西安交通大学《电力电子技术(第5版)》(试题及其解答)

成绩西安交通大学考试题课程电力电子技术学院电气工程学院考试日期2015年1月7日专业班号姓名学号期中 期末一、填空〔29分〕1．〔3分〕电力电子技术是一门由________、_______、________三个学科交叉而形成的。2．〔3分〕电力电子器件一般工作在________状态。在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为________，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为________。3．〔5分〕晶闸管英文名字的缩写是，门极可关断晶闸管英文名字的缩写是，电力晶体管英文名字的缩写是，绝缘栅双极型晶体管英文名字的缩写是，电力场效应晶体管英文名字的缩写是。4．〔3分〕单相桥式全控整流电路，带电阻负载时，其角的移相范围为；带阻感负载〔电感极大〕时，其角的移相范围为，其交流侧电流中所含谐波的次数为。5．〔2分〕按照直流侧电源性质划分，逆变电路可为：；

。共4页第1页6．〔4分〕自换流逆变电路采用和两种换流方式，外部换流逆变电路采用和两种换流方式。7．〔2分〕在复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作是一个斩波电路和一个斩波电路的组合。8．〔3分〕常用的PWM跟踪控制方式分别是：、和。9．〔2分〕按照开关过程前后开关器件电压电流状态，软开关电路可分为：

，。10．〔2分〕电力电子器件在串联使用时应注意的问题是：，在并联使用时应注意的问题又是。二、简答〔38分〕1．〔6分〕晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？2．〔6分〕实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？3．〔4分〕逆变器换流按照交替桥臂方向可分为横行换流和纵向换流两种。三相电压型桥式逆变电路和三相电流型桥式逆变电路分别属于那种方向的换流的方式？为什么？4．〔4分〕何为电流型逆变电路？其主要特点是什么？5．〔6分〕绘制升压斩波电路的电路图，分析其工作原理，并推导输入输出电压关系式。6．〔6分〕请比拟全波整流电路与全桥整流电路的优、缺点。7.〔6分〕单相相控调压电路带电阻性负载时，晶闸管控制角α的移相范围是多少？输出电压和功率因数是如何随着α角度变化的？第2页西安交通大学考试题三、综合〔33分〕1．〔8分〕设流过晶闸管的电流波形如以下图3所示，其最大值均为Im，试求各波形的电流平均值Id，电流有效值I。并求在采用额定电流为100A的晶闸管，当不考虑平安余量时，所能送出的平均电流各为多少?图12．〔11分〕试绘出降压斩波电路的电路原理图，并简述其根本工作原理。推导输出电压平均值Uo与输入电源电压E关于占空比α的表达式，以及输出电流平均值Io与输入电源电流Ii关于占空比α的表达式。假设电源电压E=100V，电感极大，负载电阻R=10Ω。计算当T=120s，每开关周期导通30s时，输出电压的平均值Uo和输入电流的平均值Ii。第3页3．〔14分〕电路如图2所示，U2=100V，E=100V,R=2.0，L足够大，=30。(1)不考虑LB时，画出ud、id、iVT2、uVT4和i2C的波形，计算Ud、Id和功率因数；〔图3供绘制波形用〕(2)LB=2mH时，画出ud、iVT2的波形，计算Ud、Id、ΔUd和。图2图3第4页西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准课程名称：电力电子技术课时：54考试时间：2015年1月7日一、填空〔29分，每空1分〕1电力学电子学控制理论2开关通态损耗开关损耗3SCRGTOGTRMOSFETIGBT4180903，5，7，9，。。。5电压型逆变电路电流型逆变电路6器件换流强迫换流电网换流负载换流7升压斩波电路 降压斩波电路8. 滞环比拟 定时比拟 三角波比拟9零电压软开关电路零电流软开关电路10均压均流二简答〔38分〕答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流〔脉冲〕。或：uAK>0且uGK>0。〔2分〕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。〔2分〕2答：〔a〕要有直流电动势，其极性需和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压；〔3分〕〔b〕要求晶闸管的控制角>90°,使Ud为负值。〔3分〕3答：三相桥式电压型逆变电路为纵向换流〔1分〕，因为电流在同桥臂上下半桥之间换流〔1分〕；三相桥式电压型逆变电路为横向换流〔1分〕，因第1页为电流在三个上桥臂之间或三个下桥臂之间换流〔1分〕。4答：直流源为电流源的逆变电路为电流型逆变电路〔1分〕。直流侧电流无脉动〔1分〕；交流侧输出电流为矩形波，电压由负载确定〔1分〕；无需反并联二极管〔1分〕。5答：升压斩波电路电路图和工作原理详见课本P123。6答：全波电路只有一个管压降，损耗小；器件少；器件耐压高；变压器复杂〔3分〕。全桥电路器件耐压低；变压器简单；损耗大；器件多〔3分〕。7答：单相相控调压电路带电阻性负载时，晶闸管控制角α的移相范围是0～π〔2分〕。输出电压和功率因数都随着α增大而减小〔4分〕。三综合〔33分〕1.解：(1)对图(a)，电流平均值Ida=电流有效值Ia=波形系数KFa=Ia/Ida=2.22100A晶闸管所能送出的平均电流Ida=〔4分〕(2)对图(b),电流平均值Idb=电流有效值Ib=波形系数KFb==2100A的晶闸管所能送出的平均电流Idb==78.5A〔4分〕第2页2.解：电路图〔2分〕、工作原理〔2分〕及公式推导〔两个公式各2分，共4分〕详见教材120页。输出电压平均值：Uo=α×E=〔30/120〕×100=25V〔1分〕输出电流平均值：Io=Uo/R=25/10=2.5A〔1分〕输入电流平均值：Ii=25×2.5/100=0.625A〔1分〕3.解：①当LB＝0时：Ud＝2.34U2cosα＝2.34×100×cos30°＝202.6〔V〕 〔1分〕Id＝〔Ud－E〕∕R＝〔202.6－100〕∕2＝51.3〔A〕 〔1分〕=0.955cos=0.827 〔1分〕②当LB＝2mH时Ud＝2.34U2cosα－ΔUd ΔUd＝3XBId∕π Id＝〔Ud－E〕∕R 解方程组得：Ud＝〔2.34πU2Rcosα＋3XBE〕∕〔πR＋3XB〕＝178.96〔V〕Id＝39.5〔A〕 〔1分〕ΔUd＝11.84〔V〕 〔1分〕又∵－＝2XBId∕U2 ＝0.6392γ＝50.27°－30°＝18.43〔1分〕波形见课本图3-19及3-22。每个波形1分。第3页成绩西安交通大学考试题课程电力电子技术学院电气工程学院考试日期2015年1月7日专业班号姓名学号期中 期末一、填空〔28分〕1．〔4分〕采用电力电子技术可实现的电力变换通常可分为四大类，它们分别是：，，，。2．〔1分〕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。3．〔5分〕晶闸管的电气图形符号是，门极可关断晶闸管的电气图形符号是，电力晶体管的电气图形符号是，绝缘栅双极型晶体管的电气图形符号是，电力场效应晶体管的电气图形符号是。4．〔3分〕三相桥式全控整流电路，带电阻负载时，其角的移相范围为；带阻感负载〔电感极大〕时，其角的移相范围为，其交流侧电流中所含谐波的次数为。5．〔2分〕在电流波形发生畸变时描述系统的功率因数可表示为：其中的含义是：的的含义是：。6．〔2分〕把直流电逆变成交流电的电路称为逆变电路。当交流侧和电网连接时，这种逆变电路称为，如果变流电路的交流侧不与电网连接，而直接接到负载，即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供应负载，共4页第1页称为。7．〔3分〕中点钳位型三电平逆变电路，直流侧电压为Ud，则其输出相电压中的电平分别，和。8．〔4分〕根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为和。一般为综合两种方法的优点，在低频输出时采用方法，在高频输出时采用方法。9．〔4分〕零电压开关是指：；零电流开关又是指。二、简答〔40分〕1．〔6分〕电力电子器件是如何定义的？同处理信息的电子器件相比，它的特点是什么？2．〔6分〕什么叫做多相多重斩波电路？什么叫做相数？什么叫做重数？试绘制由根本升压斩波电路构成的二相二重斩波电路。3．〔6分〕绘制升降压斩波电路的电路图，分析其工作原理，并推导输入输出电压关系式。4．〔8分〕单相交流调压电路带阻感负载，如果控制角α大于负载阻抗角φ，稳态时α的移相范围是多少电角度？如果控制角α小于负载阻抗角φ，稳态时晶闸管VT1和晶闸管VT2的导通时间分别是多少电角度？α小于φ的情况下，对晶闸管驱动脉冲宽度有何要求？为什么？5．〔4分〕简述PWM控制技术的理论根底——面积等效原理的根本内容。6．〔6分〕在PWM控制中，什么是占空比？什么是载波比？7．〔4分〕软开关技术解决了电力电子电路中的什么问题？软开关电路是通过怎样的思路解决这些问题的？第2页西安交通大学考试题三、综合〔32分〕1．〔8分〕单相半波可控整流电路对电阻性负载供电，U2=220V，要求输出直流平均电压Ud=80V，平均电流Id=50A，试计算晶闸管的控制角α，导通角θ各为何值?并选取用晶闸管额定电压电流参数。2．〔14分〕三相半波可控整流电路给电动机负载供电，设交流电源相电压U2=220V，R∑=0.2Ω，L→∞。试求当电动机在提升重物时，负载电流Id=200A，反电势ED=180V时，变流器的控制角应为何值?变流器处于何种工作状态?又当电机在降落重物时起制动作用的负载电流Id=200A,与电机转速相对应的ED=180V,试求此时变流器的控制角应为何值?并求此时交流电网吸收的功率，电阻R∑上消耗的功率，电势ED给出的功率。3．〔10分〕一台输出电压为10V，输出电流为50A的开关电源：1〕如果采用全桥整流电路，并采用通态压降为0.98V的快恢复二极管，整流电路整体工作效率是多少？2〕如果采用全波整流电路，并采用通态压降为0.64V的肖特基二极管，整流电路整体工作效率是多少？注：此题计算中忽略器件开关损耗。第3页第4页西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准课程名称：电力电子技术课时：54考试时间：2015年1月7日一、填空〔28分，每空1分〕1AC/DCDC/DCDC/ACAC/AC2小于3参见教材2.2，2.3，2.44120905，7，11，13。。。〔6k±1〕畸变因数基波电流与电压之间的相位差余弦有源逆变电路 无源逆变电路701/2Ud-1/2Ud8异步调制 同步调制 异步调制 同步调制9开关开通前其两端电压为零，则开通时不会产生损耗和噪声开关关断前其电流为零，则关断时不会产生损耗和噪声二简答〔40分〕1答：电力电子器件〔PowerElectronicDevice〕是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。〔2分〕它的特点：1)所能处理电功率的大小，也就是其承受电压和电流的能力，是其最重要的参数，一般都远大于处理信息的电子器件。2)为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开关状态。3)由信息电子电路来控制,而且需要驱动电路。4)自身的功率损耗通常仍远大于信息电子器件，在其工作时一般都需要安装散热器。〔4分〕第1页2答：多重多相斩波电路是在电源和负载之间接入多个结构相同的根本斩波电路而构成的〔1分〕。一个控制周期内电源侧的电流脉波数成为斩波电路的相数〔1分〕，负载电流脉波数成为斩波电路的重数〔1分〕。如图〔3分〕3答：升降压斩波电路电路图和工作原理详见课本P126。4答：如果控制角α小于负载阻抗角φ，稳态时晶闸管VT1和晶闸管VT2的导通时间分别是π〔2分〕。α小于φ的情况下，晶闸管驱动脉冲宽度要足够宽，使得关闭的晶闸管电流过零时，开通的晶闸管仍有脉冲〔2分〕。此时需开通的晶闸管才会承受正向电压而开通〔2分〕。5答：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果根本相同〔4分〕。6答：〔6分〕在PWM控制中，某器件开通时间与开关周期之比称为占空比；〔3分〕；在PWM控制中，载波频率与调制信号频率之比称为载波比。〔3分〕7答：采用软开关技术可以减低开关器件在开关过程中的损耗〔2分〕，减小开关过程中的电磁干扰〔2分〕。按开展历程，可分为准谐振电路、零开关PWM电路和零转换PWM电路。〔3分〕三综合〔32分〕1.解：(1)由Ud=0.45U2,得cosα=-1=0.616∴α=arccos(0.616)=52°(2)导通角θ=180°-52°=128°〔4分〕第2页(3)流过晶闸管的电流有效值IT=Id=90A(4)IT(AV)=(1.5-2.0)=(86-115)A,取IT(AV)=100A〔2分〕(5)承受的最大正反向电压URM=U2=311V,取UKE=700V。〔2分〕2.解：(1)电机在提升重物时，Id=，Ud=IdR∑+ED=200×0.2+180=220V〔2分〕三相半波可控整流电路Ud=1.17U2cosα,cosα==∴α=31.3°变流器处于可控整流状态。〔2分〕(2)电机在降落重物时，=Id,∴Ud-(ED-R∑Id)=-140V〔2分〕Ud=-1.17U2cosβ,-140=-1.17×220cosβ,∴β=57.1°〔2分〕此时交流电网吸收的功率Pd=UdId=140×200=28KW〔2分〕电阻R∑上消耗的功率PR=IR∑=2002×0.2=8KW〔2分〕电势ED给出的功率PE=EDId=180×200=36KW〔2分〕3.解：〔1〕二极管损耗：2×0.98×50=98W全桥整流电路效率：50×10/〔50×10+98〕=83.6%〔5分〕〔2〕二极管损耗：0.64×50=32W全波整流电路效率：50×10/〔50×10+32〕=94.0%〔5分〕第3页成绩西安交通大学考试题课程电力电子技术学院电气工程学院考试日期2014年1月8日专业班号姓名学号期中 期末一、填空〔30分〕1．〔4分〕采用电力电子技术可实现的电力变换通常可分为四大类，它们分别是：，，，。2．〔5分〕晶闸管英文名字的缩写是，门极可关断晶闸管英文名字的缩写是，电力晶体管英文名字的缩写是，绝缘栅双极型晶体管英文名字的缩写是，电力场效应晶体管英文名字的缩写是。3．〔4分〕单相桥式全控整流电路，带电阻负载时，其角的移相范围为；带阻感负载〔电感极大〕时，其角的移相范围为，其交流侧电流中所含谐波的次数为，其整流输出电压中所含的谐波次数为。4．〔2分〕在电流波形发生畸变时描述系统的功率因数可表示为：其中的含义是：的的含义是：。5．〔2分〕按照直流侧电源性质划分，逆变电路可为：；

。6．〔1分〕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。共4页第1页7．〔4分〕自换流逆变电路采用和两种换流方式，外部换流逆变电路采用和两种换流方式。8．〔4分〕根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为和。一般为综合两种方法的优点，在低频输出时采用方法，在高频输出时采用方法。9．〔2分〕按照开关过程前后开关器件电压电流状态，软开关电路可分为：

，。10．〔2分〕电力电子器件在串联使用时应注意的问题是：，在并联使用时应注意的问题又是。二、简答〔32分〕1．〔4分〕电力电子器件为什么工作于开关状态？电力电子器件的损耗有哪些？2.〔4分〕晶闸管触发电路有哪些根本要求？3．〔4分〕实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？4．〔4分〕何为电流型逆变电路？其主要特点是什么？5．〔8分〕单相交流调压电路带阻感负载，如果控制角α大于负载阻抗角φ，稳态时α的移相范围是多少电角度？如果控制角α小于负载阻抗角φ，稳态时晶闸管VT1和晶闸管VT2的导通时间分别是多少电角度？α小于φ的情况下，对晶闸管驱动脉冲宽度有何要求？为什么？6．〔8分〕SPWM的含义是什么？试画出采用双极性调制、调制度为0.8、载波比为7时，调制信号一个周期的SPWM波形。第2页西安交通大学考试题三、综合〔38分〕1．〔18分〕图1为简化的单相整流电路，线电压有效值为220V，答复以下问题。〔1〕①当负载时，试画出整流电路输出电压及流过二极管中的电流波形。②计算流过二极管电流的平均值和有效值。〔2〕①当负载时，试画出整流电路输出电压及电流的波形。②求整流器的功率因数。图12．〔9分〕一单相交流调压器，电源为工频220V,阻感串联作为负载，其中,试求：〔1〕开通角的变化范围；〔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。3．〔11分〕间接式半桥直流直流变流器电路原理图如图2a所示。电源输入电压Ui=100V，电源输出电流平均值为10A。变压器原、副边变比N1:N2=10:1，N2=N’2。输出电感极大。图2a图2b1〕如果电路中全控器件S1和S2的驱动电压逻辑如图2b所示。不考虑器件的寄生参数。试绘制开关S1两端电压uS1、VD1两端电压uVD1、全波整流电路输出电压ud、S1流过电流iS1、VD1流过电流iVD1的时序波形。2〕当S1与S2的占空比为25%，如果不考虑管压降，计算输出电压Uo的平均值。3〕如果VD1和VD2选取为通态压降是0.64V的肖特基二极管，计算整流电路消耗的功率是多少？输出电压不变的情况下，此时整流电路的效率是多少？第4页西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准课程名称：电力电子技术课时：54考试时间：2014年1月8日一、填空〔30分，每空1分〕1.AC/DCDC/DCDC/ACAC/AC2SCRGTOGTRMOSFETIGBT3.180903，5，7，9，。。。2，4，6，8。。。4畸变因数基波电流与电压之间的相位差余弦5电压型逆变电路电流型逆变电路6小于7器件换流强迫换流电网换流负载换流8异步调制 同步调制 异步调制 同步调制9零电压软开关电路零电流软开关电路10均压均流二简答〔32分〕1.答：为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开关状态。通态损耗，断态损耗，开关损耗。〔4分〕2.答：〔1〕触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，比方对感性和反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发。〔2〕触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的3~5倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达1~2A/s。〔3〕触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。〔4〕应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。〔4分〕3.答：(1)要有直流电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压。(2)要求晶闸管的控制角>/2，使Ud为负值。〔4分〕第1页4答：直流电源为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。〔1分〕。电流型逆变电路主要特点:(1)直流侧串大电感，电流根本无脉动，相当于电流源。(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。(3)直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。〔3分〕5.答：单相交流调压电路带阻感负载，如果控制角α大于负载阻抗角φ，稳态时α的移相范围是φ《α《π〔2分〕如果控制角α小于负载阻抗角φ，稳态时晶闸管VT1和晶闸管VT2的导通时间分别是π〔2分〕。α小于φ的情况下，晶闸管驱动脉冲宽度要足够宽，使得关闭的晶闸管电流过零时，开通的晶闸管仍有脉冲〔2分〕。此时需开通的晶闸管才会承受正向电压而开通〔2分〕。6.答：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，当所等效波形为正弦波时即为SPWM〔4分〕。波形见课本图7-6〔4分〕。三综合〔38分〕1.解：〔1〕①波形图见P47页α=0时。=2\*GB3②整流电压平均值和负载电流平均值为因此二极管的电流平均值和有效值分别为(10分〕(2)①波形图见P49页α=0时图3-6。第2页=2\*GB3②(8分〕2.解：1〕 〔3分〕因此α的变化范围为即2〕当 时，晶闸管调压器全开放，输出电压为完整的正弦波，负载电流为最大： 〔3分〕(3)输出功率 〔3分〕功率因数为第3页3.解：1〕如图〔5分〕2〕 100×1/10×25%=2.5V 〔2分〕3〕 p=0.64×10=6.4W 〔2分〕η=2.5×10/〔2.5×10+6.4〕=79.6% 〔2分〕第4页成绩西安交通大学考试题课程电力电子技术学院电气工程学院考试日期年月日专业班号姓名学号期中 期末一、填空〔28分〕1．〔3分〕电力电子技术是一门由________、_______、_____三个学科交叉而形成的。2．〔3分〕电力电子器件一般工作在________状态。在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为________，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为________。3．〔5分〕晶闸管的电气图形符号是，门极可关断晶闸管的电气图形符号是，电力晶体管的电气图形符号是，绝缘栅双极型晶体管的电气图形符号是，电力场效应晶体管的电气图形符号是。4．〔4分〕三相桥式全控整流电路，带电阻负载时，其角的移相范围为；带阻感负载〔电感极大〕时，其角的移相范围为，其交流侧电流中所含谐波的次数为，其整流输出电压中所含的谐波次数为。5．〔2分〕把直流电逆变成交流电的电路称为逆变电路。当交流侧和电网连接时，这种逆变电路称为，如果变流电路的交流侧不与电网连接，而直接接到负载，即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供应负载，称为。共4页第1页6．〔2分〕在复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作是一个斩波电路和一个斩波电路的组合。7．〔2分〕在PWM控制中，按照载波频率与信号波频率间的关系，PWM的调制方式可分为和。8．〔3分〕常用的PWM跟踪控制方式分别是：、和。9．〔4分〕零电压开关是指：；零电流开关又是指。二、简答〔40分〕1．〔6分〕三相半波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，他们在相位上相差多少度？2．〔8分〕导致逆变失败的原因是什么？3．〔6分〕斩波电路有哪三种控制方式？？4．〔6分〕请比拟全波整流电路与全桥整流电路的优、缺点。5．〔7分〕何为电压型逆变电路？其主要特点是什么？6．〔7分〕为什么使用软开关技术？按照开展历程，可分为哪些结构的软开关电路？第2页西安交通大学考试题三、综合〔32分〕1．(14分)在图1所示的升压斩波电路中，,值和值极大，，采用脉宽调制控制方式，当时，答复以下问题：图11〕计算输出电压平均值,输出电流平均值,输入电源的电流平均值。2〕画出如下波形：电感电压和电流,器件上电流和电压,二极管上电流和电压。3〕计算电感上的电流平均值,器件上电流平均值和有效值;二极管上电流平均值和有效值。2．〔8分〕图2为简化的三相整流电路，相电压有效值为220V,答复以下问题。电阻性负载。〔1〕①当负载时，试画出整流电路输出电压及流过二极管中的电流波形。②计算流过二极管电流的平均值和有效值。〔2〕①当负载时，试画出整流电路输出电压及电流的波形。②求整流器的功率因数。第3页图24．〔10分〕图3所示为一个三相桥式电压型逆变电路(1)当该电路采用输出为方波的180导电方式时，各相电路工作波形如图4所示，试画出输出线电压uUV、uNN’、uUN以及输出电流iU的波形。(2)给出uNN’的计算过程及公式。图3图4西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准课程名称：电力电子技术课时：54考试时间：2014年1月8日一、填空〔28分，每空1分〕1电力学电子学控制理论2开关通态损耗开关损耗3参见教材2.2，2.3，2.44120905，7，11，13。。。〔6k±1〕6，12。。。(6k)5有源逆变电路 无源逆变电路6． 升压斩波电路 降压斩波电路7. 同步调制异步调制8. 滞环比拟 定时比拟 三角波比拟9.开关开通前其两端电压为零，则开通时不会产生损耗和噪声开关关断前其电流为零，则关断时不会产生损耗和噪声二简答〔40分〕答：不是同一点(3分)，相差180度(3分)答：(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，如脉冲丧失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。(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)换相的裕量角缺乏，引起换相失败。(8分)3．答：〔1〕脉宽调制控制方式：维持T不变，改变ton；〔2〕脉频调制控制方式：维持ton不变，改变T；〔3〕混合调制控制方式：ton和T都可调，使占空比改变。〔6分〕4．答：全波电路只有一个管压降，损耗小；器件少；器件耐压高；变压器复杂〔3分〕。全桥电路器件耐压低；变压器简单；损耗大；器件多〔3分〕。第1页5.答：直流侧电源为电压源性质的逆变器是电压型逆变器。〔1分〕电压型逆变电路有以下主要特点：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。〔2分〕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。〔2分〕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应的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反应二极管。〔2分〕6．答：采用软开关技术可以减低开关器件在开关过程中的损耗〔2分〕，减小开关过程中的电磁干扰〔2分〕。按开展历程，可分为准谐振电路、零开关PWM电路和零转换PWM电路。〔3分〕三综合〔32分〕1.解(1)输出电压平均值为输出电流平均值为输入电源的电流平均值为〔2〕波形图见P123页图5-2〔3〕电感上电流平均值为器件V上电流平均值和有效值分别为第2页二极管VD上电流平均值和有效值分别为〔14分〕2.解：〔1〕①波形图见P57页α=0时图3-19。=2\*GB3②整流电压平均值和负载电流平均值为因此二极管的电流平均值和有效值分别为(2)①波形图见P60页α=0时图3-24。=2\*GB3②〔8分〕4. 解 详见课本104页。1〕4个波形各2分2〕计算过程1分，公示结果1分。第3页第4页成绩西安交通大学考试题 考试科目电力电子技术考试日期2012年3月20日报考专业姓名考号一、填空〔30分〕1．〔3分〕电力电子学是由___①_____、___②____、__③___三个学科交叉而形成的。2.〔6分〕按照输入输出电能形式不同，电力变换电路可分为四大类，分别是___①__、__②__、__③___、__④___，广泛使用的间接式变频电路可看作是由___⑤___和___⑥____组合而成。3．〔6分〕在如下电力电子器件：SCR、GTO、IGBT、MOSFET中，按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，属于双极型器件的是①，属于单极型器件的是②，属于复合型器件的是③，工作频率最高的是④。按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间有效信号的波形，属于电平驱动的是⑤。属于电流驱动型全控器件的是⑥。4．〔4分〕电容滤波单相不可控整流带电阻负载电路中，空载时，输出电压为___①___，随负载加重Ud逐渐趋近于___②___，通常设计时，应取RC≥__③__T，此时输出电压为Ud≈___④___。(设T为交流电源周期，U2为电源电压有效值)5．〔2分〕从电路输出的合成方式来看，多重逆变电路有串联多重和并联多重两种方式。电压型逆变电路多用___①__多重方式；电流型逆变电路多采用___②___多重方式。6．〔5分〕在6种根本斩波电路中，可控制输入电流连续的3种电路分别是：①，②，③。在这6种电路中，输出电压可被控制为输入电压2倍的电路有④种，输出电压与输入电压极性相同的有⑤种。7．〔3分〕单相调压电路带电阻负载，其导通控制角α的移相范围为__①__，随α的增大，输出电压__②__〔增大？减小？〕,功率因数___③___〔增大？减小？〕。8．〔1分〕在PWM控制电路中，根据载波比变化情况，可将PWM调制方式分为两种方式，其中，可用于控制消除输出波形中特定次谐波成分的调制方式是：①。二、简答〔45分〕1．〔5分〕晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？2．〔6分〕逆变器换流按照交替桥臂方向可分为哪两种？三相电压型桥式逆变电路和三相电流型桥式逆变电路分别属于那种方向的换流的方式？为什么？3.〔5分〕正激电路如以下图1所示。假设开关管S在每个开关周期T内的导通时间为Ton。当电感L电流连续时，输出电压Uo与输入电压Ui的比是多少？当输出负载阻抗ZL为无穷大时，输出电压是多少？试分析开关管S所承受的最高电压。图14.〔5分〕在多相多重斩波电路中，什么叫做相数？什么叫做重数？试绘制由根本Buck-BoostChopper构成的二相二重斩波电路5．〔7分〕单相交流调压电路带阻感负载，如果控制角α大于负载阻抗角φ，稳态时α的移相范围是多少电角度？如果控制角α小于负载阻抗角φ，稳态时晶闸管VT1和晶闸管VT2的导通时间分别是多少电角度？α小于φ的情况下，对晶闸管驱动脉冲宽度有何要求？为什么？6．〔4分〕在PWM调制技术中，何为自然采样法？何为规则采样法？试通过绘图分别解释说明这两种方法。7．〔6分〕简述什么是PWM滞环比拟跟踪方式？什么是PWM定时比拟跟踪方式？对这两种跟踪方式，在追踪误差与开关频率两方面进行比拟。8．〔7分〕软开关技术解决了电力电子电路中的什么问题？软开关电路是通过怎样的思路解决这些问题的？按照出现的先后顺序，软开关技术可分为哪几类？三、综合〔25分〕1．〔10分〕三相桥式全控整流电路如图2所示，U2=200V，E=100V,R=1.0，L足够大，=60。(1)不考虑LB时，画出ud、iVT2的波形，计算Ud、Id和功率因数；〔图3供绘制波形用〕(2)LB=2mH时，画出ud、iVT2的波形，计算Ud、Id和换相重叠角。图2图32．〔7分〕图4所示为一个三相桥式电压型逆变电路(1)当该电路采用输出为方波的180导电方式时〔如图5所示〕，直流侧电压为Ud，负载为阻感性且三相对称，试画出输出相电压，输出线电压、以及负载相电压以及输出电流的波形。(2)如果直流侧电压为100V，变流器工作方式不变，计算输出线电压有效值，输出线电压基波幅值和输出线电压5次谐波幅值。图4图53．〔8分〕间接式半桥型直流-直流变流器电路原理图如图6所示。电源输入电压Ui=100V，电源输出电流平均值为10A。变压器原、副边变比N1:N2=10:1，N2=N’2。输出电感L极大。1〕如果电路中全控器件S1和S2的驱动电压逻辑如图7