电力电子技术试题及答案（王兆安）

考试试卷十一、填空题：（本题共8小题，每空1分，共20分）1、同一晶闸管，维持电流IH与掣住电流IL在数值大小上有IL______IH。2、常用的晶闸管有式、式两种。

3、单相半控桥整流电路，带大电感性负载，晶闸管在______时刻换流，二极管则在时刻换流。

4、过电压产生的原因、，可采取、、保护。

5、变频电路所采取的换流方式、、。6、门极可关断晶闸管主要参数有、、。7、电力变换通常分为四大类，即、、、。8、斩波器是在接在恒定直流电源和负载电路之间，用于。二、选择题：（本题共5小题，每小题2分，共10分）1、当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在()A.导通状态B.关断状态C.饱和状态D.不定

2、单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是()

A.90°B.120°C.150°D.180°

3、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()

A.B.C.D.

4、在下列可控整流电路中，不能实现有源逆变的是（）A、单相全控桥整流电路B、单相双半波整流电路C、单相半控桥整流电路D、三相全控桥整流电路5.电流型逆变器中间直流环节贮能元件是()

A.电容B.电感C.蓄电池D.电动机三、简答题：（本题共6小题，每小题5分，共30分）1、晶闸管实现导通的条件是什么？关断的条件及如何实现关断？2、什么叫逆变失败？逆变失败的原因是什么？3、简述对触发电路的三点要求。4、什么叫过电流？过电流产生的原因是什么？5、IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点?。6、试说明PWM控制的基本原理。四、计算题：（本题共4小题，每小题10分，共40分）1、单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=20,L值极大当=时,要求:①作出Ud、Id、和I2的波形;②求整流输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次电流有效值I2;③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。答：当流过晶闸管的电流大大超过其正常工作电流时，称为过电流。产生的原因有：（1）直流侧短路；（2）机械过载；（3）可逆系统中产生环流或者逆变失败；（4）电路中管子误导通及管子击穿短路等。（5分）5、（5分）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的驱动多采用专用的混合集成驱动器。（1分）GTR驱动电路的特点是:驱动电路提供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,减小开通损耗,关断时,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。（1分）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。（2分）电力MOSFET驱动电路的特点: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。（1分）6、（5分）PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。（1分）在采样控制理论中有一条重要的结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯蚌的环节上时,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）以正弦pWM控制为例。把正弦半波分成Ⅳ等份,就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等,都等于/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。如果把上述脉冲列利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(冲量)相等,就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按下弦规律变化的。根据面积等效原理,PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周,也可以用同样的方法得到PWM波形。可见,所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。（3分）四、计算题：（本题共4小题，每小题10分，共40分）1、（10分）解：（1）解:①Ud、Id、和I2的波形;如下图:（4分）②输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次电流有效值I2分别为Ud=0.9U2cos=0.9×100×cos＝77.97（V）Id＝Ud/R=77.97/2=38.99(A)I2=Id=38.99(A)（3分）③晶闸管承受的最大反向电压为:U2=100=141.4(V)-考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为:UN=(2~3)×141.4=283~424(V)具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。流过晶闸管的电流有效值为:IVT=Id/=27.57(A)晶闸管的额定电流为:IN=(1.5~2)×27.57/1.57=26~35(A)具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。（3分）2、（10分）解:=O时的输出电压最大,为Uomax=此时负载电流最大,为Iomax=（3分）因此最大输出功率为输出功率为最大输出功率的80%时,有:Pmax=UomaxIomax=此时,Uo=又由Uo=U1（3分）解得同理,输出功率为最大输出功率的50%时,有:Uo=又由Uo=U1（4分）3、（10分）解:①Ud,Id和IVT1的波形如下图:（5分）②Ud、Id、IdT和IVT分别如下Ud=1.17U2cos=1.17×100×cos=58.5(V)Id＝Ud/R=58.5/5=11.7(A)IdvT=Id/3=11.7/3=3.9(A)IVT=Id/=6.755(A)（5分）4、（10分）解：①U2=220v时Ud=0.45U2（1分）Cosα=——1=－1=－0.5（1分） ＝120°θ1=180°－120°＝60°（1分）电流平均值Id=30ARd====0.8（1分）电流有效值I====