电力电子技术

1、电力电子技术复习题填空题I标出下面元件的简称：电力晶体管GTR;可关断晶闸管GTO;功率场效应晶体管MOSFET:绝缘栅双极型晶体 管IGBT ; IGBT是MOSFET和GTR的复合管。2品闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发 脉冲要与晶闸管阳极电压同步。3多个晶闸管相并联时必须考虑 均流的问题,解决的方法是用专用均流电抗器。4在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波出电流波形为方波。5型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管 晶闸管、它的额定电压为800V伏、额定有效 电流 为 lOOAo。导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之

2、间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。7 当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会下降；当温度升高时，晶闸管 的触发电流会下降、正反向漏电流会增加。8常用的过电流保护措施有快速熔断器、用进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相 使输出电压下降。（写出四种即可）9普通晶闸管内部有 两个PN结,外部有三个电极，分别是阳极A、阴极K和门极G。10晶闸管在其阳极与阴极之间加上疋宜电压的同时、门极上加上触发电压、品闸管就导通。II晶闸管的工作状态有正向 MT状态、正向旻通 状态和反向阻断状态。12当增大品闸管可控整流的控制角a ,负载上得到的直

3、流电压平均值会减小?一13 .晶体管触发电路的同步电压一般有 正弦波同步电压和 锯齿波 电压。14按负载的性质不同，晶闸管可控整流电路的负载分为电阻性负载、电感性负载和反电动势负载三大类。15双向晶闸管的触发方式有I +、匚、田+、旷四种16在有环流逆变系统中，环流指的是只流经 逆变电源、逆变桥而不流经负载的电流。 环流可在电路中加电抗器来限制。为了减小环流一般采控用控制角a大于B的工作方 式。17三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。o18对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使用输出电压平均值 _工隆0。导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在同一

4、相的上、下二个开关元件20有源逆变器是将直流电能转换为交流电能馈送回虫网 的逆变电路。21 . KP100-10型晶闸管，能承受最大交流电压有效值是707V。22三相 半捽桥式 _整流电路，不能工作在逆变状态。23在无源逆变器中，为使晶闸管可靠关断，常采用自然换流和 强迫换流两种。24单相半控桥式整流电路中，若出现一个晶闸管直通，另两个二极管轮流导电180的情况时,则表示该电路发生 失控现象。25在实际应用中，双向晶闸管常采用 和世二和 两种触发方式。26控制角a与逆变角B之间的关系为左二。简答题1.简述晶闸管整流电路对触发脉冲的要求。答：(1)触发信号可为直流、交流或脉冲电压。(2)触发信号

5、应有足够的功率(触发电压和触发电流)。(3)触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流迅 速上升到掣住电流而维持导通。(4)触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步。2.简述GT矶极驱动电路的功能：(1)提供合适的正反向基流以保证GTRT靠导通与关断。(2)实现主电路与控制电路的隔离。(3)自动保护功能，以便在故障发生时快速自动切断驱动信号，避免损坏GTR电路尽可能简单，工作稳定可靠、抗干扰能力强。3.晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用答：在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出，可降低脉冲电压，增大输出的触发电流，还 可以 使触发电路与主电路在电气上隔离，既安全又可

6、防止干扰，而且还可以通过脉冲变 压器多个 二次绕组进行脉冲分配，达到同时触发多个晶闸管的目地。4.简述晶闸管有源逆变的条件：答：(1)有直流电动势源，极性与晶闸管的导通方向一致，且数值稍大于变流器直流侧的平均电 压。(2)变流器工作在a90兆围。(3)直流侧用接大电感。5.试以三相全控桥式反并联电路为例，分析 a = B工作制的主电路的工作原理。(1)正转。给I组和II组晶闸管触发信号，a I900即0 IK900且保证aL 0 II 此时第一组工作在整流状态，输出电压为UdlFl电动机电枢得到右正左负的电压后运 行，且 产生反电动势E。第二组晶闸管由于触发脉冲BIK900其输出电压为Udll

7、二BI I和Udi大小 相等，极性也为右正左负，由于此时UdIIE,不满足逆变条件，二组晶闸管 工作在待逆变状o(2)调速。当需要速度升高时，使a减小，B II减小，输出电压增大，电流增大，电磁 转矩 增大，电动机转速升高，减速时相反。(3)停机。第一组晶闸管的触发脉冲移动到大于900,在移相过程中，电枢电流迅速下降，电感将产生感应电动势，使一组晶闸管继续导通，工作在有源逆变状态，将电感中储存 的能量逆变为交流电能回馈电网，称本桥逆变，由于电流下降很快，转速还来不及 变化。当 电流下降到零时，将第二组晶闸管的触发脉冲移相到BIK900使的IUdllKE ,二组进入它桥逆变，电枢电流反向，电动机

8、发电制动，机械惯性能量回馈电网。(4)反转。当电动机停机完成后，再继续将二组晶闸管的脉冲由大于900移到小于900区域，一组进入待逆变状态，二组进入整流状态，直流电压极性改变，电动机反转。6.有源逆变实现的条件是什么(1)晶闸管的控制角大于 90度，使整流器输出电压UD为负(2)整流器直流侧有直流电动势，其极性必须和晶闸管导通方向一致，其幅值应大于变 流器直流侧的平均电压7.单结晶体管的特性曲线可以分为哪几段如果用一个二极管和两个电阻接成如下方式，请按对单结晶体管特性曲线进行研究的相同做法，设计试验电路，并作出它的 Ie-Ue特 性曲线。单结晶体管特性曲线可分为：截止区、负阻区、饱和导通区。8

9、.单项桥式逆变器的“非对称控制”的过程，其目的在于什么答：使VI、V2栅极信号互补，V3、V4栅极信号互补；V3与V2不同相位，V4栅极信号与VI不同 相位，而是分别前移了 1800- 9 ,即V& V4分别比VI、V2落后9。“非对称控制”使得输出 电压不再是正负各为1800的脉冲，而是正负各为9的脉冲。“非对称控制”称为移相调压，用于调节带有阻感负载的逆变电路输出电压，改变& 可改变输出电压。9.有源逆变产生的条件答：(1)|Ud|Ed| (2) B 9010.并联谐振型逆变电路利用负载电压进行换流,晶闸管交替频率与负载回路的谐振频率 应满足什么条件负载电压Ua什么样的波形答：(1)晶闸管

10、交替频率稍大于负载回路的谐振频率负载电压Ua是正弦波11.三相桥式全控整流电路中，对触发脉冲有何要求，为什么答：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60 ，共阴极组VT1、VT3 VT5的脉冲 依次差120。，共阳极组VT4 VT6 VT2也依次差120 ，同一相的上下两个桥臂，即VT1与 VT4, VT3 与 VT6, VT5 与 VT2,脉冲相差 180。原因：保证2个晶闸管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1,且不能为同 1相器件。12.什么是单相桥式半控整流电路的失控现象纯电阻型负载会发生失控吗为什么答:当a角突然增加到1800或触发脉冲消失，会

11、发生一个晶闸管连续导通，而二个二极管轮 流导通的情况，称之为失控。纯电阻负载不会发生失控现象，因为没有续流过程。13.晶闸管的导通条件和关断条件。答：(1)阳极和门极承受正向电压(2)阳极承受反向电压或阳极电流小于维持电流14.逆变失败的原因是什么答：(1)某晶闸管在逆变时由于某种原因无法触发导通(2)逆变角太小15.写出下列电力电子器件的电气符号，英文简称，并说明它们属于电流控制还是电压控 制。1)门级可关断晶闸管；1）门级可关断晶闸管；，2）电力晶体管；GTR3）晶闸管SCR4）电力场效应管MOSFET5）绝缘栅双级晶体管IGBT16 流过晶闸管的电流波形如图所示，允 许的平均电流及最大电

12、流值匚I 尸314/二（A）I n二 2 I d 二（A）17 单相桥式全控整流电路，L2=100V,负载电阻R二2,输出平土电压Ld,电流Id的值。GTO流控流控1流控F压控- n一口-压控IIL值极大，当a=30o时，求整流2）电力晶体管；3）品闸管;4）电力场效应管；5）绝缘栅双级晶体管Ud=4 cos =X 100X cos = ( V)la= =42（ A） R计算题1.一台由220V供电的自动恒温功率为lkW的电炉，采用单相半控桥整流电路。通过计 算选择 品闸管和续流二极管的型号。解：电炉电阻丝的电阻U； 220-2048Q2/ 1000IdT18Oo36Oo18Oo 6Oo36O

13、o30 =10 A，丁 18Oo IT = J 18Oo 6OoId 二，-X30 二当Q =0o时晶闸管与整流管的电流有效值才最大为U 2122010ITm=IDm= 一 -SIn2 -=- 2 0-=Rd . 4248 . 42选择品闸管和整流管的型号132IT(A V 尸2) -Tm-二2)二 34A1. 571. 57取5A (电流系列值)UTn= (2 3)UTM二(2 3万 X 220二625936V所以，品闸管的型号为KP5-8同理，整流管的型号为ZP5-82一个额定电流为100A的晶闸管，在流过如图所示波形的电流不时，不考虑安全裕量， d(t) 41 d(t) 允许所流过的电流

14、平均值为多少 有效值：I 1.57IT 157(A)有效值：I 97;2,3 23-r -12/31平均值：Id 2(，3 Imd( t) 2,s2Ld( t) L=86 (A)3某感性负载采用带续流二极管的单相半控桥整流电路，已知电感线圈的内电阻Rd=5Q,输入交流电压U2二220V,控制角a =60。试求晶闸管与续流二极管的电流平均值和有效 值。解：首先求整流使出电压的平均值1 cos Ud= =X220XCOS6O0匕-=149 V再求负载电流2Id = Ud / Rd = (149 / 5) =30 A品闸管与续流二极管的电流平均值和有效值分别为IdD = r Id =型匚 x 30=

15、10 A4三相半波可控整流电路，大电感负载，护600,已知电感内阻R=4Q ,电源电压U2二220V,试 计算不接续流二极管与接续流二极管两种情况下的平均电压，平均电流，并选择品闸管的型号。并画出电压电流波形。解：(1)不接续流二极管时，Ud 二二，Id 二Ud/R二4二，IT=l/31/2Id=IT/=,取 30AUTn= (23) 61/2U2=10781616V，取 1200V,晶闸管为 KP30-12。(2)接 续 流二极管时，Ud=l+cos(300+ a)=Id 二 Ud/R二4二，IT=Id (1500-600)/36001 1/2=ITn=IT/=,取 30A UTn= (23

16、) 61/2U2=10781616V，取 1200V 晶闸管为 KP30- 12o5一台工业炉原由额定电压为单相交流220V供电，额定功率为10千瓦。现改用双向晶闸 管组成的单相交流调压电源供电，如果正常工作时负载只需要5千瓦。试问双向晶闸管的触 发角a应为多少度试求此时的电流有效值，以及电源侧的功率因数值。兀 /2；6有一单相交流调压电路，电路参数如下：Ui =100V, R=3Q, L=100mHo 求：1)本电路所用的电力电子器件名称是什么它的额定电流是如何定义的2)试分别画出a =30及a =75时的输出电压Uo稳态波形。答：1)双向晶闸管，平均通态电流2)7某感性负载采用带续流二极管

17、的单相半控桥整流电路，已知电感线圈的内电阻Rd=5Q,输入交流电压U2=220V,控制角a =60。试求晶闸管与续流二极管的电流平均值和有效值。 解：首先求整流使出电压的平均值1 COS1 COS6O0Ud= -=X220X -=149 V再求负载电流Id = Ud / Rd = (149 / 5) = 30 A品闸管与续流二极管的电流平均值和有效值分别为吟 1 30 二 10 A 36OoT 二1800 id = 叫吃 X30 = 36Oo,36Oo1800IdT 二fid =36Oo6OoIdD = -0 Id =6；x 30 = 10 A180 180:60 X30 二ID = _1右8

18、0 站=18Oo8单相桥式半控整流电路，负载为大电感，并接有续 20A, 流二极管，设最大负载电流为控制角a =30 ，试回答：画出5、hi波形计算品闸管电流有效值Li计算续流二极管的电流有效值IV4 答波形Ud, i vii（2）1 Vl= J. I d29 有一个三相全控桥整流电路。已知电感负L二、R二4Q、要求Ud从0220V之间变化画出 角a =30时的整流输出电压Ud的波形，画出。管11的电压的波形;不考虑控制角裕量时的变压器二次线电压山屋计算品闸管电压、电流值，（安全 裕量为2倍），选择晶闸管型号（3） 变压器二次电流有效值L,和&,答 Ud 2.34 cos , a =0得出：lh=94v(3)U d/Rd=220/4=55AIT Id 二I T（AV）=2 I TM/,取 50A;Uin=2 Ik二2 6U2 =,取 500V;所以型号为KP50-512二3叱S2=3U 2I2=3X94X 二10.1 .图示电路属于哪种斩波电路简述其工作原理2当E二100v, V的关断时间为T