电力电子考试题.doc

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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作华南农业大学期末考试试卷(A卷)一、 填空题(每题2分，10题共20分) 1 通常取晶闸管的断态重复峰值电压 UDRM和反向重复峰值电压 URRM中 较小的 标值作为该器件的额定电压。选用时，额定电压要留有一点裕量，一般取额定电压为正常工作时的晶闸管所承受峰值电压的23倍。2 晶闸管额定电流为100A，通过半波交流电时，电流的波形系数为Kf=1.57，电流的有效值计算为，则通过电流最大值为 314 A。3 单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为1.41 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2.45U2 。（电

2、源相电压为U2）4 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，一是用宽脉冲 触发；二是用双窄脉冲 触发。5 单相交流调压电阻性负载电路的移相范围在0度180度 内，在阻感性负载时移相范围在 功率因素角 180度 内。6 交流调压电路和交流调功电路异同点： 电路结构相同，控制方式不同，（交流调压电路采用移相触发对一个周期内导通角控制，调功电路对导通周波数与阻断周波数的比值进行控制） 。7 电压型逆变电路中的反馈二极管的作用是 给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道 。8 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。9 180导电型三相桥式逆变电路，晶闸管

3、换相是在 同一相上下两个桥臂 元件之间进行；而120导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在 上桥臂或者下桥臂组内 上的元件之间进行的。10 PWM逆变电路的控制方法有 计算法 、调制法和 规则采样法 三种。其中调制法又可分为同步调制法 、异步调制法 两种。二、 判断题 (每题2分，10题共20分，对、错)1 同一晶闸管，维持电流在数值上一般大于擎住电流。 ( x )2 多个晶闸管串并联使用时，通常采用先串后并的联接方法。 （ ）3 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。 （ ）4 有源逆变装置是把逆变后的交流能量送回电网。 （ ）5 直流斩波电路只能实现降低输

4、出直流电压的作用。 （ x ）6 双向晶闸管的额定电流的定义与普通晶闸管不一样，双向晶闸管的额定电流是用电流有效值来表示的。 （ ）7 并联谐振负载的逆变器负载必须是呈电容性电路。 （ ）8 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。 （ ）9 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。 （ ）10 设置补偿电容可以提高变流装置的功率因数。 （ ）三、 简答题(每题5分，6题共30分)1. 如下图所示（L和R串联后作为负载），说明晶闸管导通的条件是什么？关断时和导通后晶闸管的端电

5、压、流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定?答：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，应能使阳极电流达到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。晶闸管的关断时其两端电压大小由电源电压UA决定，电流近似为零。导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压UA决定。2. 缓冲电路的作用是什么？关断缓冲与开通缓冲在电路形式上有何区别，各自的功能是什么？答：缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内因过电压du/dt或者过电流di/dt,减少器件的开关损耗。缓冲电路

6、分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路是对du/dt抑制的电路，用于抑制器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。开通缓冲电路是对di/dt抑制的电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。3. 变压器漏抗对整流电路有什么影响?答：出现换相重叠角，整流输出电压平均值Ud降低；整流电路的工作状态增多；晶闸管的di/dt减小，有利于晶闸管的安全导通。有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的 du/di，可能使晶闸管误导通，为此，必须加吸收电路。换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。4. 在三相桥式整流电路中，为

7、什么三相电压的六个交点就是对应桥臂的自然换流（相）点？（请以a、b两相电压正半周交点为例，说明自然换向原理）答：三相桥式整流电路中，每只二级管承受的是相邻二相的线电压，承受正向电压时导通，反向电压时截止。三相电压的六个交点是其各线电压的过零点，是二级管承受正反向电压的分界点，所以，是对应桥臂的自然换流点。5. 试述斩波电路时间比控制方式中的三种控制模式？答：斩波电路时间比控制方式中的三种控制模式为：（1）定频调宽控制模式定频就是指开关元件的开、关频率固定不变，也就是开、关周期T固定不变，调宽是指通过改变斩波电路的开关元件导通的时间Ton来改变导通比Kt值，从而改变输出电压的平均值。（2）定宽调

8、频控制模式定宽就是斩波电路的开关元件的导通时间Ton固定不变，调频是指用改变开关元件的开关周期T来改变导通比Kt。（3）调频调宽混合控制模式这种方式是前两种控制方式的综合，是指在控制驱动的过程中，即改变开关周期T，又改变斩波电路导通时间Ton的控制方式。通常用于需要大幅度改变输出电压数值的场合.6. SPWM调制方式是怎样实现变压功能的？又是怎样实现变频功能的？答：改变调制比M可以改变输出电压uO基波的幅值，所以，SPWM调制是通过改变调制波ur的幅值实现变压功能的。改变正弦调制波的频率时，可以改变输出电压u0的基波频率，所以，SPWM调制是通过改变调制波ur的频率实现变频功能的。四、 分析计

9、算题(每题6分，5题共30分)1. 在下图中，E=50V，R=0.5，L=0.5H，晶闸管擎住电流为15mA。要使晶闸管导通，门极触发电流脉冲宽度至少应为多少？（提示：对于小t，可取 ）解：晶闸管导通后，主回路电压方程为： 主电路电流按下式由零上升 晶闸管要维持导通，id必须上升达到擎住电流值以上，在此期间，门极脉冲应继续维持，将Id=15mA代入，得 取， t150s。所以，门极触发电流脉冲宽度至少应大于150s。2. 某一电热装置（电阻性负载），要求直流平均电压为75V，电流为20A，采用单相半波可控整流电路直接从220V交流电网供电。计算晶闸管的控制角、导通角、负载电流有效值，解：(1)

10、整流输出平均电压 d= = cos=则控制角60 导通角=-=120 (2).负载电流平均值 Id=20(A) 则RUdId7520=3.75 负载电流有效值I，即为晶闸管电流有效值IV1，所以I=IV1=37.6(A)3. 分析下图示升压斩波电路原理并计算，已知E=50V，负载电阻R=20，L值和C值极大，采用脉宽调制控制方式，当T=40s，ton=25s时，计算输出电压平均值U0，输出电流平均值I0。解： 开关元件导通（模式1）时，电感L储能，负载R上的电压uo和电流io由电容器C上的电压uc提供。开关元件关断（模式2）时，直流电源Ud和电感L储能向负载R和电容器C提供能量，电容器C充电。

11、因此，可达到输出平均直流电压高于电源输入的直流电压。输出电压平均值Uo为其中，Ton为导通时间，T为开关周期，Kt为导通比。 4. 请从VT1向VT3换流的过程分析入手，说明题图所示串联二极管式晶闸管逆变电路的换流过程。解：假设以从VT1向VT3换流的过程进行分析：假设换流前VT1和VT2导通，C13电压UC0左正右负。如图a所示。换流阶段分为恒流放电和二极管换流两个阶段。t1时刻触发VT3导通，VT1被施以反压而关断。Id从VT1换到VT3，C13通过VD1、U相负载、W相负载、VD2、VT2、直流电源和VT3放电，放电电流恒为Id，故称恒流放电阶段。如图b所示。uC13下降到零之前，VT1

12、承受反压，反压时间大于tq就能保证关断。t2时刻uC13降到零，之后C13反向充电。忽略负载电阻压降，则二极管VD3导通，电流为iV，VD1电流为iU=Id-iV，VD1和VD3同时通，进入二极管换流阶段。随着C13电压增高，充电电流渐小，iV渐大，t3时刻iU减到零，iV=Id，VD1承受反压而关断，二极管换流阶段结束。t3以后，VT2、VT3稳定导通阶段。5. 绘制单相桥式SPWM逆变电路产生单极性SPWM波形图和双极性SPWM波形图并说明其调制原理解：首先画出逆变电路产生单极性SPWM波形图：在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断ur正半周，V1保持通，V2保持断。当uruc时使V4通，V3断，uo=Ud 。当uruc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号。如io0，V1和V4通，如io0，VD1和VD4通， uo=Ud 。当uruc时，给V2和V3导通信号，给V1和V4关断信号。如io0，VD2和VD3通，uo=-Ud 。