07电力电子及答案

1、07电力电子及答案华南农业大学期末考试试卷（A卷）填空题（每题2分，10题共20分）i .通常取晶闸管的断态重复峰值电压UDRM和反向重复峰值电压 URRM中较小的标 值作为该器件的额定电压。选用时，额定电 压要留有一点裕量，一般取额定电压为正常 工作时的晶闸管所承受峰值电压的 23倍。2. 晶闸管额定电流为100A,通过半波交流电时， 电流的波形系数为Kf=1.57，电流的有效值计 算为IM，则通过电流最大值Im为314 A 。3. 单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为1.41 U2。三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 2.45U2。（电源相电压为12）4. 要

2、使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用宽脉冲触发；二是用双窄脉冲触发,5. 单相交流调压电阻性负载电路的移相范围在 0度180度内，在阻感性负载时移相范围在 功率因素角 180 度 内O6. 交流调压电路和交流调功电路异同点：电路结构相同， 控制方式不同，（交流调压电路采 用移相触发对一个周期内导通角控制， 调功电路 对导通周波数与阻断 周波数的比值进 行控制）。7. 电压型逆变电路中的反馈二极管的作用是 给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通 jl。8. 变流电路的换流方式有器件换流、电网 换流、负载换流、 强迫换流 等四种。9. 180。导电型三相桥式逆变电路，晶闸管

3、换相 是在同一相上下两个桥臂元件之间进行;而1200导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换 相是在 上桥臂或者下桥臂组内上的元件之间进行的。10. PWM逆变电路的控制方法有计算法 、调制法和规则米样法三种。其中调制法又可分为同步调制法、异步调制法两种。二、判断题（每题2分，10题共20分，对/、错X ）1. 同一晶闸管，维持电流Ih在数值上一般大于擎住电流Il。（ X ）2. 多个晶闸管串并联使用时，通常采用先串后并的联接方法。（V ）3. 半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路出故障时会出现失控现 象。（V ）4. 有源逆变装置是把逆变后的交流能量送回电网。（/ ）5. 直流斩波电路只

4、能实现降低输出直流电压的作用。（x ）6. 双向晶闸管的额定电流的定义与普通晶闸管 不一样，双向晶闸管的额定电流是用电流有 效 值 来 表 示 的。（V ）7. 并联谐振负载的逆变器负载必须是呈电容性电路。（/ ）8. 用多重逆变电路或多电平逆变电路，可以改善逆变电路的输出波形，使它更接近正弦 波。（V ）9. 采用两组反并联晶闸管变流桥的可逆系统， 供直流电动机四象限运行时，其中一组逆变 器工作在整流状态，那么另一组就工作在逆变状态。（V ）10. 设置补偿电容可以提高变流装置的功率因 数。（a ）三、 简答题（每题5分，6题共30分）1. 如下图所示（L和R串联后作为负载），说明 晶闸管导

5、通的条件是什么？关断时和导通后 晶闸管的端电压、流过晶闸管的电流和负载 上的电压由什么决定？答：晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电 压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门 极加正向触发电压，才能使其导通。门 极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能 使阳极电流达到维持通态所需要的最 小阳极电流，即擎住电流I L以上。导 通后的晶闸管管压降很小。晶闸管的关断时其两端电压大小由电 源电压LA决定，电流近似为零。导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗 决定，负载上电压由输入阳极电压 LA决定。2. 缓冲电路的作用是什么？关断缓冲与开通缓 冲在电路形式上有何区别，各自的功能是什 么？答：缓冲电路的作用是抑制电力电子器

6、件的 内因过电压du/dt或者过电流di/dt, 减少器件的开关损耗。缓冲电路分为关 断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲 电路是对du/dt抑制的电路，用于抑制 器件的关断过电压和换相过电压，抑制 du/dt ,减小关断损耗。开通缓冲电路 是对di/dt抑制的电路，用于抑制器件 开通时的电流过冲和di/dt ,减小器件 的开通损耗。3. 变压器漏抗对整流电路有什么影响？答：出现换相重叠角，整流输出电压平均 值Ud降低；整流电路的工作状态增多； 晶闸管的di/dt减小，有利于晶闸管的 安全导通。有时人为串入进线电抗器以 抑制晶闸管的di/dt。换相时晶闸管电 压出现缺口，产生正的 du/di ,

7、可能使 晶闸管误导通，为此，必须加吸收电路。 换相使电网电压出现缺口，成为干扰 源。4. 在三相桥式整流电路中，为什么三相电压的 六个交点就是对应桥臂的自然换流（相）点？（请以a、b两相电压正半周交点为例，说明 自然换向原理）答：三相桥式整流电路中，每只二级管承受 的是相邻二相的线电压，承受正向电压 时导通，反向电压时截止。三相电压的 六个交点是其各线电压的过零点，是二 级管承受正反向电压的分界点，所以， 是对应桥臂的自然换流点。5. 试述斩波电路时间比控制方式中的三种控制 模式？答：斩波电路时间比控制方式中的三种控制模式为：（1）定频调宽控制模式定频就是指开关兀件的开、关频率固定 不变，也就

8、是开、关周期 T固定不变， 调宽是指通过改变斩波电路的开关元 件导通的时间Ton来改变导通比K值, 从而改变输出电压的平均值。(2) 定宽调频控制模式定宽就是斩波电路的开关元件的导通 时间Ton固定不变，调频是指用改变开 关元件的开关周期T来改变导通比K。(3) 调频调宽混合控制模式这种方式是前两种控制方式的综合，是 指在控制驱动的过程中，即改变开关周 期T,又改变斩波电路导通时间Ton的控 制方式。通常用于需要大幅度改变输出 电压数值的场合.6. SPWM调制方式是怎样实现变压功能的？又 是怎样实现变频功能的？答：改变调制比M可以改变输出电压uo基波 的幅值，所以，SPWM调制是通过改 变调

9、制波Ur的幅值实现变压功能的。 改变正弦调制波的频率时，可以改变输 出电压U0的基波频率，所以，SPWM 调制是通过改变调制波 Ur的频率实现 变频功能的。四、 分析计算题(每题6分，5题共30分)1. 在下图中，E=50V, R=0.5Q, L=0.5H,晶闸管擎住电流为15mA要使晶闸管导通，门极 触发电流脉冲宽度至少应为多少？（提示：对于小t ,可取e t 1 tXl0 5 II解：晶闸管导通后，主回路电压方程为:1_也 RidEdt主电路电流id按下式由零上升E tR/Lid R1 e晶闸管要维持导通，id必须上升达到擎住电流 值以上，在此期间，门极脉冲应继续维持，将 Id=15mA代

10、入，得50t3一 1 e t15 10 30.5取 e t 1 t ,t>150 从 s所以，门极触发电流脉冲宽度至少应大于 1501 So2. 某一电热装置（电阻性负载），要求直流平均电压为75V,电流为20A,采用单相半波可控整流电路直接从220V交流电网供电。计算晶闸管的控制角a、导通角0、负载电流有效值，解：(1)整流输出平均电压U1 2 d=242u 2 sin.td( .t) =1LV2U2 sin .td( .t)= U21 cos1 0.45U 2 -cos22cos a=2Ud1工0.45旦12200.5152=0.45U 2则控制角aR 60°导通角 6 =

11、兀-a =120°(2).负载电流平均值|d=¥=20(A)则R= Ud / Id=75/ 20=3.75Q负载电流有效值I,即为晶闸管 电流有效值Ivi,所以，2,l=lvi =、i? -Rsin t d t =¥v：sin2 = 37.6(A)3.分析下图示升压斩波电路原理并计算，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饵，ton=25饵 时，计算输出电压平均值 Uo,输出电流平均 值Ioo解：开关元件导通（模式1）时，电感L储 育氏负载R上的电压uo和电流io由电 容器C上的电压uc提供。开关元件关断（

12、模式2）时，直流电源 Ud和电感L储能向负载R和电容器C提 供能量，电容器C充电。因此，可达到输出平均直流电压高于电 源输入的直流电压。输出电压平均值 uo为u其中，Ton为导通时间，T为开关周期，竺也133.3V40 25133.3人6.67A20K为导通比。u n0 T TonIo牛4.请从VT1向VT3换流的过程分析入手， 说明题 图所示申联二极管式晶闸管逆变电路的换流过程。解：假设以从VT1向VT3换流的过程进行 分析：假设换流前VT1和VT2导通，以电压 UCo左正右负。如图a所示。换流阶段分 为恒流放电和二极管换流两个阶段。t1时刻触发VT3导通，VT1被施以反压而关断Id 从 V

13、T1 换到 VT3, C13 通过 VD1、U相负载、W相负载、VD2 VT2、直流电源和VT3放电，放电电流恒为Id, 故称恒流放电阶段。如图b所示。VTM冲 *立 VDI $VD3 u v+ '1 -VDI-U V*VT1 V13J JVT VT3J J5Jvdi 侦winihjVT1承受反压,UC13下降到零之前，反压时间大于tq就能保证关断。t2时刻UC13降到零，之后C13反 向充电。忽略负载电阻压降，则二极管 VD3导通，电流为 iV, VD1电流为 iU=Id-iV, VD1和VD3同时通，进入 极管换流阶段。随着C13电压增高，充电电流渐 小，iV渐大，t3时刻iU减到

14、零，iV=Id, VD1承受反压而关断，二极管换流阶段结束t 3以后，VT2、VT3稳定导通阶段。5. 绘制单相桥式SPWM逆变电路产生单极性SPWM波形图和双极性SPWM波形图并说明其调制原理D解：首先画出逆变电路产生单极性 SPWM波形图:在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断ur正半周，V1保持通，V2保持断。当 ur> uc 时使 V4 通，V3 断，uo=Ud。当 ur< uc 时使 V4 断，V3 通，uo=0。ur负半周和正半周相反画出逆变电路产生双极性 SPWM波形图在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。在ur的半个周期内，三角波载波有正有负，所得 PWM波也有正 有负，其幅值只有土 Ud两种电平