电力电子技术习题及答案

1、. .电力电子技术习题集习题一1. 试说明什么是电导调制效应及其作用。2. 晶闸管正常导通的条件是什么，导通后流过的电流由什么决定？晶闸管由导通变为关断的条件是什么，如何实现？3. 有时晶闸管触发导通后，触发脉冲完毕后它又关断了，是何原因？4. 图1-30中的阴影局部表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为Im，试计算各波形的电流平均值、有效值。如不考虑平安裕量，额定电流100A的晶闸管，流过上述电流波形时，允许流过的电流平均值Id各位多少？图1-30 习题1-4附图5. 在图1-31所示电路中，假设使用一次脉冲触发，试问为保证晶闸管充分导通，触发脉冲宽度至少要多宽？图中，E=50V；L=0.5

2、H；R=0.5; IL=50mA擎住电流。图1-31习题1-5附图 图1-32习题1-9附图6. 为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流，而GTO却可以？7. GTO与GTR同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同？8. 试比拟GTR、GTO、MOSFET、IGBT之间的差异和各自的优缺点及主要应用领域。9. 请将VDMOS或IGBT管栅极电流波形画于图1-32中，并说明电流峰值和栅极电阻有何关系以及栅极电阻的作用。10. 全控型器件的缓冲吸收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。11. 限制功率MOSFET应用的主要原因是什么？实际使用时如何提高M

3、OSFET的功率容量？习题二1具有续流二极管的单相半波可控整流电路，带阻感性负载，电阻为5，电感为0.2H，电源电压的有效值为220V，直流平均电流为10A，试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出晶闸管的电压定额考虑电压2-3倍裕度。2单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压在0100V连续可调，输出电压平均值为30 V时，负载电流平均值到达20A。系统采用220V的交流电压通过降压变压器供电，且晶闸管的最小控制角min30°，设降压变压器为理想变压器。试求： 1变压器二次侧电流有效值I2； 2考虑平安裕量，选择晶闸管电压、电流定额； 3作出60°时，ud、id

4、和变压器二次侧i2的波形。3试作出图2-8所示的单相桥式半控整流电路带大电感负载，在30°时的ud、id、iVT1、iVD4的波形。并计算此时输出电压和电流的平均值。4单相桥式全控整流电路，U2100V，负载中R2 ，L值极大，反电动势E60V，当30°时，试求： 1作出ud、id和i2的波形； 2求整流输出电压平均值Ud、电流Id，以及变压器二次侧电流有效值I2。5. 某一大电感负载采用单相半控桥式整流接有续流二极管的电路，负载电阻R=4，电源电压U2=220V，=/3，求：(1) 输出直流平均电压和输出直流平均电流；(2) 流过晶闸管整流二极管的电流有效值；(3) 流过

5、续流二极管的电流有效值。6三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点吗？如果不是，它们在相位上差多少度？试作出共阳极接法的三相半波可控的整流电路在30°时的ud、iVT1、uVT1的波形。7. 三相半波可控整流电路带大电感性负载，/3，R=2，U2=220V，试计算负载电流Id，并按裕量系数2确定晶闸管的额定电流和电压。8三相桥式全控整流电路，U2100V，带阻感性负载，R5 ，L值极大，当60°，试求： 1作出ud、id和iVT1的波形； 2计算整流输出电压平均值Ud、电流Id，以及流过晶闸管电流的平均值IdVT和有效值IVT； 3求电源

6、侧的功率因数； 4估算晶闸管的电压电流定额。9三相桥式不控整流电路带阻感性负载，R5 ，L，U2220V，XB=0.3 ，求Ud、Id、IVD、I2和的值，并作出ud、iVD1和i2的波形。10请说明整流电路工作在有源逆变时所必须具备的条件。11什么是逆变失败？如何防止逆变失败？12. 三相全控桥变流器，L足够大、R=1.2、U2=200V、EM= -300V，电动机负载处于发电制动状态，制动过程中的负载电流66A，此变流器能否实现有源逆变？求此时的逆变角。13三相全控桥变流器，带反电动势阻感负载， R1 ，L，U2220V，LB=1mH，当EM400V，60°时求Ud、Id和的值，

7、此时送回电网的有功功率是多少？14三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？其中最大的是哪一次？变压器二次电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？15试计算第4题中i2的3、5、7次谐波分量的有效值I23、I25、I27，并计算此时该电路的输入功率因数。16试计算第6题中的i2的5、7次谐波分量的有效值I25、I27。17. 三相晶闸管整流器接至10.5kV交流系统。10kV母线的短路容量为150MVA，整流器直流侧电流Id400A，触发延迟角15°，不计重叠角，试求：(1) 相移功率因数cos1、整流器的功率因数；(2) 整流测直流电压Ud；(3) 有功功率、

8、无功功率和交流侧基波电流有效值；(4) 截止到23次的各谐波电流的大小、总谐波畸变率。18晶闸管整流电路的功率因数是怎么定义的？它与那些因素有关？19. 综述抑制相控整流电路网侧电流谐波的措施。20. 综述改善相控整流电路网侧功率因数的措施。习题三1. 一升压换流器由理想元件构成，输入Ud在816V之间变化，通过调整占空比使输出U0=24V固定不变，最大输出功率为5W，开关频率20kHz，输出端电容足够大，求使换流器工作在连续电流方式的最小电感。2. 一台运行在20kHz开关频率下的升降压换流器由理想元件构成，其中L=0.05mH，输入电压Ud=15V，输出电压U0=10V，可提供10W的输出

9、功率，并且输出端电容足够大，试求其占空比D。3在图3-1所示的降压斩波电路中，E=100V，R=0.5，L=1mH，采用脉宽调制控制方式，T=20s，当ton5s时，试求：1输出电压平均值UO、输出电流的平均值IO；2输出电流的最大和最小瞬时值并判断负载电流是否断续；3当ton3s时，重新进展上述计算。4在图3-35所示降压斩波电路中，E=600V，R=0.1，L=，EM=350V，采用脉宽调制控制方式，T=1800s，假设输出电流IO=100A， 试求：1输出电压平均值UO和所需的ton值； 2作出、以及iG、iD的波形。图3-35 电流型降压斩波电路5升压斩波电路为什么能使输出电压高于电源

10、电压？6在图3-4所示的升压斩波电路中，E=50V，L值和C值极大，R=20，采用脉宽调制控制方式，当T=40s，ton25s时，计算输出电压平均值UO和输出电流的平均值IO。7说明降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路的输出电压X围。8在图3-7所示升降压斩波电路中，E=100V，R=0.5，L和C极大，试求：1当占空比0.2时的输出电压和输出电流的平均值； 2当占空比0.2时的输出电压和输出电流的平均值，并计算此时的输入功率。7试说明升降压斩波电路BoostCuck Chooper和Cuk斩波电路的异同点。8在单相交流调压器中，电源电压U1=120V，电阻负载R=10，触发角=900，

11、试计算：负载电压有效值UO、负载电流有效值IO、负载功率PO和输入功率因数 。9一电阻性负载加热炉有单相交流调压电路供电，如00时位输出功率最大值，试求功率为80，50时的触发角。10一晶闸管单相交流调压器带阻感性负载，电源电压为220V的交流电源，负载R=10，L=1mH，试求： 1触发角的移相X围； 2负载电流的最大有效值； 3最大输出功率及此时电源侧的功率因数； 4当900时，晶闸管电流的有效值、晶闸管导通角和电源侧功率因数；11某单相反并联调功电路，采用过零触发。电源电压U1=220V，电阻负载R=1，控制的设定周期TC内，使晶闸管导通0.3s，断开0.2s，使计算送到电阻负载上的功率

12、与假定晶闸管一直导通时所送出的功率。12交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？13用一对反并联的晶闸管和使用一只双向晶闸管进展交流调压时，他们的主要差异是什么？14反并联的晶闸管和负载接成内三角形的三相交流调压电路，问该电路有何优点？15什么是TCR？什么是TSC？它们的根本原理是什么？各有何特点？16交交变频电路的主要特点和缺乏之处是什么？其主要用途是什么？17三相交交变频电路有哪两种接线方式？它们有什么区别？习题四1. 无源逆变电路和有源逆变电路有什么区别？2. 在逆变电路中器件的换流方式有哪些？各有什么特点？试举例说明。3. 为什么负载换向逆变器的负载阻

13、抗必须呈容性而谐振式逆变器无次要求？4. 什么是电压型逆变电路和电流型逆变电路？二者各有什么特点？5. 电压型逆变电路中二极管的作用是什么？如果没有将出现什么现象？为什么电流型逆变电路中没有这样的二极管？6. 请说明整流电路、逆变电路、变流变频电路三个概念的区别。7. 并联谐振式逆变器利用负载电压进展换相，为保证换相应满足什么条件？8. 对于图4-16所示电路，测得uDS波形如图右边，请分析波形出现电压尖峰的原因，并说明消弱电压尖峰的方法。图4-16习题8 图4-17习题99. 假设电路及其输出波形如题图4-17所示，请画出开关管上的电压波形。10. 三相桥式电压型逆变电路，180º

14、导电方式，Ud=100V。试求输出相电压的基波幅值UUN1m和有效值UUN1，输出线电压的基波幅值UUV1m和有效值UUV1、输出5次谐波的有效值UUV5。习题五1. 试说明PWM控制的根本原理。2. PWM逆变器有哪些优点？其开关频率的上下有什么利弊？3. 单极性和双极性PWM控制有什么区别？在三相桥式PWM逆变电路中，输出相电压输出端相对于中性点的电压和线电压SPWM波形各有几种电平？4. 脉宽调制PWM技术的制约条件主要表现在哪些方面？5. 在SPWM调制中，何谓同步调制？何谓异步调制？为什么常采用分段同步调制的方法？6. 脉宽调制逆变器的根本控制方法有哪些？7. 在图5-31中，半周期

15、的脉冲数为7，脉冲幅值为相应正弦波幅值的2倍，试按照面积等效原理计算各脉冲的宽度。8. 什么是SPWM波形的规那么采样法？和自然采样法相比，规那么采样法有和优缺点？9. 单相和三相SPWM波形中，所含主要谐波的频率是多少？ 图5-31习题710. 简要说明空间矢量PWM控制的根本原理及特点。 11. 多电平逆变器的优缺点有哪些？12. 目前多电平逆变器的拓扑构造主要有哪几种？各有什么 优缺点？习题六1. 什么是高压直流输电？和交流输电系统相比有何优缺点？2. 直流输电工程按照直流联络线可分为几类？各有什么优缺点？3. 简单介绍一下直流输电系统的主要构造，各个元件都有什么功能。4. 为什么目前在

16、绝大多数直流输电工程普遍采用晶闸管阀？5. 对于目前广泛使用的12脉波换流桥，其交流侧电流和直流母线主要有那些次数的谐波？如果是采用18脉波换流桥呢？6. 高压直流输电的交流滤波器主要有哪几种？各有什么优缺点？7. 在高压直流输电系统中，调节输送的直流电流和直流功率的主要手段是什么？8. 分析一下在高压直流输电系统中，如果采用全控型器件如IGBT并利用PWM控制技术的技术可行性。习题七1. 什么叫灵活交流输电系统柔性交流输电系统？目前的主要应用有那些？2. 为什么要对交流电网进展无功功率补偿？3. 什么叫SVC？SVC主要包括哪几种组合构造？4. 为什么TCR常和TSC并联使用？试画出其单线电路图。5. 在TSC中，电容的最优投切时刻如何选择？6. 什么叫静止同步补偿器STAT？和传统的SVC相比有何优缺点？7. 画出不考虑损耗时STAT的等效电路图和其感性、容性向量图，并分析其工作原理。习题八1. 对电网的谐波补偿有何重要意义？2. 与传统的无源滤波器相比，有源电力滤波器有何优缺点？3. 试分析图8-27所示的APF的电路构造和工作原理。4. 根据有源电力滤波器接入电网的方式，有源电力滤波器主要分为哪三大类？各有什么优缺点？5. 并联型、串联型有源滤波器各适用于什么应用场合？6. 为什么目前通常将无源LC滤波器和有源滤波器混合