05级电力电子复习.pdf
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1、0505 级电力电子复习级电力电子复习其他班的其他班的 0505 级电力电子复习级电力电子复习一、一、简答题简答题1 1、晶闸管触发导通后,触发脉冲结束后它又关断的原因是什么?晶闸管触发导通后,触发脉冲结束后它又关断的原因是什么?答:原因是晶闸管电流小于其擎住电流。答:原因是晶闸管电流小于其擎住电流。2 2、晶闸管能否工作在放大状态?为什么?、晶闸管能否工作在放大状态?为什么?答:不能。为尽量减少开关(导通)损耗。晶闸管被设计成只能工作在饱和和答:不能。为尽量减少开关(导通)损耗。晶闸管被设计成只能工作在饱和和截止状态。截止状态。3 3、电力电子器件的驱动电路中,为何要采取电隔离?采用哪些电气
2、隔离技术?、电力电子器件的驱动电路中,为何要采取电隔离?采用哪些电气隔离技术?答:为实现强电和弱电的隔离。一般采用光电隔离和电磁隔离技术。答:为实现强电和弱电的隔离。一般采用光电隔离和电磁隔离技术。4 4、带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主、带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同?要异同?答:两者电路的相同之处是:答:两者电路的相同之处是:1 1)晶闸管的导通何触发脉冲的分配关系相同,)晶闸管的导通何触发脉冲的分配关系相同,2 2)整流电压和整流电流的波形相同;整流电压和整流电流的波形相同;两者的不同之处:两者的不同之处:1 1
3、)三相桥式电路是两组三相半波电路串联,而双反星形)三相桥式电路是两组三相半波电路串联,而双反星形电路是两组三相半波电路并联,且后者需要平衡电抗器;电路是两组三相半波电路并联,且后者需要平衡电抗器;2 2)当变压器二次电压)当变压器二次电压有效值相等时,双反星形电路的整流电压平均值是三相桥式电路的一半,而整有效值相等时,双反星形电路的整流电压平均值是三相桥式电路的一半,而整流电流式三相桥式电流的流电流式三相桥式电流的 2 2 倍。倍。5 5、1212 脉波、脉波、2424 脉波整流电路的变压器各需要几个副边绕组,它们彼此之间应脉波整流电路的变压器各需要几个副边绕组,它们彼此之间应相差多少电角度?
4、整流输出电压和交流输入电流各含哪些次数的谐波?相差多少电角度?整流输出电压和交流输入电流各含哪些次数的谐波?答:答:1212 脉波整流电路的变压器需要脉波整流电路的变压器需要 2 2 个副边绕组,此个副边绕组,此 2 2 个绕组彼此之间相差个绕组彼此之间相差 3030度电角度;其整流输出电压含有度电角度;其整流输出电压含有 12k12k(k=1,2,3k=1,2,3)次谐波;而交流输入电流中含)次谐波;而交流输入电流中含有有 12k12k 1 1(k=1,2,3k=1,2,3)次谐波。)次谐波。2424 脉波整流电路的变压器需要脉波整流电路的变压器需要 4 4 个副边绕组,此个副边绕组,此 4
5、 4 个绕组彼此之间相差个绕组彼此之间相差 1515度电角度;其整流输出电压含有度电角度;其整流输出电压含有 24k24k(k=1,2,3k=1,2,3)次谐波;而交流输入电流中含)次谐波;而交流输入电流中含有有 24k24k 1 1(k=1,2,3k=1,2,3)次谐波。)次谐波。6 6、BoostBoost 变换器为什么不宜在占空比接近变换器为什么不宜在占空比接近 1 1 的情况下工作?的情况下工作?答:如果占空比接近答:如果占空比接近 1 1,那么,那么 BoostBoost 变换器的开关接近于全导通状态,几乎没有变换器的开关接近于全导通状态,几乎没有关断时间,那么电感在开关导通期间存储
6、的能量没有时间释放,将造成电感饱关断时间,那么电感在开关导通期间存储的能量没有时间释放,将造成电感饱和,直至烧毁。和,直至烧毁。7 7、当电网频率为当电网频率为 50Hz50Hz 时,交交变频电路的输出上限频率是多少?输出频时,交交变频电路的输出上限频率是多少?输出频率过高有什么影响?率过高有什么影响?答:一般认为,输出上限频率不高于电网频率的答:一般认为,输出上限频率不高于电网频率的 1/31/21/31/2。当电网频率为。当电网频率为 50Hz50Hz时,交交变频电路的输出上限频率约为时,交交变频电路的输出上限频率约为 20Hz20Hz。当输出频率增高时,输出电压一。当输出频率增高时,输出
7、电压一周期所含电网电压的段数就减少,波形畸变严重。周期所含电网电压的段数就减少,波形畸变严重。1313、1414、同步同步 PWMPWM 调制与异步调制与异步 PWMPWM 调制有何不同?调制有何不同?答:载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制,载波比答:载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制,载波比 N N 为变为变化量;载波信号和调制信号保持同步的方式称为同步调制,载波比化量;载波信号和调制信号保持同步的方式称为同步调制,载波比 N N 等于常数。等于常数。1414、为什么在采用为什么在采用 SPWMSPWM 控制的逆变电路中晶闸管不适于作开关器件?控制的逆变电路中
8、晶闸管不适于作开关器件?答:采用答:采用 SPWMSPWM 控制的逆变电路为了减少输出电压的谐波,需要工作在高频状控制的逆变电路为了减少输出电压的谐波,需要工作在高频状态,晶闸管属于低频器件,不适合这种工作方式。另外,晶闸管不能自关断,态,晶闸管属于低频器件,不适合这种工作方式。另外,晶闸管不能自关断,需要另外增加强迫关断电路才能关断,电路较复杂,因此晶闸管不适用于逆变需要另外增加强迫关断电路才能关断,电路较复杂,因此晶闸管不适用于逆变器中。器中。1515、什么是软开关技术?它的作用是什么?、什么是软开关技术?它的作用是什么?答:答:软开关电路是通过在电路中增加了电感、软开关电路是通过在电路中
9、增加了电感、电容谐振元件或由电感、电容谐振元件或由电感、电容、电容、开关组成的附加电路,在开关过程前后引入谐振,使开关开通前电压先降为零;开关组成的附加电路,在开关过程前后引入谐振,使开关开通前电压先降为零;或关断前电流先降为零,或使开关关断电压从零上升;或使开关导通前电流从或关断前电流先降为零,或使开关关断电压从零上升;或使开关导通前电流从零上升。从而大大减少甚至消除损耗和开关噪声。采用软开关技术可以提高开零上升。从而大大减少甚至消除损耗和开关噪声。采用软开关技术可以提高开关频率,实现电路的小型化、轻量化。关频率,实现电路的小型化、轻量化。1616、试画出一种软开关电路,并分析。、试画出一种
10、软开关电路,并分析。答:各种软开关电路即可。答:各种软开关电路即可。二、叙述原理及画波形图二、叙述原理及画波形图1 1、如下图所示的单相桥式电压型逆变电路中,、如下图所示的单相桥式电压型逆变电路中,(1 1)说明采用单极性)说明采用单极性 PWMPWM 控制方式的正弦波调制原理。控制方式的正弦波调制原理。(2 2)请画图如何采用自然采样法产生双极性)请画图如何采用自然采样法产生双极性 SPWMSPWM 控制波形信号;控制波形信号;(3 3)SPWMSPWM 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?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?V1Ud+V2urucVD1R
11、VD2uoV3LV4VD3VD4信号波载波调制电路图6-4答:答:(1 1)单极性)单极性 PWMPWM 控制方式的正弦波调制原理:控制方式的正弦波调制原理:调制信号调制信号 u ur r为正弦波,载波为正弦波,载波 u uc c在在 u ur r的正半周为正极性的三角波,在的正半周为正极性的三角波,在 u ur r的的负半周为负极性的三角波。负半周为负极性的三角波。在在 u ur r和和 u uc c的交点时刻控制的交点时刻控制 IGBTIGBT 的通断。的通断。在在 u ur r的正的正半周,半周,V V1 1保持通态,保持通态,V V2 2保持断态,当保持断态,当 u ur ruuc c
12、时使时使 V V4 4导通,导通,V V3 3关断,关断,u uo o=U=Ud d;当当u ur ruuc c时使时使 V V4 4关断,关断,V V3 3导通,导通,u uo o=0=0。在在 u ur r的负半周,的负半周,V V1 1保持断态,保持断态,V V2 2保持通态,保持通态,当当 u ur ruuuc c时使时使 V V3 3关断,关断,V V4 4导通,导通,u uo o=0=0。这样,就得到了这样,就得到了 SPWMSPWM 波形。波形。(2 2)把希望输出的正弦波作为调制信号)把希望输出的正弦波作为调制信号 u ur r与载波信号与载波信号 u uc c(一般选用三角波
13、)(一般选用三角波)进行比较,获得所需要的进行比较,获得所需要的 SPWMSPWM 波波 u uo o。uurucOtuoUduofuoO-Ud6-6t(3 3)改变调制信号改变调制信号 u ur r的幅值就可调节逆变器输出电压的有效值;的幅值就可调节逆变器输出电压的有效值;改变调制信改变调制信号号 u ur r的频率就可改变逆变器的输出频率的频率就可改变逆变器的输出频率2 2、下图是一个单相全桥逆变器串联电路,下图是一个单相全桥逆变器串联电路,假设每个逆变器的输入直流电压相等,假设每个逆变器的输入直流电压相等,即即 v vdcdc1 1=v vdcdc2 2=v vdcdcN NE E,分别
14、以下列两种情况:分别以下列两种情况:一是每个逆变器输出电压相位相一是每个逆变器输出电压相位相同;二是每个逆变器输出电压相位相差同;二是每个逆变器输出电压相位相差 3603600 0/N/N,设,设 N=6N=6。求:。求:(1 1)画出串联电路的输出电压)画出串联电路的输出电压 v vo o的波形;的波形;(2 2)计算输出电压有效值,并简要说明串联电路的目的。)计算输出电压有效值,并简要说明串联电路的目的。(3 3)要得到近似正弦波的输出电压)要得到近似正弦波的输出电压 v vo o,试结合每个模块单元的输出电压及,试结合每个模块单元的输出电压及变换器的输出电压波形进行说明。变换器的输出电压
15、波形进行说明。vdcN模块v单元NoNvdc2模块单元2vo2vovdciSi1Si3voivdc1模块单元1Si2vo1模块单元 iSi4(a)(a)单相全桥逆变器串联电路单相全桥逆变器串联电路解:解:(1 1)两种情况的输出电压的示意图为)两种情况的输出电压的示意图为E6Evoivo(b)(b)全桥逆变器全桥逆变器tEvo1tvo2tEvott(a)(a)输出电压相位相同输出电压相位相同(b)(b)输出电压相位相差输出电压相位相差 60600 0(2 2)每个逆变器输出电压相位相同时,输出电压的有效值为)每个逆变器输出电压相位相同时,输出电压的有效值为Uo212(6E)dt(6E)2dt
16、6E02每个逆变器输出电压相位相差每个逆变器输出电压相位相差 60600 0时,输出电压的有效值为时,输出电压的有效值为 U Uo o=0V=0V。若干个模块单元串联而成,不仅能够实现大功率的输出,而且通过一定的若干个模块单元串联而成,不仅能够实现大功率的输出,而且通过一定的控制策略使输出波形接近正弦波,可以降低谐波。控制策略使输出波形接近正弦波,可以降低谐波。(3 3)据阶梯波调制法的思路,控制每个模块的相位,将各个模块单元的输出)据阶梯波调制法的思路,控制每个模块的相位,将各个模块单元的输出电压进行叠加,便可得到近似正弦波的输出波形。电压进行叠加,便可得到近似正弦波的输出波形。mE2EE0
17、votE0E0E0mvommvo2vo1mmttt三、计算题三、计算题1 1、对于半波整流电路,试分别、对于半波整流电路,试分别(1 1)一般有功无功定义计算交流电源的有功功率和功率因数;)一般有功无功定义计算交流电源的有功功率和功率因数;(2 2)波形畸变因数方法计算交流电源的有功功率和功率因数;)波形畸变因数方法计算交流电源的有功功率和功率因数;解:解:(1 1)有功功率:)有功功率:P 功率因数:功率因数:cosPU2I2120u2i2dt此方法适用任何类型的电路,如非正弦电路。此方法适用任何类型的电路,如非正弦电路。(2 2)idIdisin(it i)i1有功功率:有功功率:P U2
18、Id1cos1I功率因数:功率因数:d1cos1,其中:,其中:IdIdIi12di此方法适用于电压波形为正弦波、电流波形为非正弦波的情况。此方法适用于电压波形为正弦波、电流波形为非正弦波的情况。2 2、单相全桥整流电路带电阻负载,所用晶闸管的额定电流为、单相全桥整流电路带电阻负载,所用晶闸管的额定电流为100A100A,若考虑,若考虑 2 2倍电流安全裕量,试计算在倍电流安全裕量,试计算在 4545时,整流电路能输出的负载平均电流是多时,整流电路能输出的负载平均电流是多少?少?解:解:根据题意,根据题意,单相全控桥带电阻负载时,单相全控桥带电阻负载时,若假定电源电压为若假定电源电压为 U U
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- 05 电力 电子 复习
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