完整版电力电子复习

1、第二章电力电子器件填空题:1 .电力电子器件一般工作在 开关 状态.2 .在通常情况下,电力电子器件功率损耗主要为 通态损耗,而当器件开关频率较高时, 功率损耗主要为一开关损耗.3 .电力电子器件组成的系统,一般由主电路、驱动电路、 限制电路 三局部组成,由于电路中存在电压和电流的过冲,往往需添加 J呆护电路_.4 .按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况,电力电子器件可分为 单极型器件、双极型器件、复合型器件三类.5 .电力二极管的工作特性可概括为 单向导通.6 .电力二极管的主要类型有 普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管.7 .肖特基二极管的开关损耗小于_快恢复二极管的开关损耗.8

2、.晶闸管的根本工作特性可概括为 正向有触发那么导通、 反向截止.SCR晶闸管9 .对同一晶闸管,维持电流Ih与擎住电流II在数值大小上有II大于Ih . Il=24Ih10 .晶闸管断态不重复电压 UDRM与转折电压Ubo数值大小上应为,UDRM小于 Ubo.11 .逆导晶闸管是将 二极管 与晶闸管 反并联 如何连接在同一管芯上的功率集成器件.12 .GTO的 阴极和门极在器件内并联 结构是为了便于实现门极限制关断而设计的.GTO门极可关断晶闸管13 .功率晶体管GTR从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为二次击穿.14 .MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与 GTR共发射极接法时的输

3、出特性中的三个区域有对应关系,其中前者 的截止区对应后者的 截止区、前者的饱和区对应后者的 放大区、前者的非饱和区对应后者的 饱和区.15 .电力MOSFET的通态电阻具有 正 温度系数.MOSFET场效应晶体管、GTR电力晶体管、IGBT绝缘栅双极型 16.IGBT的开启电压UGE th随温度升高而 略有下降,开关速度 低于 电力MOSFET .晶体管17 .功率集成电路PIC分为二大类,一类是高压集成电路,另一类是智能功率集成电路.18 .根据驱动电路加在电力电子器件限制端和公共端之间的性质,可将电力电子器件分为 电压驱动和电流驱动 两类.19 .为了利于功率晶体管的关断,驱动电流后沿应是

4、负脉冲.20 .GTR的驱动电路中抗饱和电路的主要作用是使基极驱动电流不进入放大区和饱和区.21 .抑制过电压的方法之一是用 储能元件吸收可能产之过电压的能量,并用电阻将其消耗.在过电流保护中,快速熔 断器的全保护适用于小功率装置的保护.22 .功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用快恢复型二极管,以便与功率晶体管的开关时间相配合.23 .晶闸管串联时,给每只管子并联相同阻值的电阻R是_静态均压举措,给每只管子并联 RC支路是动态均流举措,当需同时串联和并联晶闸管时,应采用先串后并 的方法.24 .IGBT的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有 组温度系数,在1/2或1/3额定电流以

5、上区段具有 正温度系数.25.在如下器件：电力二极管Power Diode、晶闸管SCR、门极可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR、电 力场效应管电力 MOSFET、绝缘栅双极型晶体管IGBT中,属于不可控器件的是电力二极管,属于半控型器件的是 晶闸管,属于全控型器件的是 GTO 门极可关断晶闸管、GTR 电力晶体管、电力MOSFET 电力 场效应管、IGBT 绝缘栅双极型晶体管；属于单极型电力电子器件的有 电力MOSFET 电力场效应管,属于双 极型器件的有 晶闸管SCR、GTO 门极可关断晶闸管、GTR 电力晶体管、电力二极管,属于复合型电力电 子器件得有IGBT 绝缘栅双极型晶体管；在可

6、控的器件中,容量最大的是GTO 门极可关断晶闸管,工作频率最高的是IGBT 绝缘栅双极型晶体管,属于电压驱动的是电力MOSFET 电力场效应管、IGBT 绝缘栅双极 型晶体管,属于电流驱动的是 晶闸管SCR、GTO 门极可关断晶闸管、GTR 电力晶体管、电力二极管.1 .应用电力电子器件的系统组成如题图1-27所示,试说明其中各个电路的作用单复合型电压型,双型为电流型题图1.27-主电路：实现系统的系统功能.保护电路：预防电路的电压或电流的过冲对系统的破坏.驱动电路：将信息电子电路传递过来的信号根据限制目标的 要求转换成使电力电子器件开通或关断的信号,此信号加在器件 的限制端和公共端之间,对半

7、控型器件只需要提供开通信号.检测电路：检测主电路和应用现场的信号,再根据这些信号 根据系统的工作要求形成限制信号.2 .GTR的平安工作区是如何定义的如题图 1-33所示,GTR带电感性负载时,如果不接二极管VD会产生什么题图1-334问题有了二极管 VD是否还要加缓冲电路呢GTR工作时不仅不能超过最大电压 Ucem,集电极最大电流1cm和最大耗散功率Pcm,也不能超过二次击 穿临界线.GTR的平安工作区就是在这些限制条件规 定下的区域.不加VD,关断时会在L上产生很高的自感电势, 使VT过压,已损坏.有了二极管VD还要加缓冲电路, 以抑制电力电子器件过电压降低 du/dt有效值.假设取平安裕

8、量为2,3 .流经晶闸管的电流波形如题图141所示.试计算电流波形的平均值、 问额定电流为100A的晶闸管,其允许通过的电流平均值和最大值为多少?题图1-41流经晶闸管, 的电流波形2.解,设电流波率最大值为I11了I A平均值为t Ij = = IT sin OdO = (coscosff) = 1州=0.2471丁07 - J一iw JL有效值为：.广出= I层曲口行=总+忠=045k 丫4-a3y j. o On.假设平安格 2,那么 Gs = 100 2=50A.=15./幽=13- 50 = taS 5X-允许通过的电流最大值：=r540 45 F允许通过的电流平均值=7 = 024

9、4.题图1-43中阴影局部为晶闸管处于通态区间的电流波形,各波形的电流最大值均为Im,试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值11、12、13.出 3题图M3晶闸管导电波形,a./d1=;2nJew三 *3 + 1、.2717%7msin吟0.4767/wb./d2=- Jt 0.674 l/m-I心 sin亍H+ 1= 0.5434 口JJi2h = J/7小 sin1八=五 J?乙/R=ZI3 =第三章整流电流填空题：1 .电阻负载的特点是 电压与电流成正比,在单相半波可控整流电阻性负载电路中,晶闸管限制角 a的最大移相 范围是1800.2 .通函载的特点是 流过电感的电

10、流不能发生突变,在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中, 晶闸管限制角 a的最大移相范围是 180,其承受的最大正反向电压均为 V2U2,续流二极管承受的最大反向电压为 ,2出设U2为相电压有效值.3 .单相桥式全控整流电路中,带纯电阻负载时,a角移相范围为0180,单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 ,2/2 U2和,2U2 ；带阻感负载时,a角移相范围为090,单个晶闸管所承受的最大正向电压和 反向电压分别为 工2区而V2U1-4 .单相全控桥反电动势负载电路中,当限制角a大于不导电角5时,晶闸管白导通角 =兀-a-6 ；当限制角a小于不导电角6时,晶闸管的导通角

11、8=055 .从输入输出上看,单相桥式全控整流电路的波形与单相全波可控整流电路 的波形根本相同,只是后者适用于低输出电压的场合.8.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中,共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是最大正的最多的相电压,而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是 最小负的最多的相电压;这种电路 口角的移相范围是 0120, ud波形连续得条件是 a 609.对于三相半波可控整流电路,换相重迭角的影响,将使用输出电压平均值下降.12 .实际工作中,整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数,当a从0.90.变化时,整流输出的电压 ud的谐波幅值随口的增大而 增大,当口从90.180.变化时,整流输出

12、的电压ud的谐波幅值随a的增大而 减小.13 .三相桥式全控整流电路带阻感负载时,设交流侧电抗为零,直流电感 L为足够大.当 a = 30时,三相电流 有效值与直流电流的关系为I = M2/3 Id ,交流侧电流中所含次谐波次数为6k土 1,其整流输出电压中所含的谐波次数为6k_o16 .逆变电路中,当交流侧和电网连结时,这种电路称为有源逆变,欲实现有源逆变,只能采用 金控电路,当限制角0 aJi,遂使ud为负值.18 .晶闸管直流电动机系统工作于整加状态,当电流连续时,电动机的机械特性为一组平行的直线,当电流断续时,电动机的理想空载转速将 抬直,随口的增加,进入断续区的电流 变化很小也可引起

13、很大的转速变化.19 .直流可逆电力拖动系统中电动机可以实现四象限运行,当其处于第一象限时,电动机作电池运行,电动机正转,正组桥工作在 整流状态;当其处于第四象限时,电动机做 老电运行,电动机 反转,正组桥工作在逆变状态.简做题：1 .单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中,当负载分别为电阻负载或电感负载时,要求的晶闸管移相范 围分别是多少单相桥式全控整流电路中,当负载为电阻负载时,要求的晶闸管移相范围为0180当负载为电感负载时,要求的晶闸管移相范围为 090三相桥式全控整流电路中,当负载为电阻负载时,要求的晶闸管移相范围为0120当负载为电感负载时,要求的晶闸管移相范围为 0902

14、.变压器漏感对整流电路有何影响出现换向重叠角丫,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,有利于晶闸管的平安开通；换向时晶闸管电压出现缺口,产生正的 du/dt,可能使晶闸管误导通,必须加吸收电路；换向使电网电压出现缺口,成为干扰源；3 .晶闸管通态平均电流|T=100A ,当流过晶闸管的实际电流如题图2-41所示,求允许平均电流Id的值不考虑环境温度与平安裕量题图2-41电流波形图解；额定电流为IWA的晶同管在不考虑平安称量的情况卜;允许的电流有效他力:7t = L5 7人小%=L57x|OO=157晶闸管在流过金波电流的时候,其有效值和正弦交流幅值的关系为

15、7T = (ZnjSinftX)3 tlzirf =关其平均值与和正弦交流幅值的关系为：1(总 . s 2/建二一工 /msinftrfd(X- -北网开那么波形系数为：7T- - - 1|匕-Wi那么晶闸管在流过仝波电流的时候,其平均值为:Zd=i=14L1J d KfIH所以,额定电流为100A的晶闸管流过单相全波电流时,允许其员大平均电流是14IjAu4 .单相桥式全控整流电路带电阻负载工作,设交流电压有效值 U2=220V,限制角a = #3rad,负载电阻Rd=5W,试求:(1)输出电压的平均值 Ud ； (2)输出电流有效值I.解:俞比山二的平均侨为牛刖;J1U2 sin ajtd

16、(in)输出电压的邛均值为I + cos a n + cos 60 , ,TJF= 0,9S= 0.9 x 220 x= 148.5U, 148.5_44 =29 7.45 .三相桥式全控整流电路带电阻负载工作,设交流电压有效值 U2=400V,负载电阻Rd=10W,限制角a= W2 rad,试求：(1)输出电压平均值 Ud； (2)输出电流平均值Id.解：U=234U:l + cos仪-+- 234 x 400* 1+cos ,力=125 AV= = = 12.54/第四章逆变电路填空题：1 .把直流电变成交流电的电路称为 逆变,当交流侧有电源时称为 有源逆变,当交流侧无电源时称为 无源逆变

17、.2 .电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流,从大的方面,换流可以分为两类,即外部换流和自换流,进一步划分,前者又包括 电网换流和负载换流两种换流方式,后者包括 器件换流和强迫换流两种换流方式.3 .适用于全控型器件的换流方式是 器件换流,由换流电路内电容直接提供换流电压的换流方式称为直接耦合式强迫换流.4 .逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类,当直流侧是电压源时,称此电路为电压型逆变电路,当直流侧为电流源时,称此电路为 电流型逆变电路.简做题：1 .画出逆变电路的根本原理图并阐述其原理.图中S1S4是桥式电路的四个臂,它们由电力电子器件及其辅助电路组成.当开关S1、S4闭合,S2

18、、S3断开时,负载两端电压uo为正；当开关S1、S4断开,S2、S3闭合时,uo为负.这样就把直流电变成了交流电,改变两组 开关的切换频率,即可改变输出交流电的频率,这就是逆变电路的工作原理图和1逆变电路及其波形举例b)2 .无源逆变电路和有源逆变电路有何不同有源逆变电路的交流侧接有电源,无源逆变电路的交流侧直接和负载相连.3 .换流方式各有那几种各有什么特点器件换流：采用全控型器件的自关断水平进行换流；电网换流：由电网提供换流电压,不需要器件具有门极可关断水平；负载换流：由负载提供换流电压；强迫换流：设置附加的换流电路,给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或反向电流的换流方式4 .什么是电压型逆

19、变电路什么是电流型逆变电路二者各有什么特点.1、根据逆变电路直流测电源性质分类,直流侧是电压源的称为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.2、电压型逆变电路的主要持点是：直流侧为电压源,或并联有大电容,相当于电压源.直流侧电压根本无脉动,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,直流侧电容起缓冲无功能量的作用.为了给交流侧向直流侧反响的无 功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反响二极管.3、电流型逆变电路的主要

20、特点是：直流侧串联有大电感,相当于电流源.直流侧电流根本无脉动,直流回路呈现高阻抗.电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径,因此交流侧输出电流为矩形波,并且与负载阻抗角无关.而 交流侧输出电压波形和相位那么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,直流测电惑起缓冲无功能量的作用.由于反响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.第五章直流斩波电流填空题：1 .直流斩波电路完成得是直流到 直逾的变换.2 .直流斩波电路中最根本的两种电路是 降压斩波电路和升压斩波电路.3 .斩波电路有三种限制方式：脉冲宽度调制、频率调制和混

21、合型.4 .升压斩波电路的典型应用有直流电机传动和单相功率因素校正电路等.5 .斩波电路用于拖动直流电动机时,降压斩波电路能使电动机工作于第_I_象限,升压斩波电路能使电动机工作于第象限,电流可逆斩波 电路能使电动机工作于第 1和第2象限.6 .桥式可逆斩波电路用于拖动直流电动机时,可使电动机工作于第1, 2, 3, 4象限.简做题：1 .画出降压斩波电路原理图并简述其工作原理.电流连续工作方式降压斩波电路的工作原理：在一个 限制周期中,让V导通一段时间 由电源E向L、R、M供电,在此期间, U0=E ;然后使V关断一l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

22、周期内的平均电压 U0=ton/ ton+toff *E ,输出电压小于电 源电压,起到降压的作用.3.在题图3-18所示的降压斩波电路中, E=200V, 压平土值Uo,输出电流平均值Io.假设电路中电感L值很大,电容C值也很大,当V处于 通态时,电源E向电感L充电,充电电流根本恒定为Ii,同 时电容C上的电压向负载R供电,因C值很大,根本保持输 出电压为恒值U.设V处于通态白时间为ton,在此阶段电感 L上积蓄的能量为 日itono当V处于断态时E和L共同向电 容C充电并向负载R提供能量.设V处于断态的时间为toff, 那么在此期间电感L上释放的能量为Uo-E Iitoff.当电路工 作于

23、稳态时,一个周期T中电感L上积蓄的能量和释放的能 量相等,即日 1ton=U0-EI1toff化简得 U0=ton+toff/toff*E=T/t off*E式中T/toff1,输出电压高于电源电压,故称该电路为升 压斩波电路.R=10Q, L值极大,EM =30V , T=50科sOn=20科舒算输出电由于L值极大,故优载电流连续.于是输出电质乎均值为:T 50输出电流平均值为；/我二旦=地二龙=啊川R 102 .画出升压斩波电路原理图并简述其根本工作原理.电流连续工作方式4.在题图3-20所示的升压斩波电路中,E=50V,L值和C值极大,R=20 ,采用脉宽调制限制方式,ton=25科时,

24、计算输出电压平均值Uo,输出电流平均值Io.当T=40科题图3-2.解I输出电压平均值为：c=J-e= 4U x50=33r3 P ttf 40-25输出电源平均值跳 Zo= =坦坦=666* A )R 20第六章交流一交流变流电流填空题：1 .改变频率的电路称为 变频电路,变频电路有交交变频电路和交直交变频电路两种形式,前者又称为 直接变频电路,后者也称为间接变频电路.2 .单相调压电路带电阻负载,其导通限制角a的移相范围为0o1800,随a的增大,U.逐渐减小,功率因数 入逐渐降低.3 .单相交流调压电路带阻感负载,当限制角av邛(中=arctangL/R)时,VT1的导通角为 工,VT2

25、的导通角为 卫.4 .把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为交交变频电路.简做题：1 .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答：在每半个周液内通过对晶闸管开通相位的限制1可以方便地调炉输出电压的有效值,这 种电路称为交流调出电路.以交流电的周期为单位限制晶闸管的通断.改变通态周期数和断 态周期数的比,可以方便地调节输出功率的平均值,这种电路称力交流调功电路口 交流调压电路广泛用了灯光限制及异步电动机的软起动,也用了异步电动机调速-交流调功 电路常用于电炉的温度限制,像电炉温度这样的限制对象,其时间常数往往很大,没有必要 对交流电源的每个周期进行

26、频繁的摔制.只要以周波数为单位进行限制就足够2 .简述交流电力电子开关与交流调功电路的区别.答士交流调动电路和交流电力电子开关都是限制电路的接通和断开,但交流调功电路是啜限制电路的平均输出功率为目的,其限制手段是改变限制 周期内电路导通周波数和断开周波数的比0而交流电力电子开关并不去限制 电路的平均输出功率.通常也没行明确的限制周期,而只是根据需要捽制电 路的开通和断开,另外,交流电力电子开关的限制频度通常比交流调功电路 低得拆e =啊输出功率为最大值,试求功率为最大输3 .调光台灯由单相交流调压电路供电,设该台灯可看作电阻负载,在 出功率的80%, 50%时的开通角 Oo解：输出功率为： R

27、一定,+ 口 RTJ2.二0时,4二5 最大输出功率为3一二法. 在任意口角时,输出功率与最大功率的比率为*当输出功率为最大输出功率的的口.时,有-= 0.8/. / = 6rl当输出功率为最大输出功率的F.时,有-的变化范解：(p = arctan= arctanI R J2x50x2x 10 05= 5L5a5L5Z 180(2)U220小心1二一gK (100x2x1O-3)2+O+5:二 274/(3)% = GJ cos.= 220x274 cos 51.5 = 37.5KIVk - cos= cos5 L5 = 0.625.采用两晶闸管反并联相控的交流调压电路,输入电压输出电压及电

28、流有效值,(2)输出功率,晶闸管的平均电流Ui=220V,负载电阻 R= 5W.如 o(1 = a2=n/3,求:4 .一单相交流调压器,电源为工频220V,阻感串联作为负载,其中 R=0.5 Q, L=2mH.试求：开通角围；负载电流的最大有效值；最大输出功率及此时电源侧的功率因数.(1) U- L7 j!sin 2a +1 - - = 220sin - +1 - - - 197JV- V,京 33-39. R 5(2) p = UJ = 97 / x 39AA = 77621V(3)皆279/(4) L 197x =g 220= 0.9选择题1 .功率晶体管GTRM高电压小电流向低电压大电

29、流跃变的现象称为(B).(A) 一次击穿(B)二次击穿(C)临界饱和(D)反向截止2 .逆导晶闸管是将大功率二极管与何种器件集成在一个管芯上而成(B).(A)大功率三极管(B)逆阻型晶闸管(C)双向晶闸管(D)可关断晶闸管3 .在晶闸管应用电路中,为了预防误触发应将幅值限制在不触发区的信号是(C).(A)干扰信号(B)触发电压信号(C)触发电流信号(D)干扰信号和触发信号4 .当晶闸管承受反向阳极电压时,不管门极加彳S种极性触发电压,管子都将工作在(B).(A)导通状态(B)关断状态(C)饱和状态(D)不定5 .单相半波可控整流电阻性负载电路中,限制角的最大移相范围是(D).(A) 90(B)

30、 120(C) 150(D) 1806 .单相全控桥大 电感负载电路中,晶闸管可能承受的最大正向电压为(B).正(A)2 6(B)或 U2(C) 24 U2(D)而 U27 .单相全控桥电阻性负载电路中,晶闸管可能承受的最大正向电压为(C).(A)点12(B)2 点U(C)3 点 U(D)而 U8 .电力二极管的工彳特性可概括为(A) o(A)单向导通(B)单相运行 (C)全控器件(D)单相逆变9 .快速熔断器可以用于过电流保护的电力电子器件是(D) o(A)功率晶体管(B) IGBT(C)功率MOSFET( D)晶闸管10 .三相半波可控整流电路的自然换相点是(B).(A)交流相电压的过零点

31、(B)本相相电压与相邻相电压正半周的交点处(C)比三相不控整流电路白自然换相点超前30(D)比三相不控整流电路白自然换相点滞后6011 .单相全控桥式整流 大电感负载 电路中,限制角a的移相范围是(A).(A) 0 90(B) 0 180(C) 90 180(D) 180 36012 .对于三相半波可控整流电路,换相重叠角丫与哪几个参数有关A.Aa、负载电流Id以及变压器漏抗先Ba以及负载电流IdCa和UDa、U以及变压器漏抗Xc13 .假设增大SPW陋变器的输出电压基波频率,可采用的限制方法是C oA增大三角波幅度B增大三角波频率C增大正弦调制波频率D增大正弦调制波幅度14 .可在第一和第四象限工作的变流电路是A.A三相半波可控变电流电路B单相半控桥C接有续流二极管的三相半控桥D接有续流二极管的单相半波可控变流电路15 .三相半波可控整流电路的自然换相点是B.A交流相电压的过零点B本相相电压与相邻相电压正半周的交点处C比三相不控整流电路白自然换相点超前30D比三相不控整流电路白自然换相点滞后6016 .单相全控桥电阻性负载电路中,晶闸管可能