电力电子技术复习题(2)

1、11电力电子复习题一、概念题1、KP100-8元件是额定电压为800V,额定电流为100A的普通晶闸管2、已经导通的晶闸管可被关断的条件是流过晶闸管的电流减小至维持电流Ih以下3、晶闸管是三端器件，三个引出电极分别为：阳极、阴极和门极。4、可关断晶闸管 GTQ IGBT是MOSFET GTR勺复合管。5、当温度降低时，晶闸管的触发电流增加，反向漏电流减小。6、电力场效晶体管 MOSFET, MO觥制品I'管是SC济口 MOSFET复合管。7、当加到单相全控桥式整流电路的电压为 U时，单相全控桥式整流电路的品闸管所承受的最大反压是 2U28、单相全控桥大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最

2、大正向电压为后U29、三相全控桥式有源逆变电路，品闸管电流的有效值1T为¥10、在电感性负载三相半波可控整流电路中，品闸管承受的最大反向电压为2.45 U211、1800导电型电压型三相桥式逆变电路，其换相是在同一相的上、下两个开关之间进 行的。12、在有源逆变电路中，逆变角的移相范围应选35o90o为最好。13、单相全控桥式整流大电感负载电路中，控制角 a的移相范围是0° 90°14、三相半波相控整流电路中，纯电阻性负载时，输出的电压波形为连续和断续的临界状 态所对应的控制角a为30度。15、三相桥式相控整流电路中，纯电阻性负载时，输出的电压波形为连续和断续的临

3、界状 态所对应的控制角a为60度。16、用于晶闸管的过电压保护的元件有避雷器、阻容吸收电路、压敏电阻、硒堆17、电力晶体管的正偏安全工作区由以下四条曲线限定：集电极-发射极允许最高击穿电压线，集电极最大允许功耗线，集电极最大允许电流线和二次击穿功率线18、降压斩波电路中，已知电源电压 U=16V,负载电压U0=8V,周期Ts=4ms则开通时间 Ton 为 2ms19、单相桥半控整流电感性负载电路中，在负载两端并联一个续流二极管的目的是防止失 控现象的发生21、单相交流调压电路中，负载是阻感性时移相范围是F180oo22、电力晶体管GT网高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为二次击穿23、驱动

4、电路是电力电子器件主电路与控制电路之间的接口24、在单相电流型逆变器中，输出电流波形是方波，输出电压波形是正弦波。25、在单相电压型逆变器中，输出电流波形是正弦波，输出电压波形是方波。26、在大电感负载三相全控桥中，当a >60°时，在过了自然换相点之后和下一个品闸管被触发之前，整流输出Ud为负值，交流电源接受回馈的能量，电感释放储能27、具有自关断能力的电力半导体器件称为全控型器件28、绝缘栅双极型晶体管IGBT是将电力场效晶体管与电力晶体管复合而成29、晶闸管触发电路中，若使控制电压 UC=0,改变偏移电压的大小，可使直流电动机负载 电压Ud=0,使控制角a =900。达到

5、调定移相控制范围，实现整流、逆变的控制要求。30、通常电子器件的换流的方式有器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流四种。31、SPW通常有两种控制方式即单极性和双极性控制。32、确定最小逆变角B min要考虑的三个因素是品闸管关断时间所对应的电角度，安全裕量角和换相重叠角。33、三相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态，写出输出电压平均值Ud 的表达式为U=-2.34U2C0sB 。34、在晶闸管单相半波相控整流电路中，晶闸管从开始承受正向电压算起，到触发脉冲到来时刻为止，这段时间的电角度称为触发角。35、直流变换电路的控制电路主要的两种控制方式为脉冲频率调制和脉冲宽度调制。36、RC电路可用作

6、直流侧的过电压保护元件。37、对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使输出电压平均值下降。38、在输入相同幅度的交流电压和相同控制角的条件下，三相可控整流电路比单相可控整流电路可获得较高的输出电压。39、什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？从电路组成和工作波形上看，这二者各有什么特点？答： （ 1）电压型逆变电路因其直流侧电源为电压源，所以，直流电压无脉动，直流回路呈低阻抗。由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。交流侧输出电流波形则取决于负载的性质。为给感性（滞后）的负载电流提供流通路径，逆变桥的各桥臂必须并联无功反馈二极管。（ 2）电流型

7、逆变电路因其直流侧电源为电流源，所以，直流电流无脉动，直流回路呈高阻抗。交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。交流侧输出电压波形则取决于负载的性质。由于电流源电流的单向性，逆变桥的各桥臂不必并联无功反馈二极管。40、什么是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成的原因是什么？答：(1)逆变失败指的是：逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件未关断，该导通的器件未导通。从而使逆变桥进入整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。(2)逆变失败后果是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏 开关器件。(3)产生逆变失败的原因：一是逆变角太小；二是出现触发脉冲丢失；三是主电路器

8、件损坏；四是电源缺相等。41、按照工作方式分不间断电源 UPS主要分为哪两类？并简述各有何特点？答：(1)主要分为后备式UPS?口在线式UPS(2)后备式UPS特点：结构简单、成本低、运行效率高、价格便宜，但其输出电压稳压精度差，市电掉电时，输出有转换时间，适于小功率；在线式UPS的特点：总是处于稳压、稳频供电状态，输出电压动态响应特性好，波形畸变小，其供电质量明显优于后备式UPS42、单相桥式半控整流电路带感性负载时，其主电路如下图所示，若该电路不接续流二极管，请对其可能发生的“失控”现象进行分析答：单相半控桥整流电路带感性负载时，不接续流二极管，将可能发生失控现象。 以晶闸管T1导通的情况

9、为例，当交流电源 电压在负半周时，负载电流通过 T1和二极 管D2续流，输出电压为零；当交流电源电 压在正半周时，负载电流通过 T1和二极管 D4流通，输出电压为电源电压。即在一个 周期内，品闸管T1持续导通，二极管D1、 D2轮流导通，输出电压波形为正弦半波。43、试说明PWM控制的工作原理答：将一个任意波电压分成N等份，并把该任意波曲线每一等份所包围的面积都用 一个与其面积相等的等幅矩形脉冲来代替，且矩形脉冲的中点与相应任意波等份的中点重 合，得到一系列脉冲列。这就是 PWM波形。但在实际应用中，人们采用任意波与等到腰 三角形相交的方法来确定各矩形脉冲的宽度。44、PWM空制就是利用PWM

10、脉冲对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一 系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替所需要的波形。试说明直流斩波器主要有哪几种电路结构？并简述Buck-Boost电路与Cuk电路的异同。答： （ 1）直流斩波电路主要有降压斩波电路（Buck） ，升压斩波电路（Boost ） ，升降压斩波电路（Buck-Boost）和库克（Cuk）斩波电路。（ 2）这两种电路都有升降压变换功能，其输出电压与输入电压极性相反，而且两种电路的输入、输出关系式完全相同，Buck-Boost电路是在关断期内电感L给滤波电容C# 充能量，输出电流脉动很大，而Cuk电路中接入了传送能量的耦合电容 C1,若

11、使C1 足够 大，输入输出电流都是平滑的，有效的降低了纹波，降低了对滤波电路的要求。45、什么是交流变换电路？根据变换参数的不同，交流变换电路可以分为哪两种？并分别简述其概念。答： （ 1）交流变换电路是指把交流电能的参数（幅值、频率、相位）加以变换的电路。根据变换参数的不同，交流变换电路可以分为交流电力控制电路和交交变频电路。（ 2）交流电力控制电路是维持频率不变，仅改变输出电压的幅值。交交变频电路也称为直接变频电路（或周波变流器），它是不通过中间直流环节而把电网频率的交流电直接变换成较低频率的交流电的相控直接变频电路46、试说明晶闸管的开通和关断的条件。答： （ 1）晶闸管导通条件是：1）

12、晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压；2）晶闸管门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。（ 2）在晶闸管导通后，门极就失去控制作用，欲使其关断，只需将流过晶闸管的电流减小到其维持电流以下，可采用阳极加反向电压、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。47、实现有源逆为的条件是什么？晶闸管换相时，换相重叠角与下面哪几个因素有关？答： （ 1 ）要有逆变电源，电源的极性方向要与晶闸管导通电流方向一致，电源的幅值应稍大于逆变桥的输出电压；控制角 a>90o, B<90o,使输出电压极性与整流时相反，才 能把直流能量逆变成交流能量反送电网。（2）换相重叠角主要与触发角 a;变压器漏抗X；

13、;平均电流Id；电源相电压U2有 关。二、对错题1、品闸管并联使用时，必须采取均压措施。（X ）2、在三相半波可控整流电路中，电路输出电压波形的脉动频率为300Hz（ X ）3、双向晶闸管额定电流的定义，与普通品闸管的定义相同。（X ）4、触发普通晶闸管的触发脉冲，也能触发可关断晶闸管。（X ）5、单相交流调压器对于电阻性负载，控制角的移相范围为0o180o。（ V6、逆变失败，是因主电路元件出现损坏，触发脉冲丢失，电源缺相，或是逆变角太小造成的。（v:7、在桥式半控整流电路中，带大电感负载，不带续流二极管时，输出电压波形中没有负面积。（x）8、给晶闸管加上正向门极电压它就会导通。（x）9、推

14、挽式变换电路实际上是由两个正激式变换器电路组成的。（V ）10、触发普通晶闸管的触发脉冲，也能触发可关断晶闸管。（x ）11、变频调速装置是属于无源逆变的范畴。（V ）12、电压型逆变电路，为了反馈感性负载上的无功能量，必须在电力开关器件上反并联反馈二极管。（V ）13、并联与串联谐振式逆变器属于负载换流方式，无需专门换流关断电路。 （V ）14、品闸管串联使用时，必须采取均压措施。（V ）15、有源逆变装置是把逆变后的交流能量送回电网。（V ）16、对逆变装置设置补偿电容可以提高功率因数。（V ）17、并联与串联谐振式逆变器属于负载换流方式，需加专门换流关断电路。 （x ）18、品闸管串联使

15、用时，必须采取均流措施。（x ）19、在三相半波可控整流电路中，电路输出电压波形的脉动频率为150Hz。 （ V ）20、三相桥式半控整流电路，带大电感性负载，有续流二极管时，当电路出故障时会发生失控现象。（x ）21、单相交流调压器对于电阻性负载，控制角的移相范围为 0o90oo（ X ）22、电压型三相桥式逆变电路中，输出线电压波形为1800正负对称的阶梯波。（X ）三、计算题1、有一开关频率为50kHz的库克变换电路，其主电路如下图所示，假设输出端电容足够大，使输出电压保持恒定，并且元件的功率损耗可忽略，若输入电压U=10V,输出电压U调节为5V变。试求：（1）占空比D; （2分）（2）

16、电容器G两端的电压UCi； （4分）（3）开关管的ton和toff。（4分）唬3 50 k IO-52、单相桥式全控整流电路，U2波形如下图所示，其中U2=100V,负载中R = 2Q, L值极大。当a = 30°时，要求：（1）作出Ud、id、和i2的波形（在U2波形下方作图）；（5分）（2）求整流输出电压平均值Ud、电流平均值Id,变压器二次电流有效值I 2； （6分）（3）考虑安全裕量，确定品闸管的额定电压和额定电流。（4分）解：解：ud、id、和i2的波形如下图：力输出平均电出 出 电流N 殳小器二次电流有效值E分别为L/i=0 9 <OT（r-=0 9X100Xcc$

17、30 -77.97 < V>Ii=Ua 7t=77.97 2 = 38.99（A'h=h =招8 <A）晶同管承受的班人员向电压为j石 5=100g -14J 4 i V名盅安全格辅,岛闸管的徜定也他为：心=X 141 4=283IV）匕数值可按晶同号产品耒列奉数达UL流过晶间管的电流有效佰为工所=为/ 45 =27.5? 1 A）品闸管的额定电流勺:后一（】62） X2Z57 / 1.57-235（A J3、三相桥式电压型逆变电路，180导电方式，U=100M试求输出相电压的基波幅值UAn点口有效值UAns输出线电压的基波幅值UAbi利有效值UAbi、输出线电压中5

18、次谐波的有效值UAB504、接有续流二极管的单相半波可控整流电路,带大电感负载，R=5Q,变压器二次侧电压U2=220M试计算:(1)控制角a为30。时，流过晶闸管和续流二极管中电流的平均值和有效值;（6分）(2)控制角a为60。时，流过晶闸管和续流二极管中电流的平均值和有效值;（6分）(3)在什么情况下，流过续流二极管的电流平均值大于流过晶闸管的电流平均值?（3分）解：1）当a = 30 °时，,1 cosUd 0.45U12Id ”我 18.5A d R 51 cos30 -0.45 220 92.4V流过晶闸管的电流平均值为流过晶闸管的电流有效值为I dD18 18.5 7.7

19、A 360流过续流二极管的电流平均值为流过续流二极管的电流有效值为一 I2180 3018.5 16.9A360解：输出相电压基波幅值U AN 1m2Ud0.637Ud0.637100 63.7V输出相电压基波启效值U AN1U AN1 m20.45Ud0.45100 45V输出线电压基波幅值U AB1m2 3U d2 3 1001.1 100 110V输出线电压基波启效值U ABmU AB1m6Ud610078V输出线电压中5次谐波有效值2 3U d/U ab5 15.59V5 22）当 a = 60 ° 时,UdId0.45U1 1 cos 0.4512£ 巫 14.9A R 5220 1cos60274.3V流过