电力电子复习题.doc

绪论填空题：1. 电力电子技术是使用_电力电子_器件对电能进行_变换和控制_的技术。2. 电能变换的含义是在输入与输出之间，将_电流_、_电压_、_频率_、_相数_、_电力_中的一项以上加以改变。3. 电力变换的四大类型是：_交流变直流_、_直流变交流_、_直流变直流_、_交流变交流_。4. 在功率变换电路中，为了尽量提高电能变换的效率，所以器件只能工作在_开关_状态，这样才能降低_功率损耗_。5. 电力电子器件按照其控制通断的能力可分为三类，即: _不可控器件_、_半控器件_、_全控器件_。6. 电力电子技术的研究内容包括两大分支：_电力电子器件制造_ 技术和_变流_技术。7.半导体变流技术包括用电力电子器件构成_各种电力变换_电路和对其进行控制的技术，以及构成_电力电子_装置和_电力电子_系统的技术。8.电力电子技术是应用在_电气工程_领域的电子技术。9.电力电子技术是一门由_电力学_、_电子学_、_控制理论_三个学科交叉形成的新的边缘技术学科。简答题1. 什么是电力电子技术？2. 电能变换电路的有什么特点？机械式开关为什么不适于做电能变换电路中的开关？3. 电力变换电路包括哪几大类？第1章 电力电子器件填空题：1.电力电子器件一般工作在_ 开关_状态。2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为_通态损耗_，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为_开关损耗_。3.电力电子器件组成的系统，一般由_控制电路_、_驱动电路_、 _ _三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路_。4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _双极型器件_ 、_复合型器件_三类。5.按照器件能够被控制的程度，电力电子器件可分为以下三类： 、 和 。6. 按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电流驱动型_和_电压驱动型_两类。7. 电力二极管的主要类型有 普通二极管 、 快恢复 、 肖特基 。8. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为 1kHz Hz以下的整流电路。其反向恢复时间较长，一般在 5us 以上。9.快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较短，一般在 5us 以下。10.肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。11.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论 是否有触发电流 ，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在 门极有触发电流 情况下，晶闸管才能导通；晶闸管一旦导通， 门极 就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流 降到接近于零的某一数值以下 。12.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL_大于_IH 。13.晶闸管断态不重复电压UDRM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDRM_大于_Ubo。14.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。15. 普通晶闸管关断时间 数百微秒 ，快速晶闸管 数十微秒 ，高频晶闸管 10us 左右。高频晶闸管的不足在于其 电压和电流定额 不易做高。16. 双向 晶闸管可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。17. 光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用 一定波长 触发导通的晶闸管。光触发保证了主电路与控制电路之间的 绝缘 ，且可避免电磁干扰的影响。常应用在 高压大功率 的场合。18.GTO的_多元集成_结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。19.电力MOSFET的通态电阻具有_正_温度系数。20.IGBT 的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下降_，开关速度_小于_电力MOSFET 。21.功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是_智能功率集成电路_。22.抑制过电压的方法之一是用_储能元件_吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。在过电流保护中，快速熔断器的全保护适用于_小_功率装置的保护 。23. 主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担 电能的变换或控制 的电路。24. GTO的开通控制方式与晶闸管相似，但是可以通过在门极 施加负的脉冲电流 使其关断。25.电力MOSFET导通的条件是： 且 。开关时间的大致范围是： 10 100ns 。19.IGBT是由 GTR 和 MOSFET 两类器件取长补短结合而成的复合器件。20.IGBT导通的条件是： 且 。简答题：1.电力电子器件是如何定义和分类的？同处理信息的电子器件相比，它的特点是什么？2.应用电力电子器件的系统组成如题图1-1所示，试说明其中保护电路的重要意义？图 1-13. 使晶闸管导通的条件是什么？4. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？5. GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？6. 如何防止电力MOSFET因静电感应应起的损坏？7. 晶闸管的触发电路有哪些要求？8. GTO的触发信号有哪些要求？9. IGBT、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点？10. 试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。计算题：1.晶闸管在单相正弦有效值电压220V时工作,若考虑晶闸管的安全裕量,其电压定额应选多大 ?2.流经晶闸管的电流波形如题图141所示。试计算电流波形的平均值、有效值及波形系数。若取安全裕量为2，问额定电流为100A的晶闸管，其允许通过的电流平均值和最大值为多少？ 图1-2 图1-33.在题图1-3电路中，E50V，R0.5W,L0.5H，晶闸管擎住电流为15mA。要使晶闸管导通，门极触发脉冲宽度至少应为多少？4.题图1-4中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im，试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。5.上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶闸管能送出的平均电流Id1、Id2、Id3各为多少？这时，相应的电流最大值Im1、Im2、 Im3各为多少 ?图1-4第2章 整流电路填空题：1.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角的最大移相范围是_0-180_。2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变_，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角的最大移相范围是_0-180_ ，其承受的最大正反向电压均为_，续流二极管承受的最大反向电压为_（设U2为相电压有效值）。3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，角移相范围为_0-180_，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为_和_；带阻感负载时，角移相范围为_0-90_，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为_和_；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个_平波电抗器_。4.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与_的波形基本相同，只是后者适用于_低_输出电压的场合。 5.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压UFm等于_，晶闸管控制角的最大移相范围是_0-150_，使负载电流连续的条件为_(U2为相电压有效值)。6. 三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差_120_，当它带阻感负载时，a的移相范围为_0-90_。 7. 三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是_最高_的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_最低_的相电压；这种电路 a 角的移相范围是_0-120_，ud波形连续的条件是_=60_。 8. 对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使用输出电压平均值_下降_。 9.在整流电路中，能够实现有源逆变的有_、_等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状态的条件是_和_。 10.逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为_有源逆变_，欲实现有源逆变，只能采用_全控_电路 ，当控制角 0 a p /2 时，电路工作在_整流_状态； p /2 a p 时，电路工作在_逆变_状态。11.直流可逆电力拖动系统中电动机可以实现四象限运行，当其处于第一象限时，电动机作_电动_运行，电动机_正_转，正组桥工作在_整流_状态；当其处于第四象限时，电动机做_发电_运行，电动机_反_转，_正_组桥工作在逆变状态。12.晶闸管直流电动机系统工作于整流状态，当电流连续时，电动机的机械特性为一组_平行的直线_，当电流断续时，电动机的理想空载转速将_抬高_，随 a 的增加，进入断续区的电流_加大_。13. 大、中功率的变流器广泛应用的是_晶体管_触发电路，同步信号为锯齿波的触发电路，可分为三个基本环节，即_脉冲的形成与放大_、_锯齿波的形成与脉冲移相_和_同步环节_。 简答题：1.什么是相位控制方式？2.以晶闸管的门极触发电路（同步信号为锯齿波的触发电路）为例说明相位控制信号的生成方法。3.针对晶闸管变流器，给出下列名词的定义：自然换流点，触发延迟角，导通角和移相控制范围。4.什么是有源逆变？简述有源逆变产生的条件，并比较晶闸管变流器整流工作模式与逆变工作模式的差别。5.逆变角是如何定义的？简述当晶闸管变流器工作于逆变状态时，应如何限制逆变角才能保证正常换流？简述逆变失败的原因及逆变失败所产生的后果。6.晶闸管三相桥式变流电路，在设计触发电路时，为什么要采用“双窄脉冲”触发方式？晶闸管单相桥式变流电路，是否也需要采用这种双窄脉冲触发方式，为什么？7.为什么随着触发角的增加，晶闸管整流器的功率因数会变降低？8. 单相全波可控整流电路与单相桥式全控整流电路从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的，那么二者是否有区别呢题2-8图9. 三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点吗？如果不是，它们在相位上差多少度？10. 有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们的触发角都是 a ，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，例如都是a相，在相位上差多少度？11. 题图2-26为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？试说明：晶闸管承受的最大反向电压为2；当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。12. 单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？13.在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压ud波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其它晶闸管受什么影响？14. 使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？15.什么是逆变失败？如何防止逆变失败？ 计算题：1.单相半波可控整流电路对电感负载供电，L20mH，U2100V，求当0和60时的负载电流Id，并画出ud与id波形。2.单相桥式全控整流电路，U2100V，负载中R2，L值极大，当30时，要求：作出ud、id、和i2的波形；求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 3.单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2，L值极大，反电势E=60V，当a=30时，要求：作出ud、id和i2的波形；求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 4.单相桥式全控整流电路带电阻负载工作，设交流电压有效值U2220V，控制角 a p/3 rad,负载电阻Rd5W,试求：（1）输出电压的平均值 Ud ；（2）输出电流有效值I。5.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作，设交流电压有效值U2400V，负载电阻Rd10W, 控制角 a p/2 rad, 试求：（1）输出电压平均值Ud；（2）输出电流平均值Id。 6.在三相半波整流电路中，如果a相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压ud的波形。7.三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5，L值极大，当a =60时，要求：画出ud、id和iVT1的波形；计算Ud、Id、IdT和IVT。 8.三相桥式全控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5，L值极大，当 a =60时，要求：画出ud、id和iVT1的波形；计算Ud、Id、IdT和IVT。9.单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1，L=，E=40V，U2=100V，LB=0.5mH，当 a =60时求Ud、Id与g 的数值，并画出整流电压ud的波形。 10.三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U2=100V，R=1，L=，LB=1mH ，求当 a =30时、E=50V时Ud、Id、g的值并作出ud与iVT1和iVT2的波形。 11.三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5，L=，U2=220V，XB=0.3，求Ud、Id、IVD、I2和 g 的值并作出ud、iVD和i2的波形。 12.三相全控桥，反电动势阻感负载，E=200V，R=1，L=，U2=220V，a =60，当LB=0和LB=1mH情况下分别求Ud、Id的值，后者还应求 g 并分别作出ud与iT的波形。 13. 三相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R=1，L=，U2=220V，LB=1mH，当EM=-400V，b=60时求Ud、Id与 g 的值，此时送回电网的有功功率是多少？14. 单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1，L=，U2=100V，L=0.5mH，当EM=-99V，b=60时求Ud、Id和 g 的值。第3章 直流斩波电路填空题：1.直流斩波电路完成得是直流到_直流_的变换。2.直流斩波电路中最基本的两种电路是_降压斩波电路_和_升压斩波电路_。3.斩波电路有三种控制方式：_脉冲宽度调制（PWM_、_频率调制_和_混合型_。4.升压斩波电路的典型应用有_直流电动机传动_和_单相功率因数校正_等。5.升降压斩波电路呈现升压状态的条件为_。6.CuK斩波电路电压的输入输出关系相同的有_升压斩波电路_、_ Sepic斩波电路_和_ Zeta斩波电路_。7.Sepic斩波电路和Zeta斩波电路具有相同的输入输出关系，所不同的是：_ Sepic斩波电路_的电源电流和负载电流均连续，_ Zeta斩波电路_的输入、输出电流均是断续的，但两种电路输出的电压都为_正_极性的 。8.斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第_1_象限，升压斩波电路能使电动机工作于第_2_象限，_电流可逆斩波电路_电路能使电动机工作于第1和第2象限。9.桥式可逆斩波电路用于拖动直流电动机时，可使电动机工作于第_1 2 3 4_象限。10.复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作一个_升压_斩波电路和一个_降压_斩波电路的组合；多相多重斩波电路中，3相3重斩波电路相当于3个_基本_斩波电路并联。简答题：11.画出降压斩波电路原理图并简述其工作原理。12.画出升压斩波电路原理图并简述其基本工作原理。13.试分别简述升降压斩波电路和Cuk斩波电路的基本原理，并比较其异同点。14.试绘制Speic斩波电路和Zeta斩波电路的原理图，并推导其输入输出关系。15.分析题图3-15a所示的电流可逆斩波电路，并结合题图3-15b的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。16.对于题图3-16所示的桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于反转电动状态，试分析此时电路的工作情况，并绘制相应的电流流通路径图，同时标明电流流向。 17.多相多重斩波电路有何优点？计算题： 18.在题图3-18所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10，L值极大，EM=30V，T=50s,ton=20s,计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。 19.在题图3-19所示的降压斩波电路中，E=100V，L=1mH，R=0.5，EM=10V，采用脉宽调制控制方式，T=20s，当ton =5s时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。当ton=3s时，重新进行上述计算。20.在题图3-20所示的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R=20，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Uo，输出电流平均值Io。 21.在题图3-21所示的升压斩波电路中，设E100V，R250W，a0.8，C。(1)计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。 (2)计算输入输出功率。 第4章 交流交流电力变换电路填空题：1.改变频率的电路称为_变频电路_，变频电路有交交变频电路和_交直交变频_电路两种形式，前者又称为_直接变频电路_，后者也称为_间接变频电路_。2.单相调压电路带电阻负载，其导通控制角a的移相范围为_0-180_，随 a 的增大， Uo_降低_，功率因数l_降低_。3.单相交流调压电路带阻感负载，当控制角aj(j=arctan(wL/R) )时,VT1的导通时间_逐渐缩短_,VT2的导通时间_逐渐延长_。4.根据三相联接形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式，TCR属于_支路控制三角形_联结方式，TCR的控制角 a 的移相范围为_90-180_，线电流中所含谐波的次数为_6k+-1_。5.晶闸管投切电容器 选择晶闸管投入时刻的原则是：_该时刻交流电源电压应和电容器预先充电电压相等_。6.把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为_交交变频电路_。_。7.单相交交变频电路带阻感负载时，哪组变流电路工作是由_输出电流的方向_决定的，交流电路工作在整流还是逆变状态是根据_输出电流方向和输出电压方向是否相同_决定的。8.当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50Hz时，单相交交变频电路的输出上限频率约为_20Hz_。9.三相交交变频电路主要有两种接线方式，即_公共交流母线进线方式_和_输出星形联结方式_，其中主要用于中等容量的交流调速系统是_公共交流母线进线方式_。10.矩阵式变频电路是近年来出现的一种新颖的变频电路。它采用的开关器件是_全控_器件；控制方式是_斩控方式_。简答题： 11.交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？12.单相交流调压电路带电阻负载和带阻感负载时所产生的谐波有何异同？13.斩控式交流调压电路带电阻负载时输入输出有何特性？14.三相交流调压电路采用三相四线接法时，存在何种问题？ 15.三相交流调压电路采用三相三线接法带电阻负载时，试分析电流的谐波情况。16.什么是TCR，什么是TSC？它们的基本原理是什么？各有何特点？17.简述交流电力电子开关与交流调功电路的区别。18.交流调功电路中电流的谐波有何特点？19.画出单相交交变频电路的基本原理图并分析其基本工作原理。 20.交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？21.单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同？22.交交变频电路的最高输出频率是多少？制约输出频率提高的因素是什么？23.三相交交变频电路有那两种接线方式？它们有什么区别？24.在三相交交变频电路中，采用梯形波输出