电力电子专业技术题库

1、作者:日期:南通大学电气工程学院电力电子技术题库第二章电力电子器件一、填空题1、若晶闸管电流有效值是157A,则其额定电流为100A。若该晶闸管阳、阴间 电压为60sinwtV，则其额定电压应为60V。（不考虑晶闸管的电流、电压安全裕 量。）2、功率开关管的损耗包括两方面，一方面是 导通损耗；另一方是开关损耗。3、在电力电子电路中，常设置缓冲电路，其作用是 抑制电力电子器件的内因过 电压、du/dt或者过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。4、缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。5、电力开关管由于承受过电流，过电压的能力太差。所以其控制电路必须设有 过流和过压保护电路。二、判断题1、

2、“电力电子技术”的特点之一是以小信息输入驱动控制大功率输出。（V ）2、 某晶闸管，若其断态重复峰值电压为500V,反向重复峰值电压为700V,则该 晶闸管的额定电压是700VO（ X ）3、 晶闸管导通后，流过晶闸管的电流大小由管子本身电特性决定。（X ）4、尖脉冲、矩形脉冲、强触发脉冲等都可以作为晶闸管的门极控制信号。（V ）5、在晶闸管的电流上升至其维护电流后，去掉门极触发信号，晶闸管级能维护 导通。（X&在GTR的驱动电路设计中，为了使GTR快速导通，应尽可能使其基极极驱动 电流大些。（X7、达林顿复合管和电力晶体管属电流驱动型开关管；而电力场效应晶体管和绝缘栅极双极型晶体管则

3、属电压驱动型开关管。（V ）8、 IGBT相比MOSFET其通态电阻较大，因而导通损耗也较大。（X ）9、 整流二级管、晶闸管、双向晶闸管及可关断晶闸管均属半控型器件。（X ）10、导致开关管损坏的原因可能有过流、过压、过热或驱动电路故障等。（V ）三、选择题1、下列元器件中，（BH ）属于不控型，（DEFIJKLM）属于全控型,（ACG ） 属于半控型。A、普通晶闸管B、整流二极管C、逆导晶闸管D、大功率晶体管E、绝缘栅场效应晶体管 F、达林顿复合管G、双向晶闸管H、肖特基二极 管I、可关断晶闸管J、绝缘栅极双极型晶体管 K、MOS控制晶闸管L、静电感应晶闸管 M、静电感应晶体管2、下列器件

4、中，（c ）最适合用在小功率，高开关频率的变换器中。A、GTR B、IGBT C、MOSFET D GTO3、开关管的驱动电路采用的隔离技术有（adA、磁隔离B电容隔离C、电感隔离D光耦隔离四、问答题1、使晶闸管导通的条件是什么？答：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流或 脉冲(uak>0且ugk> 0)。2、维持晶闸管导通和条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：(1)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。(2) 要使晶闸管由导通变为断，可利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，即降到维护

5、电流以下，便可使 导通的晶闸管关断。3、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？答：GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管VI、V2分别具有其基极电流增益a 1和a 2,由普通晶闸管的分析可得，a 1 + a 2=1是器件临界导通的条件。a 1 + a 2> 1,两个等效晶体管过饱和而导通： a 1 + a 2V 1，不能维持饱和导通而关断。GTO之所以能够自行关断，而普通晶 闸管不能，是因为GTO与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：1) GTO在设计时a 2较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO关

6、断；2) GTO导通时的a 1+a 2更接近于1,普通晶闸管a 1+a 2> 1.15，而GTO 则 为a 1 + a 2- 1.05，GTO的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件；3) 多元集成结构使每个GTO元阴极面积小，门极和阴极间的距离在为缩短，使得P2级区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。4、IGBT、GTR GTO和电力MOSFET勺驱动电路各有什么特点？答：(1) IGBT驱动电路的特点是：驱动电路具有较小的输出电阻，IGBT是电压驱动型器件，IGBT的驱动多采用专用混合集成驱动器。(2) GTR驱动电路的特点是：驱动电路提供

7、的驱动电流有足够陡的前沿， 并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减少开通损耗，并断时，驱动 电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加 速关断速度。(3) GTO驱动电路的特点是：GTO要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿 应有足够的幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开 通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。(4) 电力MOSFE®动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱 动功率小且电路简单。5、全控型开关器件：GTR IGBT，MOSFET达林顿管中属于电流型驱动的开关管

8、的是哪几种？属于电压型驱动的是哪几种？答：属于电流型驱动：GTR达林极管。属于电压型驱动：IGBT，MOSFET6全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析 RCD缓冲电路中各元件的 作用。答：全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压，du/dt或过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。RCD缓冲电路中，各元件的作用是：开通时，CS经RS放电，RS起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经 VDS从CS分流，使du/dt减小，抑制过电 压。7、试说明IGBT、GTR GTO和电力MOSFET各自的优缺点。 解：对IGBT、GTR GTO和电力MOSFET勺优缺点的比较如下表:器件优

9、点缺点IGBT开关速度高，开关损耗小， 具有耐脉冲电流冲击的能 力，通态压降较低，输入阻 抗高，为电压驱动，驱动功 率小开关速度低于电力MOSFEJ 电压，电流容量不及GTOGRT耐压咼，电流大，开关特性 好，通流能力强，饱和压降 低开关速度低，为电流驱动， 所需驱动功率大，驱动电路 复杂，存在二次击穿冋题GTO电压电流容量大，适用于大 功率场合，具有电导调制效 应，其通流能力很强电流关断增益很小，关断时 门及负脉冲电流大，开关速 度低，驱动功率大，驱动电 路复杂，开关频率低电力MOSFET开关速度快，输入阻抗高， 热稳定性好，所需驱动功率 小且驱动电路简单，工作频 率咼，不存在二次击穿冋题电

10、流容量小，耐压低，一般 中适用于功率不超过 10kw的 电力电子装置第三章整流电路一、填空题1、变压器漏抗对整流电路的影响是 整流电路输出电压Ud幅值减小；变压器漏 抗对逆变电路的影响是 逆变电路输出电压压Ud幅值增大。2、三相桥式可控整流电路，若输入电压为 u2仁100sinwt,电阻性负载，设控制 角a =60°,则输出电压Ud=82.73V。二、判断题1、对于输入接整流变压器的可控整流电路，变压器存在直流磁化的有三相半波整流电路、单相半波整流电路和单相双半波整流电路。（X）2、对于单相桥式全控整流电路，晶闸管 VT1无论是烧成短路还是断路，电路都 可作单相半波整流电路工作。（X

11、）3、 单相桥式电路，反电动势负载，已知 B =60° U2=100V E=50V则电路处于 待逆变状态。（X ）4、在有源逆变电路中，当某一晶闸管发生故障，失去开通能力，则会导致逆变 失败。（V）5、变压器漏抗使整流电路和有源逆变电路的输出电压幅值均减小。（X）&对于三相半波整流电路，电阻性负载，当Id 一定时，流过晶闸管的电流有效值IT随控制角a的增加而增加。（V）7、对于三相半波整流电路电阻性负载，当 a =45 °, U2=100V时，输出电压平 均值约为85V°（V）8、 输出接有续流二极管的三相桥式全控桥，不可能工作在有源逆变状态。（V）9、下

12、列各种变流装置中，能实现有源逆变电路的，在括号中画“ V ”，不能 的画“ x ”。（1）单相双半波可控整流电路。（V）（2）接续流二极管的单相双半波可控整流电路。（x ）（3）单相全控桥式整流电路。（V）（4）单相半控桥式整流电路。（x ）（5）三相半波可控整流电路。（V ）（6）带续流二级管的三相半波可控整流电路。（x ）（7）三相桥式全控整流电路。（V ）三、选择题1、下列路中，不可以实现有源逆变有（bd ）A、三相半可控整流电路B、三相桥式半控整流电路C单相桥式整流电路D单项双半波整流电路外接续流二极管2、 下列电路中，输入整流变压器不存在直流磁化的有（acef ）A、单相桥式整流电路

13、B、单相半波整流电路C单相双半波整流电路D三相半波整流电路E三相桥式有源逆变电路F、单相双半波外接续流二极管3、 下列可控整流电路中，输出电压谐波含量最少的是（d ）A、三相半波B单相双半波C、三相桥式D十二相整流4、整流变压器漏抗对电路的影响有（acd）A、变流装置的功率因数降低B、输出电压脉冲减小C电流变化缓和D引起相间短路四、问答题1、单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值 最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪 几次？答：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有 2k （k=1、2、3）次 谐波，其中幅值最大的2次谐波。变压器

14、二次侧电流中含有2k+1（k=1、2、3） 次即奇次谐波，其中主要的是3次、5次谐波。2、三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值 最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪 几次？答：三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有 6k （k=1、2、3）次谐 波，其中幅值最大的6次谐波。变压器二次侧电流中含有6k± 1 （ k=1、2、3） 次谐波，其中主要的是5次、7次谐波。3、在单相桥式全控制整流电路中，若有一晶闸管因为过流而烧成断路，结果会 怎样？如果这只晶闸管被烧成短路，结果又会怎样？答：若有一晶闸管因为过流而烧成断路，贝U单

15、相桥式全控制流电路变为单相半波可控制流电路，如果这只晶闸管被烧成短路，会引起其他晶闸管因对电 源短路而烧毁，严重时使输入变压器因过流而损坏。因此在设计电路时，在变 压器二次侧与晶闸管之间应串联快速熔断丝，起到过流保护的作用。4、 有一感性负载单相半控桥式整流电路，当触发脉冲突然消失或o突然增大到n 时，电路会产生什么现象？电路失控时，可用什么方法判断哪一只晶闸管一直导能，哪一只一直阻断？答：对于单相半控桥式整流电路，当触发脉冲突然消失或o突然增大到n时，电路会出现失控现象，即一只晶闸管一直导通，两只整流二极管轮流导 通。出现这种现象时，可用万用表测量晶闸管两端电压或用示波器测量晶闸管 两端电压

16、波形来判断导通和关断情况。5、在主电路没有整流压器，用示波器观察主电路各点波形时，务必采取什么措 施？用双踪示波器同时观察电路两处波形时，务必注意什么问题？答：必须把示波器插头的接地端断开，否则会引起短路。用双踪示波器同 时观察时，由于探头的负端在示波器内部被短接，所以使用时，探头的负端可 以选择两个电位相同的点或无直接电联系的点，否则会引起短路。6三相全控桥式整流电路，当一只晶闸管短路时，电路会发生什么情况答：在三相桥式电路中，若一只晶闸管发生短路，例如共阴极组中一只管 了短路，则其余共阴极组中任意一只晶闸管被触发导通后，都要引起电源线电 压短路，使管子连续烧坏，严重时，还会损坏输入变压器，

17、所以要求每只晶闸 管桥路中应串接快速熔断器，以保护晶闸管及整个电路。7、对于单相全控桥式有源逆变电路，为了加快电动机的制动过程，增大电枢电 流，应如何调节B角？当电枢电流增大后，换相重叠角是否会加大？这是否会 造成逆变失败？解：因为ld=( Ud-ED)/ R E在有源逆变条件下，ld=-UdOcos俟(-ED) /R E = (ED-Udocos® /RE所以电动机工作在发电制动状态。发为加快电动机制动过 程，增大Id，必须使供曾大。又知cos ocos ( o + Y = I dXB/ 2U 2sin( n /m) 所以当制动电源Id增大时，换向重叠角 亦增加，当供曾大超过一定数

18、值，加上 换向重叠角Y勺增大，可能造成逆变的失败。8、使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？答：直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大 于变流电路直流侧的平均电压。要求晶闸管的控制角o>n /2使Ud为负值。9、什么是逆变失败？如何防止逆变失败？答：逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电 路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于 逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸 管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角洋。第四章逆变电路

19、一、填空题1、换流方式主要有 器件换流、电网换流、负载换流、和强迫换流。2、单相电压型逆变电路中二极管的作用是 反馈和续流。3、180度导电方式三相电压型逆变电路中，为了防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源短路，要求采用 先断后通的方法。4、单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路中为了保证晶闸管可靠关断，反压 时间tB应大于晶闸管关断时间tq°（大于、等于或小于）5、串联二极管式晶闸管三相电流型逆变电路采用强迫换流方式。二、选择题1、电压型逆变电路特点有（bed ）A、直流侧接大电感B、交流侧电流接正弦波C、直流侧电压无脉动D直流侧电流有脉动2、电流型逆变电路特点有（

20、a ）A、直流侧接大电感B、交流侧电流接正弦波C、直流侧电压无脉动D直流侧电流有脉动3、 无源逆变电路中，以下半导体器件采用器件换流的有 （aed ），采用强迫换 流和负载换流的有（b ）。A、GTO B SCR C IGBT D MOSFET4、（ ad）属于自然换流，（bc ）属于外部换流。A、器件换流B电网换流C、负载换流D强迫换流三、问答题1、无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流测接电网，即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧 直接和负载联接。2、换流方式各有哪几种？各有什么特点？答：换流方多有4种：器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换

21、流。全控型器件采用此换流方 式。电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流 和强迫换流3种方式。3、什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的逆变电路称为电压 型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。

22、电压型逆变电路的主要特点是： 直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。 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。而交流侧输出电流波形和相位同负载阻抗情况的不同而不同。当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作 用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反 馈二级管。电流型逆变电路的主要特点是： 直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈 现咼阻抗。 电路中开关器件的作用是改变直流电路的流通路径，因此交流侧输出电流为 矩形波，并且与负载阻抗角

23、无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗 情况的不同而不同。 当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作 用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样 要给开关器件反并联二极管。第五章直流斩波电路一、填空题和判断题1、开关型DC-DC变换电路的3个基本元件是功率开关管、电感和电容。2、设DC-DC 变换器的 Boost 电路中，Ui=10.0V，D=0.7 则U= 33.3V。3、设DC-DC 变换器的 Buck 电路中，Ui=10.0V，D=0.7 则 U= 7V。4、 直流斩波电路是固定的直流电转换成可变的直流电，其中典型电路有 升 压斩波电路和降压斩波电路。5、变频开关DC-DC变换电路由于开关频率高，因而可减少滤波电路体 积。（V）6、多相多重斩波电路因在电源与负载间接入了多少结构相同的基本斩波电 路，使得输入电源电源和输出负载电流的脉动次数增加、脉动幅度减小，对输 入和输出电流滤波更容易，滤波电感减小。（V）二、问答题1、简述降压斩波电路工作原理。答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让 V