电力电子技术09-答案(潘三博)0

1、安阳师范学院电气工程及其自动化 专业电力电子技术课2008-2009 学年第一学期考查试卷（A卷）分数评卷人填空（每空1分，共22分）电力学1、电力电子学是由电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。2、电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志的，它是应用于电力领域的电子技术，是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。3、 进行电力变换的技术称为变流技术 ，它通常可分为四大类，即交流变直流、直流变交流、直流变直流和交流变交流，其中，交流变直流称为整流，直流变交流称为 逆变 。电流4、按照驱动电路加在电力电子器件控制端与公共端之间信号的性质，可以将电力电子器件分为

2、动与电压驱动型两类。5、电力MOSFE的通态电阻具有正温度系数,并联 使用时具有电流自动均衡 的能力。6、7、移相角a与逆变角P之间的关系为 3 =孔-a 。PWM空制电路中，载波频率与 调制波频率典型全控型电力电子器件有之比称为载波比。门极可关断晶闸管电力晶体管电力场效应晶体管绝缘栅双极晶体管9、SPWM有两种调制方式：单极性和双极性 调制。10、将直流电能转换为交流电能又馈送回交流电网的逆变电路称为有源逆变器。分数评卷人简答题（共18分）01、晶闸管开通的条件是什么？ （ 3分）晶闸管维持导通的条件是什么？（3分）晶闸管关断的条件是什么？ （ 3分）答：使晶闸管开通的条件是：晶闸管承受正向

3、阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且 uGK>0维持晶闸管导通的条件是：使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。晶闸管关断的条件是：禾用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下,降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。2、简述图1示降压斩波电路的工作原理（9分）。答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中,U-7VD让V导通一段时间ton,由电源E向L、R、M供电, 在此期间，uo= E。然后使V关断一段时间toff , 此时电感L通过二极管VD向R和M供电，uo = 0。 一个周期内的平均电压Uo= Ton/T X

4、Uin 。输出电压小于电源电压，起到降压的作用。由结论知，此波形下，最大值为有效值的2倍,所以lmd=157X 2=314A分数评卷人计算题（共计60分）1、解:图1示降压斩波电路图2中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，该各波形的电流最大值为Im,I试计算电流平均值Id ; （4分）I试计算电流有效值Irms。 （4分）I如果不考虑安全裕量，问100A的晶闸管能送出的平均电流Id为多少？ （3分） 此时，相应的电流最大值Im为多少？ （3分）电流平均值Id1 1电流有效值Irms图2流过晶闸管的电流波形 额定电流I T（AV） =100A的晶闸管，允许的电流有效值I rms=157A，由

5、与结论知，此波形下，平均值为有效值的1/2,所以，ld=157/2=78.5A2、（共24分）图3所示，三相桥式全控整流电路，变压器付方电压有效值U2=100V带电阻电感负载，R=5Q, Lud、值极大，当a=60°时，要求:画出晶闸管各触发信号Trig （要求对准移相角的触发时刻，触发脉冲的宽度示意性即可）、输出直流电压输出直流电流Id和流过晶闸管VT1的电流IVT1的波形；（12分）计算输出直流电压ud、输出直流电流Id、晶闸管VT1的平均电流IdT和晶闸管VT1电流的有效值IVT。（12分）HaVT, VI； VT,图3三相桥式全控整流电路负u2 4Jf 弋 7 Z yZ ua

6、、A/ * ubX / V7uc八/¥X 7 /> y/一八、 # *、Z7f/ ATrig33ud*亡/ab Uac Jbc /ba 上日 /cb Jab Jac/V / V/V/VV Y V '/ A八/Ah八 f 卜 *卜、卜、卜、八人 ：人八人A人匚t （八八，V V V V / Y ;A八人卜、；'、？、/人/人/ /L八一八J八一5/、一八，/人idi VT1解:波形见图。输出直流电压f 3兀+a32 Sin 国 td (国 t) = 2.34 U 2 cos "=2.34U2cosa = 2.34X 100X cos60°T17

7、 (V)输出直流电流 Id = Ud / R= 117/5 = 23.4 (A) 晶闸管 VT1 的平均电流 IdT = Id / 3 = 23.4/3= 7.8 (A) 晶闸管 VT1 电流的有效值 IVT = Id/ SQRT(3)= 23.4/ SQRT(3)= 13.51 (A)XU2"=60UaubOy ? z /4/ I 、丨/ y I V十I小III /1 / I I / I、 |/I|zIA!X'/ I、I/ I IUc/八/fr十f、 / /7f / / /A/、 /Z 、© tTrig !OII I I II” R H HVT5国tOUdtzA/

8、、I卜/V *j/l、一小y/ /八 AuabUacV 八 / 小tid -I 1111III1111111111111111i VT1OIPI3、图4升压斩波电路中，已知E=50V，负载电阻R=20 Q, L值和C值极大，采用脉宽调制控制方式，当 T=40宙,ton=30ps时， 推导输出电压平均值Uo的表达式并计算Uo,计算输出电流平均值|0。(12分)解：由伏秒平衡理论，有 EX ton= ( Uo-E) toff得 u。=40 X 50 = 200V4030输出电压平均值为:TT400心7尸沁VDVC _IT0输出电流压平均值为：图4升压斩波电路 I U0200" I 10

9、= = 10AR 204、说明PW控制的基本原理2图5规则采样法SPW技术中，正弦调制信号波Ur = a Sin 0 rt的调制度a =0.8。三角载波的正负幅值均为1,频率为20kHz。求对应于正弦角度3 rt =30°时的SPW波的宽度5。（10分）图5规则采样法解：PW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波形（含形 状和幅值）。在采样控制理论中有一条重要的结论：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，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以正弦 PW控制为例。 把正弦半波分成N等份，就可把其看成是Nt彼此相连的脉冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于n /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。如果把上述脉冲列利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（冲 量）相等，就得到PW波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规