电气自动化技术专业《半导体变流技术习题》.docx

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1、半导体变流技术变流一1,晶闸管元件在农业生产和民用方面的应用，按其变换功能， 大致可以分为几个方面？答案：m可控整流；晶闸管组成的整流器可以在交流电压 不变的情况下，方便地改变直流输出电压的大小，即可控整 流。所以可控整流是实现交流到可变直流之间的变换。2 逆变与变频；利用晶闸管特性，将直流变换成交流的过程称 为逆变；把电网的交流电变换成频率与大小可调的交流电称 为变频。3交流调压；利用晶闸管的开关特性代替老式的 接触调压器，感应调压器和电抗器调压，用晶闸管实现交流 到可变交流之间的变换称位交流调压。（4）直流斩波调压； 利用晶闸管直流开关，控制晶闸管的通断比和通断频率，将 固定的直流变换成可

2、调的直流电压称为斩波调压又称脉冲调 压。5 ）无触电功率静态开关；晶闸管作为功率开关元件， 代替接触器与继电器用于操作频繁与开关频繁率高的场合。2,晶闸管组成的的变流装置的优点有那些？答案：1）装置功率放大倍数大，可达10000以上，与直流 发机电组相比，要高三个数量级。2）快速响应好，交流机组 为秒级而晶闸管为毫秒级。3）功耗低，功率高，节能效果显 著。4）它是静止式电子装置，体积小，分量轻，无噪声，无 答：根据被触发晶闸管的阳极电压相位，正确供应各触发电路特 定相位的同步信号电压，才干使触发电路分别在各晶闸管需要触 发脉冲的时刻输出脉冲。这种正确选择同步信号电压相位以及得 到不同相位同步信

3、号电压的方法，称为晶闸管装置的同步或者 定相。具体步骤：1）根据不同触发电路与脉冲移相范围的要求，确定 同步信号电压Us与对应晶闸管阳极电压之间的相位关系，根据 具体要求确定。2）根据整流变压器TS的接法与钟点数，以电网某 线电压作参考矢量，画出整流变压器二次侧也就是晶闸管阳极电 压的矢量。3）根据同步变压器二次线电压矢量位置，定出同步 变压器TS的钟点数和接法。113晶闸管导通条件是什么？答：晶闸管的导通条件是同时存在正向阳极电压和门极电压。114什么叫触发？答：当晶闸管加之正向阳极电压后，门极加之适当的正向门极电 压，使晶闸管导通的过程称为触发。115什么是维持电流？答：当门极断开口寸，维

4、持晶闸管导通所需要的最小阳极电流叫维 持电流。415什么是晶闸管的关断过电压，及浮现过电压时应采取什么保护措施？答：由于晶闸管关断引起的过电压，我们称为关断过电压。当出 现过电压时最常见的保护措施是在晶闸管两端并接电容C,利 用电容两端电压瞬时不能突变的特性，吸收尖峰过电压，把它限 止在允许的范围内。416什么叫偶发性的浪涌电压？答：偶发性的浪涌电压就是交流电网遭受雷击或者从电网侵入的 干扰电压。4-17晶闸管的过电流是怎么产生的？答：晶闸管装置浮现的元件误导通或者击穿、可逆传动系统中产 生环流、逆变失败以及传动装置生产机械过载及机械故障引起机 电堵转等，都会导致流过整流元件的电流大大超过其正

5、常工 作电流，即产生过电流。418晶闸管常用的过电流保护有哪些？答：晶闸管常用的过电流保护有：在交流进线中串接电抗器，灵 敏过电流继电器保护，限流与脉冲移相保护，直流快速开关保护 和快速熔断器保护。419什么是均压，君流？答：元件串联时，要保证每一个串联元件所分担的正向电压根本 相等，称为均压；并联时要保证每一路元件所分担的电流根本相 等，称为均流。64什么叫整流？答：交流电一整流器一直流电一用电器，这个过程称为整流。&2逆变电路分为哪些？答：有源逆变与无源逆变电路。&3有源逆变和无源逆变的过程分别是什么？答：有源逆变过程为：直流电一逆变器一交流电一交流电网。无源逆变的过程为：直流电一逆变器一

6、交流电频率可调 一用电器。6-4重物提升和下放时变流器分别工作于什么状态？答：重物提升时变流器工作于整流状态，重物下放时工作于 逆变状态。6-5为什么逆变电路对触发脉冲与主电路的可靠性要求更高，对最小逆变角必须加以限制？答：因为有源逆变与整流不同，触发脉冲丧失、移相超过一 定范围和快熔烧断都会导致逆变失败，也就是严重短路，这是必 须绝对防止的，因此逆变电路对触发脉冲与主电路的可靠性要求 更高，对最小逆变角必须加以限制。6-6晶闸管装置的功率因数是怎样定义的，改善功率因数通常有 哪些答：晶闸管装置的功率因数定义为交流侧有功功率与视在功 率之比。目前采用的改善功率因数的方法有以下几种：（1）小控制

7、角逆变角）运行（2 ）采用两组变流器的串联供电（3）增加整流相数（4）设置补偿电容7-1双向晶闸管的触发方式有哪些？答：由于双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加正负 信号都能触发，因此有四种触发方式：（1） I触发方式2） I - 触发方式 in触发方式 in-触发方式。7-2双向晶闸管的主要参数有哪些？答：有双向晶闸管的额定通态电流、断态重复峰值电压（铭 牌额定电压）以及换向电压上升率。7-3交流开关的工作特点是什么？答：工作特点是晶闸管在承受正半周电压时触发导通，而 它的关断是利用电源负半周在管子上加反压来实现，在电流过零 时自然关断。7-4固态开关包括哪些，它的特点以及合用场合是什么？

8、答：它包括固态继电器和固态接触器，由于采用的是环氧 树脂封装，所以具有体积小、工作频率高的特点，合用于频繁工 作或者潮湿、有腐蚀性以及易燃的环境中。7-5交流调压的触发电路有哪几种？答：1简单双向调压电路2触发二极管交流调压电路3单结 晶闸管触发电路触发器组成的晶闸管移相交流调压电路5程控 单结晶体管组成的触发电路。7-6什么是交流调压?答：利用晶闸管的开关特性代替老式的接触调压器、感应 调压器和电抗器调压，用晶闸管实现交流到可变交流之间的变换 称为交流调压。7-7三相交流调压常用的四种接线方式是什么？答：1星形带中性线的三相交流调压电路2晶闸管与负载 联结成内三角形的三相交流调压电路3用三对

9、反并联晶闸管联 结成三相三线交流调压电路4三相晶闸管接于星形负载中性点 的三相交流调压电路。8-1变频电路从变频过程分可分为哪几大类？答：变频电路从变频过程可分为二大类：交流-交流变 频，它将50H的交流直接变成其它频率低于50H）的交流， 称直接变频。交流-直流-交流变频，将50H交流先整流为直流, 再由直流逆变为所需变频的交流。8-2逆变器换流有哪几种？答：逆变器换流有两种：负载换流；强迫换流。8-3强迫换流的特点是什么？答：强迫换流的特点是：设置专门的换流回路，通常由电感、 电容、小容量晶闸管等组成。8-4并联谐振与串联谐振逆变器是利用什么原理实现换流的？ 答：这两种逆变器都是利用负载电

10、路的谐振原理实现换流的。8-5什么叫串联谐振逆变器?答：换流电容与负载电路串联，它的换流是基于串联谐振的 原理，这种逆变器称为串联谐振逆变器，简称串联逆变器。8- 6串联谐振逆变器的特点是什么？答：其特点是：采用不可控整流，电路简单、功率因数高。8-7电压型逆变器的特点是什么？答：电压型主要采用大电容滤波，逆变器的直流电源阻抗小， 类似于电压源，逆变输出的电压比拟平直，波形为交变矩形波， 而输出电流波形接近正弦波。8-8电流型逆变器的特点是什么？答：电流型主要采用大电感滤波，电源呈现高阻抗，类似于 电流源。此类逆变器输出电流比拟平直，波形为交变矩形波，而 电压近似为正弦波。8-9晶闸管中频装置

11、与中频发机电组相比有什么优缺点？答：它与中频发机电组相比，具有频率高、起动住手方便、 频率能自动跟踪以保持最正确运行状态、无旋转局部、噪声小以 及起动电流冲击等优点。其缺乏之处是晶闸管过载能力差，使用维修要求较高。8-10什么叫直流斩波器？答：将直流电源的恒定直流电压，通过电子器件的开关作 用，变换为可调直流电压的装置称为直流斩波电路。9/简述门极可关断晶闸管GTO的，优缺点。答：优点：GTO为器件栅极驱动电路的要求是什么?答：向可靠开通和关断;减小驱动电路的输出电阻以提高栅极充 放电速度，从而提高的工作频率与输入阻抗高，容易被干扰。 9-6在使用中,IBGT的自身保护措施有哪些？答：1过电流

12、保护通过检测电流来切断门极。2过压保护利用吸收电路抑制过电压。3温度过高保护检测IGBT的温度来决定跳闸。9-7简述GTR基极驱动电路的根本功能。答：提供GTR所需的正向和反向基流，保证GTR可靠开通和关断；实现主电路与控制电路间的电隔离；具有一定的抗干扰能力。火花磨损，维护方便，可靠性高。3 .晶闸管组成的的变流装置的缺点有那些？答案：11）晶闸管元件的电压，电流过载能力差，必须设置 可靠的保护措施。2）晶闸管采用移相触发时，浮现非正弦电压 与电流，使电网波形畸变。3）移相控制在控制角大时，功率因 数低。4 .晶闸管常用的有哪几类？及其结构特点？答案：常用的有螺栓式与平板式两种；它们都有三个

13、引出级， 阳极（A）,阴极（K）和门级（G）,螺栓式晶闸管是紧栓在铝制散热器上 的；平板式那末由二个彼此绝缘的散热器把晶闸管紧紧加在 中间。5晶闸管导通的条件是什么？答案：1）晶闸管加之正常的阳极电压。（2）晶闸管加之门 级触发电压。6 .由晶闸管的正向伏安特性你能得出的结论？答案：（1门级断开时，晶闸管的正向漏电流比普通硅二极 管的反向漏电流稍大，且随着管子正向阳极电压的升高而增 大。当阳极电压升到足够大时，会使晶闸管导通，称为“硬导 通。屡次“硬导通会破坏管子，晶闸管不允许这样工作。2）晶闸管加之正向阳极电压后，还必须加之触发电压Ug 产生足够的触发电流Ig才干使晶闸管从阻断状态转为导通状

14、态，称为触发导通。(3 )晶闸管一旦触发导通后，门级 将对它失去控制作用。7 .晶闸管的额定电压和电流是怎么定义的？答案：晶闸管的额定电压即为晶闸管的重复峰值电压Utn, 我们普通取正向阻断不重复电压的80% o晶闸管的额定电流是 在环境温度为40 和规定的冷却条件下，元件在电阻性负载的 单相工频正弦半波，导通角不小于170 C的电路中，当结温稳 定且不超过额定结温时，所允许的最大通态平均电流。8.晶闸管选管过程中应该注意什么？答案：在晶闸管的选管过程中，其发热是由电流的有效值决 定，所以应该将额定电流值转换成有效值在进行选管。对于额定 电压值应该比实际共作时的最大电压大2 3倍。变流技术二)

15、1.晶闸管组成的可控整流电路比晶闸管问世前使用的电路有什么好处？答：用晶闸管组成的可控整流电路，可以很方便的把交流电变 成大小可调的直流电，具有体积小、分量轻、效率高以及控制灵 敏等优点，应用日益广泛。2单相半波可控整流电路带感性负载时，在负载两端并联续流二 极管的作用是？答：在带电感负载时，单相半波可控整流电路正常工作的关键 是使负载端不浮现负电压，要设法在电路电源电压U2负半周时， 使晶闸管VT承受反压而关断。在负载两端并联一个二极管，当 电源电压U2为正时，晶闸管VT触发导通，此时负载两端也为 正，二极管受反压不通，负载上电压波形与不加二极管是相同。 当电源电压变负时，由于电流减小，负载

16、上Ld产生的感应电动 势经二极管VD形成回路，使负载电流id继续流通，所以此二 极管称续流二极管。当续流二极管续流导通时，反向的电源电压 U2经VD使晶闸管受反压而关断。在电源电压反向期间，负载 两端电压仅为二极管压降，接近与零，因此不浮现负电压。加续 流二极管以后，输出直流电压Ud的波形与电阻负载时一样，而 电流波形那末不同，电源电压正半周时，电流由电源经导通的晶 闸管供应；电源电压负半周时，晶闸管关断，电流由续流电流维 持，因此，负载电流由两局部组成id =iTiD电流波形比电阻负 载平稳的多3单相全波可控整流电路带电感负载时，在负载上并联续流二极 管作用是？答：单相全波可控整流电路带负载

17、时，在负载上并联续流二极 管是扩大控制角a的移相范围，提高输出电压，消除输出电压中 负电压局部，同时使输出电流更加平直。4.单相全波整流电路比单相半波整流电路的优缺点？答：全波可空整流电路输出电压 的脉动系数为，纹波因数 为，比单相半波整流电路小，变压器两个二次绕组的直流安匝是 相互抵消的，故不回引起铁心的直流磁化。但这种电路要求有 中心抽头的整流的整流变压器，每一个二次绕组一周期内只工 作一半小时，利用率低，所用晶闸管正反向耐压要求较高，故只 合用于较小容量的可控整流电路。5.单相桥式可控整流电路接续流二极管作用是？答：在实际工作运行时，当蓦地把控制角杜曾大到180度或者突 然切断触发电路时

18、，会发生正在导通的晶闸管向来导通，而两个 二极管轮流导通的失控现象。加续流二极管可以防止失控。变流三1.三相可控整流电路形式不少，其中包括哪些？答案：有三相半波三相零式，三相桥式，双反三星等。2晶闸管整流电路的特点是什么？答案：晶闸管整流电路的特点是实际换流点不一定在实际换 流点上，而决定于触发脉冲的相位即控制角a。3三相整流电路的根本形式是什么？它有几种接法？分别是什 么？答案：根本形式是三相半波整流电路，有两种接法，分别是 共阴极组接法与共阳极组接法。4在三相半波可控整流电路带电阻性负载的情况下当触发脉冲 提早浮现在自然换流点之且脉冲很窄时会浮现什么情况？答案：会浮现触发脉冲到来时管子还未

19、受正压，当管子开始 受正压时脉冲已消失，使输出电压成为断续的、各相间隔轮 流导通的缺相波形，这是不允许的。5三相半控桥式整流电路与三相全控桥式整流电路相比各自的优点是什么？答案：1）三相全控桥式整流电路能工作与有源逆变状态，而 三相半控桥式整流电路只能作可控整流，不能工作于逆变状态。2三相全控桥式整流电路输出电压脉动小，基波频 率为300H,比三相半控桥式整流电路高一倍，在同样的脉动要 求下，全控桥式整流电路要求平波电抗器的电感量可小些。3三相半控桥式整流电路只用三个晶闸管，只需三 套触发电路，不需要宽脉冲或者双脉冲触发，因此路线简单经济, 调整方便。4）三相全控桥式整流电路控制增益大、灵敏度

20、高， 其控制滞后时间改变电路的a角后，直流输出电压相应变化的时 间）为，而三相半控桥式整流电路为，因此三相全控桥式整流 电路的动态响应比半控桥式整流电路好。变流泗？1由于交流侧电路在接通断开时浮现暂态过程，因此在晶闸管整 流桥路输入端浮现超过正常计算值的电压，此电压称为交流侧操 作过电压，浮现此交流侧操作过电压的发生情况有几种？答：1由高压电源供电或者电压比很大的变压器在高压侧合 闸的瞬间，一次侧高压经电容耦合到二次侧，浮现瞬时过电压。2）与整流装置并联的其它负载切断时或者蒸储装置直接 侧开关切断时，因电源回路电感L1产生感应电动势造成过电压。3）在整流变压器空载且电源电压过零时，一次侧拉闸，

21、 因变压器激磁电流I。的突变，在二次侧感应出很高的瞬时过电 压，如没有保护措施，这种过电压尖峰值可达工作电压峰值的6 倍以上，这种情况最为严重。4交流电网遭受雷击或者从电网侵入的干扰过电压，称 为偶发性的浪涌电压。2晶闸管常用的过电流保护有几种？答：1）在交流进线中串接电抗器，或者采用漏抗较大的变 压器是限制短路电流以保护晶闸管的有效方法，缺点是在有负载 是要损失较大的电压降。12）灵敏过电流继电器保护。3限流与脉冲移项保护。14）支流快速开关保护。（5 ）快速熔断器保护。3快熔的接法有几种？答：三种：1接入桥臂与晶闸管串联；2）接在交流出入 端；3）支流侧接快熔。4晶闸管有哪几种工作状态？答

22、：正向阻断状态、开通过程、导通状态、阻断能力恢复过 程、反向阻断状态。5对于晶闸管串并联的场合，有效的方法是什么？答：提高触发脉冲的前沿陡度，缩短管子开通时间与保持导 通的一致性。6晶闸管导通时，除了换相电流外，还有阻容吸收电路中电容的 充放电电流，这个充放电电流只受串联电阻R限制，由于R阻 值小，所以di/dt）很大。如增大R值，那末会影响吸收电路 的效果，解决的方法有哪两种？答：（1）在桥臂上串联电感。（2）阻容吸收电路采用整流式接法，使电容放电电流不 经过晶闸管，对限制di/dt）值也有好处。变流五1 .为保证晶闸管装置能正常可靠地工作，触发电路必须满足什 么答：1触发信号应有足够的功率

23、触发电路送出的触发信号是作用 于晶闸管门极与阴极的。2触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，以使元件在触 发导通后，阴极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。3触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满 足电路要求。2 .用二极管，电阻，电容和开关等元件可组成那五种简单实用 类型的触发电路？答：1）交流静态无触点开关电路。2）用光耦合器组成的触发电路。3）用数字集成块组成的触发电路。4）简易移相触发电路。5阻容移相桥触发电路。3,由单结晶体管组成的触发电路有什么优点？答：由单结晶体管组成的触发电路，具有简单，可靠，触发脉冲 前沿陡，抗干扰能力强以及温度补偿性能等优点。4.正弦波

24、触发电路的同步移相普通是采用什么方法？信号叠加 的方式有什么？答：普通采用正弦波同步电压与一个控制电压或者几个电压的 叠力口，改变控制电压的大小，从而改变晶体管翻转时刻，这种 方式称为垂直控制或者正交控制。信号叠加的方式又可分为串联 叠加控制与并联叠加控制。5,正弦波移相触发电路的优缺点是什么？答：优点是：1）整流装置在负载电留连续时，直流输出电压Ud 与控制电压Uc成线性关系。2）能局部补偿电源电压波动对输出电压Ud的影响缺点是：1）由于同步电压直接受电网电压的波动及干扰影响 较大,特殊是电源电压波形畸变时，Uc与Us波形交点不稳定， 导致整个装置工作不稳定。2正弦波移相电路理论上分析移相范围可达0 180 ,实际上由于正弦波顶部平整U与c交点不明确而无法 工作。6.同步的概念是什么？实现同步的具体步骤是什么？