电力电子技术自动化

南阳理工学院电子与电气工程系期末考试卷课程名称电力电子技术试卷编号B考试方式闭卷满分分值100分考试时间120分钟题号一二三四五总分得分得分评卷人一、填空题（每空1分，共26分）1.电压型逆变电路中，逆变桥各桥臂都反并联了二极管。二极管的作用有两个：一是提供负载向直流侧反馈能量的通道，二是使负载电流连续。2.在PWM控制电路中，载波比是指载波频率与调制信号波频率之比.根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为同步调制和异步调制两种。3.三相桥式全控整流电路，若整流变压器副边电压V,阻感性负载，电感值极大，，则整流输出平均电压=117V。4.电力电子装置中可能发生的过电压分为内因过电压和外因过电压两类。5．变流电路工作于整流状态与逆变状态的区别仅仅是控制角α的不同，当0<α<π/2时，电路工作在整流状态，π/2<α<π时，电路工作在逆变状态。6.在电力电子电路中，常设置缓冲电路，其作用是抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。7.电力电子电路中控制电路和主电路之间的电气隔离环节一般采用光隔离和磁隔离。8.若晶闸管电流的有效值是628A，则其额定电流为400AA。若该晶闸管阴、阳极间所加电压为500sinV，则其额定电压应为500VV。（不考虑晶闸管电流、电压的安全裕量。）9.从外形上看，晶闸管主要有螺栓型和平板型两种封装结构。10.电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，具体地说就是利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。11．将直流电变成交流电称为逆变。有源逆变是指交流侧和电网连接，无源逆变是指交流侧和负载连接。12.电力变换通常分为四大类，即交流变直流直流变交流交流变交流和直流变直流13.在1800导电方式的逆变器中，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的短路，在同一相上下两桥臂换流时要采取先断后通的方法。二、单项选择题（每小题2分，共10分）14.下列电力半导体器件中，耐压和耐流能力最高的是（A）。a.晶闸管b.GTRc.电力MOSFETd.IGBT15.三相桥式全控整流电路带电阻性负载，则电路中晶闸管的触发角的移相范围是（C）a.1800b.1500c.1200d.9016.三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相的自然换相点在相位上相差（B）a.900b.1800c.1500d.12017.凡是采用IGBT、电力MOSFET、GTO、GTR等全控型器件的电力电子电路中，其换流方式均属于（A）a.器件换流b.电网换流c.负载换流d.强迫换流18.下列电力半导体器件中，属于电流控制型器件的是（A）a.GTOb.MOS控制晶闸管MCTc.电力MOSFETd.IGBT得分评卷人三、问答题（每小题6分，共24分）19.使晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为截止？晶闸管导通的条件有二：一是要有正向阳极电源，二是有足够大的门极触发电流。（3分）要使晶闸管由导通变为关断，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，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。（3分）20.什么是逆变失败？逆变失败的原因是什么？逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流，发生逆变失败。(2分)逆变失败的原因：(1)触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相，使交流电源电压和直流电动势顺向串联，形成短路。(2)晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。(3)交流电源缺相或突然消失。(4)换相的裕量角不足，引起换相失败。（4分）21.简述正弦脉宽调制（SPWM）技术的基本原理。采样控制理论中有一条重要的理论：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。（1分）把正弦分成N等分，就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/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（2分）。如果把上述脉冲列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相等，就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的（2分）。根据面积等等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用相同的方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波是等效的（1分）。22.什么是电流型逆变电路？有什么特点？直流侧电源为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。（2分）电流型逆变电路的特点如下：(1)直流侧串大电感，电流基本无脉动，相当于电流源。（1分）(2)交流输出电流为矩形波，与负载阻抗角无关。输出电压波形和相位因负载不同而不同。（2分）(3)直流侧电感起缓冲无功能量的作用，因反馈无功能量时直流电流并不反向，不必给开关器件反并联二极管。（1分）得分评卷人四、计算题（每小题10分，共30分）23．三相半波可控整流电路如图1所示，，电阻电感负载，，值极大，当时，要求：①画出和的波形；②计算、、和。图124.一台220V、20kW的电炉，采用晶闸管单相交流调压。现使其工作在10kW，试求电路的控制角α、工作电流及电源侧的功率因数。25．在图2所示