电力电子技术复习题-含答案

电力电子技术复习题_含答案）填空题0、绪论1、电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，它分为电力电子器件技术和变流技术。变流技术也称为电力电子器件的应用技术。2、电力电子技术与信息电子技术的主要不同就是效率问题。大功率电力电子装置效率应高于85%。信息电子主要着眼点在于信号转换，电子器件大都工作在放大区；电力电子着眼于电能变换，电力电子器件工作在开关区。3、周期性高频开关型电路（PWM)是提高电力电子电路工作效率的关键。高频电路还能大大降低变压器和滤波电感、电容的体积和重量，从而有利于提高功率密度，降低成本。4、高频化使得开关过程和开关损耗的控制变得更加重要，同时高频电磁噪声的抑制（EMI）也成为关键问题。5、电力电子技术的发展方向是高频、高效、高功率密度和智能化。6、变流技术包括交流变直流（AC/DC)、直流变直流(DC/DC)、直流变交流(DC/AC)和交流变交流(AC/AC)四大变流技术。前而的直流是恒定幅值的直流，交流则是恒定幅值和恒定频率的交流。而后面的直流则是可变幅值的直流，交流则是可变频率或可变幅值的交流。7、从数学和波形上看，直流是周期平均值不为零的量，而交流则是周期平均值为零的量。8电力电子技术是使用电力电子器件对电能（电功率）进行变换和控制的技术，它分为电力电子器件技术和交流技术。电力电子应用系统一般由主回路、驱动电路和控制电路组成，为了提高系统可靠性，还应加入检测电路和保护电路。电力电子技术的发展方向是高频、高效、高功率密度和智能化。1、电力电子器件1.实现控制回路与主回路电气隔离的方法有变压器隔离和光电隔离等。2.电力MOSFET漏源极之间有寄生二极管3、电力电子器件一般工作在开关状态。4、在如下器件：电力二极管（PowerDiode）、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（PowerMOSFET）、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、GTR、PMOSFET、IGBT；在可控的器件中，容量最大的是SCR，工作频率最高的是PMOSFET，属于电压驱动的是PMOSFET、IGBT，属于电流驱动的是GTO、GTR、SCR。5、普通晶闸管属于半控型器件，在整流电路中，门极的触发信号控制晶闸管的导通，阳极电压反向是晶闸管关断的必要条件，晶闸管真正关断出现在电流小于维持电流。6、几乎所有的电力半导体器件均为单向极性开关。7、PN结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应。结电容影响PN结的工作频率，其是高速的开关状态。影响二极管开关速度的主要因素是反向恢复时间。8、根据反向恢复时间，可以对二极管进行分类:5μs以上称普通二极管,开关频率在1kHz以下，但电流和反向电压很高;5μs以下，数百ns的称快恢复二极管。10～40ns为肖特基二极管。9、电力MOSFET漏源极之间有寄生二极管。其通态电阻具有正温度系数，对器件并联时的均流有利。10、IGBT内部存在寄生晶闸管，若集电极电流过大或duCE/dt过大，栅极就失去对集电极电流的控制作用，导2/14致集电极电流增大，造成器件损坏。这种电流失控现象被称这擎住效应。11、IGBT往往与反并联的快速二极管封装在一起，制成模块，成为逆导器件。12、电力电子器件是在电力电子电路中是作为可控开关来用。电力电子器件是一种半导体开关，实际上是一种单向单极开关。它不是理想开关，存在开关时间和开关暂态过程。开关时间尤其是关断时间限制了电力电子器件的开关频率。13、电力电子应用系统一般由控制电路、驱动电路和主电路组成一个系统。为了提高系统可靠性，还应加入电压、电流检测电路和过压、过流保护电路并构成反馈闭环控制。14.几乎所有的电力半导体器件均为单向极性开关。电力二极管（PowerDiode）、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（PowerMOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，在可控的器件中，功率范围最大的是SCR晶体管，开关频率最高的是_PMOS电力场效应管2、晶闸管整流电路1、阻感负载的特点是流过电感的电流不能突变，单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为0-180,单只晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为?2U2/2和?2U2；带阻感负载时，α角移相范围为0-90，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为?2U2和?2U2；带反电动势－电阻负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个电抗器。2、对于可控整流电路，换相重叠角的影响，将使输出电压平均值减少。3、三相桥式全控整流电路中的六只晶闸管的触发脉冲相位依次互差60；同一相上下两个桥臂上两只晶闸管的触发脉冲相位相差180；共阴极组或共阳极组相邻晶闸管的触发脉冲相位互差120。4、可控整流电路中，换流重叠角γ随着变压器二次侧漏感的增加而增加，随着负载电流Id的减小而减少。5、晶闸管相控整流电路的功率因数与基波因素、位移因素有关；三相桥式全控整流电路交流侧电流中所含的谐波成分为6k+-1次谐波。已知三相桥式晶闸管整流电路如图所示：试写出图中1-5个器件的名称及作用;指出图中晶闸管的导通顺序，并说出理由。1整流变压器二次绕组作用是隔离变压2快速熔断器作用是短路电流保护3阻容吸收电路作用是晶闸管换相和过电压保护4压敏电阻作用是直流侧过压保护5电抗器限制电流脉动6、PN结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应。电力MOSFET漏源极之间有寄生二极管。其通态电阻具有正温度系数，对器件并联时的均流有利。IGBT内部存在寄生晶闸管。3、直流斩波电路1、间接直流变流电路即隔离的直流斩波电路分为单端和双端电路两大类，在单端电路中，变压器中流过的是直流脉动电流电流，而双端电路中，变压器中的电流为正负对称的交流电流，单端正激电路和单端反激电路属于单端电路，双端正激、双端反激和推挽电路电路属于双端电路。2、桥式可逆斩波电路可采用脉冲宽度调制（PWM）、频率调制和（ton和T都可调，改变占空比）混合型的PWM控制方法。3、正激电路和反激电路属于13励磁，半桥电路和全桥电路属于14励磁。4、开关电源大都采用15PWM控制器.其原理方案分为16、17和18三类。5、试填写下列电路的名称3/14半桥电路反激电路正激电路全桥电路推挽电路4、逆变电路1、把直流电变成交流电的电路称为逆变电路，当交流侧接入交流电网时称为有源逆变，当交流侧接负载时称为无源逆变。2、逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类，当直流侧并联大电容时，称此电路为电压型逆变电路；当直流侧串联大电感时，称此电路为电流型逆变电路。3、晶闸管的换流方式有器件换流、负载环流和强迫换流。4、电流型逆变器中间直流环节贮能元件是电感。5、电压型逆变器中间直流环节贮能元件是电容。5、PWM控制技术1.根据载波和调制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。一般位综合两种方法的优点，采用分段同步调制的方法，在低频输出时采用较高载波比，在高频输出时采用较低载波比。2.在正弦波和三角波的自然交点时刻控制开关器件的通断，这种生成SPWM波形的方法称自然采样法，实际应用中，通常采用规则采样法来代替上述方法，在计算量大为减小的情况下得到的效果能够满足工程需要。3.PWM逆变电路３种目标控制：７电压、８电流和圆形磁链的９。4.闭环PWM控制即PWM跟踪控制方式有三种：滞环电压比较、滞环电流比较和三角波比较。5.相电压正弦波叠加3次谐波构成13与三角波比较产生PWM，可以提高14利用率并降低15。8、软开关技术软开关技术可以分为零点压和零电流两大类。按照其出现的先后，可以将其分为准谐振电流、零开关PWM电流和零转换PWM电路三类。准谐振电路只需加入谐振用电感和电容；而零开关PWM电路还要加入辅助开关控制谐振的开始时刻；零转换PWM电路的辅助开关是与主回路开关并联的。4/14判断题1电力电子器件电力电子器件并联使用时，必须采取均压措施。（）?电力电子器件串联使用时，必须注意均流问题。（）?给晶闸管承受反向阳极电压是关断的必要条件但不是充要条件。（）?双向晶闸管与普通晶闸管一样，额定电流也用通态电流平均值表示（）?单片机可以直接联接到电力电子模块控制其通断。（）?晶闸管称为半控性开关，其根本原理在于其内部由两个三极管构成了负反馈电路。（）?在目前所有电力电子器件开关中，IGBT开关速度最快。（）?在目前所有电力电子器件开关中，GTO可工作的功率范围最大。（）?主电路与控制电路之间一般要加入驱动电路。（）?驱动电路产生理想的信号波形并进行功率放大还兼有电气隔离、保护功能。（）?理想完备的驱动电路可改善电力电子装置运行效率，提高可靠性，保证其安全运行。（）2晶闸管整流电路2、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。（）3、晶闸管导通后其电流趋向无穷大。（）4、已经导通的晶闸管恢复阻断的唯一条件是AK极电源电压降到零或反向。（）5、晶闸管并联使用时，必须采取均压措施。（）6、晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。（）7、触发普通晶闸管的触发脉冲，也能触发可关断晶闸管。（）8、双向晶闸管与普通晶闸管一样，额定电流也用通态电流平均值表示。（）9、单片机可以直接联接到电力电子模块控制其通断。（）10、晶闸管称为半控性开关，其根本原理在于其内部由两个三极管构成了负反馈电路。（）11、单相半波带阻感负载时无续流二极管时的整流电压幅值比有续流二极管时大。（）12、在单相全控桥整流电路中，晶闸管的额定电压应取U2（）13、在单相桥式全控整流电路中，带大电感负载，不带续流二极管时，输出电压波形中没有负面积。（）14、单相全控晶闸管整流电路中，带电感性负载，没有续流二极管时，导通的晶闸管在电源电压过零时不关断。（）15、三相半波可控整流电路也必需要采用双窄脉冲触发。（）16、在三相半波可控整流电路中，电路输出电压波形的脉动频率为300Hz。（）17、在三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反压为倍相电压U2。（）18、三相半波可控整流电路中，如果三个晶闸管采用同一组触发装置，则α的移相范围只有120o。（）19、三相半波可控整流电路，不需要用大于60o小于120o的宽脉冲触发，也不需要相隔60o的双脉冲触发，只用符合要求的相隔120o的三组脉冲触发就能正常工作。（）20、三相半波晶闸管整流电路带电阻负载和带大电感负载时整流电压的表达式相同。（）21、在三相桥式全控整流电路中，采用双窄脉冲触发晶闸管元件时，触发电路中6个脉冲次序要求还要满足电源相序时才能正常工作。（）22、三相桥式全控整流电路，输出电压波形的脉动频率是150HZ。（）23、三相桥式晶闸管整流电路给直流电动机供电时无需加平波电抗器。（）24、晶闸管整流电路给直流电动机供电时直流侧串接平波电抗器可减小电流的脉动并延长晶闸管导通的时间。（）25、移相控制角越大，整流电路的功率因数越低。（）26、对一整流变压器所供的整流电路直流负载电流恒定时，移相控制角越大，则整流电路的换相重叠角越大。（）27、在相同的移相控制角下，三相桥式晶闸管整流电路带电阻负载和带大电感负载时整流电压的波形相同。（）28、晶闸管换相是瞬时完成的。（）29、整流变压器漏感越大，换相重叠角就越大。（）30、晶闸管整流器负载越大，换相重叠角就越大。（）31、二极管单相桥式整流器带电容滤波时输出电压平均值小于1.4U2,大于0.9U2,一般在1.2U2。（）5/1432、变流装置其功率因数的高低与电路负载阻抗的性质，无直接关系。（）33、考虑电感时电容滤波的三相桥式二极管整流电路交流侧电流波形与负载无关。（）34、电力电子装置要消耗无功功率会导致设备容量增大，会导致电网线路压降增大。（）35、电力电子谐波会引起电网局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大。（）36、电力电子装置过大的谐波会导致继电保护的误动作。（）37、含有谐波的非正弦电路中的无功功率的定义与正弦电路定义相同。（）38、含有谐波的非正弦电路中的无功功率包括两部分：基波电流产生的无功功率和谐波电流产生的无功功率。（）39、同步电压RC滤波电路可防止电网电压波形畸变对触发电路带来的干扰。（）40、只要采用双窄脉冲触发三相桥式全控整流电路的晶闸管，电路就能正常工作。（）41、为使三相桥式整流电路能可靠工作，必须同时给前一号晶闸管补发一个辅助窄脉冲。（）3、直流斩波电路1.直流斩波电路输出直流电压一定比输入电压低（）2.带隔离的开关电源包括交流-直流和直流-交流-直流等电路。（）3.设法使激磁电流在S关断后到下一次再开通的时间内降回零称为变压器的磁心复位。（）4.直流-直流变流电路的主要应用领域为开关电源和直流电机传动。（）5.负载开路下反激电路的输出电压非常高。（）6.低压大电流开关电源中必须采用同步整流电路。（）7.同步整流电路利用非常小的导通电阻的低电压MOSFET管来取代整流二极管以降低整流电路的导通损耗，进一步提高效率。（）8.几百KW的大功率开关电源应采用推挽电路。（）4、逆变电路有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载（）晶闸管交交变频输出的交流电压幅值高于电网电压，频率低于电网频率。（）逆变失败，是因主电路元件出现损坏，触发脉冲丢失，电源缺相，或是逆变角太小造成的。（）变频调速装置是属于无源逆变的范畴。（）有源逆变装置是把逆变后的交流能量送回电网。（）供电电源缺相、逆变桥元件损坏、逆变换流失败等故障。也会引起逆变失败。（）电压型逆变电路，为了反馈感性负载上的无功能量，必须在电力开关器件上反并联反馈二极管。（）用多重逆变电路或多电平逆变电路，可以改善逆变电路的输出波形，使它更接近正弦波。（）提高电力电子装置的工作频率，可以使电力电子装置的体积和重量减小。（）无源逆变电路，是把直流电能逆变成交流电能，送给电网。（）逆变角太小会造成逆变失败。（）有源逆变电路是把直流电能变换成50Hz交流电能送回交流电网。（）无源逆变电路是把直流电能逆变成交流电能送给交流电网。（）并联谐振式晶闸管逆变电路采用负载换相方式工作（）并联谐振晶闸管逆变电路要求负载电流超前于电压。（）并联谐振晶闸管逆变电路的负载电压接近正弦波。（）并联谐振晶闸管逆变电路常用于中频感应加热。（）电流型串联二极管式晶闸管逆变电路输出的电流波形是正弦波。（）电流型串联二极管式晶闸管逆变电路中晶闸管的换流方式为强迫换流。（）6.PWM控制技术SPWM方法是根据面积等效原理用一系列等幅不等宽的脉冲（PWM）来代替一个正弦半波。（）?PWM逆变电路３种目标控制：正弦波电压、正弦波电流和圆形磁链的电压空间矢量PWM。（）?闭环PWM控制即PWM跟踪控制方式有三种：滞环比较方式、三角波比较方式和定时比较方式。（）?PWM整流技术实际是采用输入电感和正弦波PWM逆变技术来克服晶闸管相控整流技术的谐波丰富和功率因数低的缺点。()?PWM整流有直接电流控制和间接电流控制方法。其实质是构成电压和电流双闭环系统。（）6/14SPWM逆变器没有低次谐波只有与载波频率相同和加倍的高次谐波。而方波逆变器则含有低次谐波。（）６、交流电力控制电路和交交变频电路3、交流调压电路和交流调功电路都采用晶闸管控制，但前者晶闸管为通断控制，后者为移相控制。()4、晶闸管控制电抗器（TCR）电路控制a角可连续调节流过电抗器的电流，从而调节无功功率。()5、晶闸管投切电容器（TSC）对无功功率控制，可提高功率因数，稳定电网电压，改善供电质量。()6、晶闸管投切电容器（TSC）中晶闸管控制投入电容器的时刻。如果投切时电容器电压产生跃变，会产生很大的冲击电流。()7、晶闸管投切电容器（TSC）应注意选择晶闸管投入时刻，尽量保证交流电源电压和电容器预充电电压相等。()8、采用全控元件的矩阵式交交变频器输出输入最大电压比只有0.866.()9、矩阵式交交变频器需要双向电力电子开关，控制复杂。()10、交交变频器输出正弦波电压的调制方法大都采用余弦交点法。()11、交交变频器中晶闸管仍然采用移相控制，但其移相控制角按正弦波变化。()12、交交变频器输出的频率总是低于输入的电源频率。()13、交交变频器中每一相都需采用反并联的两组三相桥式整流电路，因而环流控制是关键问题。()14、环流指的是两组晶闸管导通时只在晶闸管之间流过的电流，而不流过负载的电流。由于晶闸之间的主回路没有电阻，因而流过的环流相当于短路电路。由于晶闸管的单向导电性，这种环流都是脉动的直流。()8、软开关技术准谐振电路电压峰值很高，要求器件耐压必须提高。()?准谐振电路可以采取PWM控制。()?全桥移相软开关是在全桥H型电路交流端串联一个电感，使其与主开关并联的缓冲电容构成谐振回路实现软开关。它只能实现零电压开通。()选择题1电力电子器件1由门极控制导通的晶闸管导通后，门极信号（）。A.失去作用B.需维持原值C.需降低D.需提高2晶闸管过电压保护的元器件是（）A.快速熔断器B.RC电路C.快速开关D.电抗器3要关断GTO，则需()A.在门极加正脉冲信号B.在门极加负脉冲信号C.加强迫关断电路D.加正弦波信号4全控型器件是()A.光控晶闸管B.双向晶闸管C.逆导晶闸管D.功率晶体管5过电流保护动作最快的电路(器)是()A.快速熔断器B.快速开关C.过流继电器D.反馈控制过流保护2晶闸管整流电路1、大电感负载三相全控桥式整流电路输出电流平均值表达式为（D）7/142、全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中，若使重物在某一高度停住时，则变流器的工作状态是（）A.有源逆变B.无源逆变C.整流D.临界状态3、要关断GTO，则需()A.在门极加正脉冲信号B.在门极加负脉冲信号C.加强迫关断电路D.加正弦波信号4、带电阻性负载的单相全控桥，晶闸管所承受的最大正向电压为(A)5、当控制角α、交流电源电压和负载相同时，单相全控桥式整流电路的功率因数是单相半波整流电路的功率因素的(A)6、带电感性负载的三相全控桥，变压器二次侧相电流为(B)7、带电感性负载的三相半波整流电路，晶闸管α的移相范围为(A)A.0°～90°B.0°～180°C.0°～120°D.0°～150°8、由于变压器漏抗的影响，在换相期间，整流输出电压值为参与换相的两相相电压之和的(A)A.1/2B.1/3C.2D.1/49、能在两象限运行的晶闸管整流电路为(A)A.单相全控桥式电路B.单相半控桥式电路C.带续流管的单相全控桥式电路D.带续流管的单相半控桥式电路3、直流斩波电路1、降压斩波电路中，已知电源电压U=20V，负载电压U=10V，管子开通时间为2ms，则斩波周期为()。A.1msB.2msC.3msD.4ms2、直流斩波电路的控制方式有()A.垂直控制和横向控制B.180°控制和120°控制C.时间比控制和瞬时值控制D.单极性控制和双极性控制8/143、直流BOOST斩波电路中，电源电压Ud与负载电压平均值UO之间的关系是（C），设开关周期和开关导通时间分别为T、TON。4、逆变电路1、将直流电能转换为交流电能馈送给交流电网的变流器是（A）A.有源逆变器B.A/D变换器C.D/A变换器D.无源逆变器2、1800导电型方波逆变器采取（）换流方式。A.横向B.纵向C.对角D.自换流3、1200导电型方波逆变器采取（）换流方式。A.横向B.纵向C.对角D.自换流5、PWM控制技术1、SPWM逆变器的特点是(A)A.逆变电路既变压又变频B.整流器变压、逆变器变频C.直流侧电压有脉动D.系统响应慢2、若要增大SPWM逆变器的输出电压基波幅值，可增大(C)。A.三角波幅值B.三角波频率C.正弦调制波的幅值D.正弦调制波的频率8、软开关技术1、零转换PWM电路与零开关PWM电路相比，其特点是DA.零电压开关B.零电流开关C.辅助开关控制谐振的开始时刻D.谐振电路与主开关并联2、零转换PWM电路与零开关PWM电路相比，其特点是A.零电压开关B.零电流开关C.辅助开关控制谐振的开始时刻D.谐振电路与主开关并联简答题1电力电子器件（1）分析右图电路的R6、C7和D4的作用答：R6、C7和D4组成缓冲电路。吸收器件的关断过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。9/14(2)高频化的意义是什么？为什么提高开关频率可以减小滤波器的体积和重量？答：提高开关频率，周期变短，可使滤除开关频率中谐波的电感和电容的参数变小，从而减轻了滤波器的体积和重量；对于变压器来说，当输入电压为正弦波时，U=4.44.f.N.B.S，当频率f提高时，可减小N、