟试题4 （开卷,时间：120分钟） （所有答案必须写在答题纸上）一、填空题（40分，每空1分）L晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在门极有触发电流情况下,晶闸 管才能导通；晶闸管一旦导通，口极就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能 使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下2 .通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小 的标值作为该器件的额定电压。选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压型工倍。3 .使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为维拉电流。晶闸管刚