电力电子技术考试复习.docx
1.8型号为KP100-3,维持电流M=4mA的晶闸管，使用在图题1.8所示电路中是否合 理，为什么？(暂不考虑电压电流裕量)TTTM-=-100VJ50 kQ -200 VJ10Q 芋 150 VJ1Q(a)(b)(c)图题1.8答：(a)因为，=叁巳=2加力/，所以不合理。50KQ200K(b)因为乙= 20/, KP100的电流额定值为100A,裕量达5倍，太大"10。了。(C)因为，="丝二 1504,大于额定值，所以不合理。"1Q1.11 某晶闸管型号规格为KP200-8D,试问型号规格代表什么意义？解：KP代表普通型晶闸管，200代表其晶闸管的额定电流为200A, 8代表晶闸管的正反向峰值电压为800V, D代表通态平均压降为0.6%。7 0.771.12 如图题1.12所示，试画出负载Rd上的电压波形(不考虑管子的导通压降)。图题1.12解：其波形如下图所示:2.18 什么是有源逆变？有源逆变的条件是什么？有源逆变有何作用？答：如果将逆变电路交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电，反送到 电网上去称为有源逆变。有源逆变的条件：(1)一定要有直流电动势，其极性必须与晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流 器直流侧的平均电压；TT(2)变流器必须工作在a> 的区域内使UdO。2有源逆变的作用：它可用于直流电机的可逆调速，绕线型异步电动机的串级调速，高压电流输电太阳能发 电等方面。1.19与GTR相比功率MOS管有何优缺点？答：GTR是电流型器件，功率MOS是电压型器件，与GTR相比，功率MOS管的工 作速度快，开关频率高，驱动功率小且驱动电路简单，无二次击穿问题，安全工作区宽，并 且输入阻抗可达几十兆欧。但功率MOS的缺点有：电流容量低，承受反向电压小。2.1 什么是整流？它与逆变有何区别？答：整流就是把交流电能转换成直流电能，而将直流转换为交流电能称为逆变，它是对 应于整流的逆向过程。2.2 单相半波可控整流电路中，如果：(1)晶闸管门极不加触发脉冲；(2)晶闸管内部短路；试分析上述三种情况负载两端电压Ud和晶闸管两端电压UT的波形。答：(1)负载两端电压为0,晶闸管上电压波形与U2相同；(2)负载两端电压为U2,晶闸管上的电压为0；(3)负载两端电压为0,晶闸管上的电压为(2)3 八utA2.8整流变压器二次侧中间抽头的双半波相控整流电路如图题2.8所示。(1)说明整流变压器有无直流磁化问题？(2)分别画出电阻性负载和大电感负载在a=60。时的输出电压Ud、电流id的波形，比较 与单相全控桥式整流电路是否相同。若已知Uz=220V,分别计算其输出直流电压值Ud。(3)画出电阻性负载a=60。时晶闸管两端的电压ut波形，说明该电路晶闸管承受的最大 反向电压为多少？图题2.8解：(1)因为在一个周期内变压器磁通增量为零，所以没有直流磁化。(2)其波形如下图所示，与单相全控桥式整流电路相同。电阻性负载：3。.双子=。皿叱+.。)=148,5F感性负载： Ud= 0.9。2 cosa = 99V其波形如下图所示，晶闸管承受的最大反向电压为2后。2。2.18什么是有源逆变？有源逆变的条件是什么？有源逆变有何作用？答：如果将逆变电路交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电，反送到 电网上去称为有源逆变。有源逆变的条件：(1) 一定要有直流电动势，其极性必须与晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流 器直流侧的平均电压；7T(2)变流器必须工作在的区域内使UdO。2有源逆变的作用：它可用于直流电机的可逆调速，绕线型异步电动机的串级调速，高压电流输电太阳能发 电等方面。2.19 无源逆变电路和有源逆变电路有何区别？答：有源逆变电路是把逆变电路的交流侧接到电网上，把直流电逆变成同频率的交流反 送到电网去。无源逆变电路的交流侧直接接到负载，将直流电逆变成某一频率或可变频率的 交流供给负载。2.20 有源逆变最小逆变角受哪些因素限制？为什么？答：最小有源逆变角受晶闸管的关断时间tq折合的电角度5、换相重叠角/以及安全裕 量角夕的限制。如果不能满足这些因素的要求的话，将导致逆变失败。3.2 试比较Buck电路和Boost电路的异同。答；相同点：Buck电路和Boost电路多以主控型电力电子器件（如GTO, GTR, VDMOS 和IGBT等）作为开关器件，其开关频率高，变换效率也高。不同点：Buck电路在T关断时，只有电感L储存的能量提供给负载，实现降压变换， 且输入电流是脉动的。而Boost电路在T处于通态时，电源Ud向电感L充电，同时电容C 集结的能量提供给负载，而在T处于关断状态时，由L与电源E同时向负载提供能量，从 而实现了升压，在连续工作状态下输入电流是连续的。3.3 试简述Buck-Boost电路同Cuk电路的异同。答：这两种电路都有升降压变换功能，其输出电压与输入电压极性相反，而且两种电路 的输入、输出关系式完全相同，Buck-Boost电路是在关断期内电感L给滤波电容C补充能 量，输出电流脉动很大，而Cuk电路中接入了传送能量的耦合电容Ci,若使Ci足够大，输 入输出电流都是平滑的，有效的降低了纹波，降低了对滤波电路的要求。3.9 在Boost变换电路中，已知Ud=50V, L值和C值较大，R=20 Q ,若采用脉宽调制 方式，当Ts=40us, t°n=201xs时，计算输出电压平均值Uo和输出电流平均值Io。解：U =%”+/吻,0四=00PtoffT-D 0.5由于L和C的值都比较大，,人/ =%=54° R204.2电压型逆变电路中的反馈二极管的作用是什么？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馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了 反馈二极管。当输出交流电压与电流的极性相同时，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，由反馈二极管提供电流通道。5.1 在单相交流调压电路中，当控制角小于负载功率因数角时为什么输出电压不可控？答：当二 时电源接通，如果先触发则储的导通角。180。如果采用窄脉冲触发，当下的电流下降为零，丁2的门极脉冲已经消失而无法导通，然后重复第一周期的工作， 这样导致先触发一只晶闸管导通，而另一只管子不能导通，因此出现失控。5.2 晶闸管相控直接变频的基本原理是什么？为什么只能降频、降压，而不能升频、升压？答：晶闸管相控直接变频的基本原理是：电路中具有相同特征的两组晶闸管整流电路反 并联构成，将其中一组整流器作为正组整流器，另外为反组整流器，当正组整流器工作，反 组整流器被封锁，负载端输出电压为上正下负；如果负组整流器工作，正组整流器被封锁, 则负载端得到输出电压上负下正，这样就可以在负载端获得交变的输出电压。晶闸管相控直接变频，当输出频率增高时，输出电压一周期所含电网电压数就越少，波 形畸变严重。一般认为：输出上限频率不高于电网频率的%。而当输出电压升高时，, 也会造成输出波形畸变。因此，只能降频、降压，而不能升频、升压。5.5 一电阻炉由单相交流调压电路供电，如。=0。时为输出功率最大值，试求功率为80%, 50%时的控制角a。解：。=0°时为输出电压最大值U负载上最大电流为，0max输出最大功率U：R输出功率为80%时,p = 08心uo = MuU"Usin 27 + 2"7i-a71Uo =际Ua = 60.54°输出功率为最大值的50%时,U o = U-sin2a + 工-°1V27i故。=90°5.6 一交流单相晶闸管调压器，用作控制从220V交流电源送至电阻为0.5。，感抗为0.5。的串联负载电路的功率。试求：(1)控制角范围;(2)负载电流的最大有效值。解：(1)负载阻抗角为:=arci2二R 0.5 4最小控制角为故控制范围 <a<7r47T(2)区口山=欧=处，输出电压最大，电流也最大，故最大有效值为:5.7 试述单相交交变频电路的工作原理。答：其电路有两组整流圈，一组为正组整流器，另一组为反组整流器，其正组和反组整 流器以交替地以低于电源的频率切换正反组整流器的工作状态，当正组工作，反组封锁时, 负载输出电压为上正下负，如果负组工作，正组封锁，则为上负下正，如果控制角的大小不 变，则输出电压波形为矩形波，如果让控制角按90°0。逐渐减小，然后再从0。90。 逐渐增大。那么正组整流电流的输出电压的平均值按正弦规律变化，从零增大到最大，然后 从最大减小到零，反组用上述同样的控制方法，就可以得到接近正弦波的输出电压。5. 8交-交变频电路的输出频率有何限制？答：交一交变频电路的输出电压是由若干段电网电压拼接而成的。当输出频率升高时, 输出电压一个周期内电网电压的段数就减少，所含的谐波分量就要增加。这种输出电压波形 的畸变是限制输出频率提高的主要因素之一。一般认为，交流电路采用6脉波的三相桥式电 路时，最高输出频率不高于电网频率的1/31/2。电网频率为50Hz,交一交变频电路的输 出上限频率约为20Hz。
