电力电子技术期末考试卷和答案.pdf

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1、精品 精品 20092010 学年第一学期期末考试卷 课程名称 电力电子技术 试卷编号 A 考试方式 闭卷 满分分值 100 分 考试时间 120 分钟 一、填空题（每空 1 分，共 26 分）1.将直流电变为交流电称为逆变。当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为 ；当交流侧直接和负载相连时，称为 。2.PWM 逆变电路根据直流侧电源性质的不同，也可分为 和 两种。目前实际应用的 PWM 逆变电路几乎都是 电路。3.三相桥式全控整流电路，若整流变压器副边电压2100 2sinutV,带反电动 势阻感负载，030，则整流输出平均电压dU=。4.按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度

2、，可以将电力电子器件 分为以下三类：、和 。5电力半导体器件由于承受过电压、过电流的能力太差，所以其控制电路必须 设有 和 保护电路。6.晶闸管导通的条件有二：一是 ，二是 。7.电力电子器件驱动电路的任务是将 。驱动电路还要提供 。题 号 一 二 三 四 五 总 分 得 分 得 分 评卷人 精品 精品 8.若晶闸管电流的有效值是 314A，则其额定电流为 A。若该晶闸管 阴、阳极间所加电压为 100sintV，则其额定电压应为 V。（不考 虑晶闸管电流、电压的安全裕量。）9.电力变换通常可分为四大类，即交流变直流、和 。10.电子技术包括 和 两大分支。11.在电压型逆变电路的 PWM 控制

3、中，同一相上下两个桥臂的驱动信号是 的。但实际上为了防止上下两个桥臂直通而造成短路，在上 下两臂通断切换时要留一小段上下臂都施加关断信号的 。12.在三相全控桥整流电路中，触发脉冲可采用 触发与 触发两种方法。二、单项选择题（每小题 2 分，共 10 分）13.下列电力半导体器件中，（）最适合用在小功率、高开关频率的电力电子电路中。a.晶闸管 b.GTR c.电力 MOSFET d.IGBT 14.三相桥式全控整流电路带大电感负载，则电路中晶闸管的触发角的移相范围是（）。a.1800 b.1500 c.1200 d.900 15.有两组三相半波可控整流电路，一组是共阳极接法，一组是共阴极接法，

4、如果它们的触发角都是，那么共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉 冲对同一相来说，在相位上相差（）。a.900 b.1800 c.1500 d.1200 16.对于晶闸管可控整流电路，无论其工作在整流状态还是有源逆变状态，其 换流方式都属于（）。a.器件换流 b.电网换流 c.负载换流 d.强迫换流 17.下列电力电子器件中，属于电压控制型器件的是（）得 分 评卷人 精品 精品 a.GTO b.GTR c.晶闸管 d.IGBT 三、问答题（每小题 6 分，共 24 分）18.全控型器件的缓冲电路的作用是什么？试分析图 1 中RCD 缓冲电路中各元件的作用。图 1 19.使变流器工作于有源逆变状态

5、的条件是什么？20.什么是 PWM 控制？简述 PWM 控制的基本原理。得 分 评卷人 精品 精品 21.什么是电压型逆变电路？有什么特点？四、计算题（每小题 10 分，共 30 分）22.单相桥式全控整流电路如图 2，2100UV，负载中2R ，L值极大，当060时，要求：作出du、di和2i的波形；求整流输出平均电压dU、电流dI和变压器二次电流有效值2I。图 2 得 分 评卷人 tu20精品 精品 23.一单相交流调压电路，电源为工频 220V，电阻性负载，R=5，延迟角=300。试求：负载电压有效值0U；负载电流有效值0I；电源侧的功率因数。24.在图 3 的升压斩波电路中，已知 E=

6、50V，L 值和 C 值极大，10R，采用脉宽调制控制方式，当T=40 s，ston15时，计算输出电压平均值oU和输出电流平均值oI。图 3 精品 精品 五、波形分析题（10 分）25.在图 4 所示三相半波整流电路中，如果 b 相的触发脉冲消失，试绘出在电阻负载和阻感负载下整流电压du的波形（030）。图 4 20092010 学年第一学期期末考试卷答案 课程名称 电力电子技术 试卷编号 A 专业 电气 一、填空题（每空 1 分，共 25 分）1有源逆变 无源逆变 2电压型 电流型 31173 4半控型器件 不控型器件 全控型器件 5过电压保护 过电流保护 6有正向阳极电压 门极有足够大的

7、触发电流 7按控制目标的要求施加开通或关断的信号，对半控型器件提供开通控制信号，对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节 8.200A 100V 9.直流变交流 交流变交流 直流变直流 10.信息电子技术 电力电子技术 11.互补 死区时间 12.双窄脉冲 单得 分 评卷人 精品 精品 宽脉冲 二、单项选择题（每小题 2 分，共 10 分）13.c 14.d 15.b 16.b 17.d 三、问答题（每小题 5 分，共 25 分）18.缓冲电路的作用是抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和 di/dt，减小器件的 开关损耗。（3 分）

8、RCD 缓冲电路中各元件的作用是：开通时，Cs 经 Rs 放电，Rs 起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经 VDs 从 Cs 分流，使 du/dt减小，抑制过电压。（2 分）19.使变流器工作于有源逆变状态的条件有二：一是有直流电动势，其极性和晶闸 管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压（3 分）；二是晶闸管的控制角a/2，使Ud 为负值（2 分）。20.PWM 控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行 调制，来等效地获得所需要的波形（含形状和幅值）。（1 分）采样控制理论中有一条重要的理论：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，

9、冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理。（1 分）以正弦 PWM 控制为例。把正弦分成 N 等分，就可把其看成是 N 个彼此相连的脉冲列组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于/N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积相等，就得到 PWM 波形。各PWM 脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用相同的方法得到

10、 PWM波形。可见，所得到的 PWM 波形和期望得到的正弦波是等效的。（3 分）21.直流侧电源为电压源的逆变电路称为电压型逆变电路。（2 分）电压型逆变电路的特点如下：(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。（1 分）(2)输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。（1 分）(3)阻感负载时需提供无功功率,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，逆变桥各臂并联反馈二极管。（1 分）22.在电力电子电路中，在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，构成辅助换流网络（2 分），在开关过程前后引入谐振（1 分），开关开通前电压先降为零，或关断

11、前电流先降为零，消除电压、电流的重叠。可降低甚至消除开关损耗和开关噪声。这样的电路称为软开关电路。具有这样开关过程的开关称软开关精品 精品（1 分）。四、计算题（每小题 10 分，共 30 分）22 解：ud、id、和i2的波形如下图：u2OtOtOtudidi2OtIdId 输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2分别为 Ud0.9 U2 cos0.9100cos6045（V）IdUd/R45/222.5（A）I2Id 22.5（A）晶闸管承受的最大反向电压为：2U21002141.4（V）考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：UN（23）141.4283424（V）具体数值可按晶闸

12、管产品系列参数选取。流过晶闸管的电流有效值为：IVTId215.91（A）晶闸管的额定电流为：IN（1.52）15.911.5715.220.27（A）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。23 解 负载电压有效值0U 011sin22aUUa220*0.9855=216.81(V)负载电流有效值0I 00UIR=216.815=43.362(A)电源侧的功率因数为 精品 精品 0 001 011sin22U IUPaaSU IU=0.9855 24 解 输出电压平均值oU 00405040 15nTUETt=80(V)输出电流平均值oI 00UIR=8010=8(A)五、波形分析题（10 分）答：tu20tu2uaubuc0ttu2uaubuc0t