电力电子期末试题.和答案解析

.WORD.格式. 专业整理资料共享专业整理资料共享晶闸管导通的条件是么？导通后过晶闸管的电由么打算？晶闸管的关断条件是么？如何实现？晶闸管导通与阻断时其两端电压各为多少？解：适当的正向阳极电压。导通后过晶闸管的电由主电电源电压和负载大小打算。晶闸管的关断条件是：阳极电小于维持电。关断晶闸管可以通过低晶闸管阳极－阴极间电压或增大主电中的电阻。晶闸管导通时两端电压为通态平均电压〔管压〕，阻断时两端电压由主电电源电压打算。调试图所示晶闸管电，在断开负载 R测输出电压 U是否可调时，觉察电压表读d d数正常，接上 R后一正常，请分析为么？d2解：当S断开时，由于电压表内阻很大即使晶闸管门极加触发信号此时过晶闸管阳极电仍小于擎住电， 晶闸管无法导通电表上显示的读数只是管子电形成的电阻与电压表内阻的分压值，所以此读数准。在 S合上以后，Rd介入电，晶闸管能正常导通，电压表的读数才能正确显示。画出图1-35所示电电阻 R上的电压波形。d1-35习题3解：说明晶闸管型号KP100-8E代表的意义。解：KP100-8E表示额定电 100A、额定电压8级〔800V、通态平均电压组别E〔0.7＜U≤0.8〕一般晶闸管。T晶闸管的额定电和其他电气设备的额定电有么同？由于整设备的输出端所接负载常用平均电来衡其性能，所以晶闸管额定电的标定与其他电器设备同，承受的是平均电，而是有效值，又称为通态平均电。所谓通态平均电是指在环境温为40℃和规定的却条件下，晶闸管在导通角小于170电阻性负载电中，当超过额定结温且稳定时，所允许通过的工频正弦半波电的平均值。型号为KP100－3、维持电I＝3mA的晶闸管，使用在习题图所示的三个电中是H否合？为么〔考虑电压、电裕〕？6〔〕图的目的是稳固维持电和擎住电概，擎住电一般为维持电的数倍。此题给定晶闸管的维持电 I＝3mA，那么擎住电必定是十几毫安，而图中数据说明，晶H闸管即使被触发导通，阳极电为 100V/50KΩ＝3mA，远小于擎住电，晶闸管可能导通，故合。图主要是加强对晶闸管型号的含义及额定电压、额定电的解。本图所给的晶闸管额定电压为300A、额定电 100A。图中数据说明，晶闸管可能承受的最大电压为311V，大于管子的额定电压，故合。图主要是加强对晶闸管型号的含义及额定电压、额定电的解。晶闸管可能通过的最大电有效值为 150A，小于晶闸管的额定电有效值 1.57×100＝157A，晶闸管可能承受的最大电压150V，小于晶闸管的额定电压300V，在考虑电压、电裕的前提下，可以正常工作，故合。某晶闸管元件测得U ＝840V，U 试确定此晶闸管的额定电压是多少？DRM RRM解：UDRM

URRM

中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值，将两者较小的840V按教材表－2取整得800，该晶闸管的额定电压为8级800。有些晶闸管触发导通后，触发脉冲完毕时它又关断是么缘由？解：电渐渐上升到擎住电后，去掉触发脉冲，则管子连续导通，知道电升到负载电后，进入正常工作状态假设阳极电还没有升到擎住电值就去掉门极脉冲， 则晶闸管就能连续导通而关断。双向晶闸管额定电的定义和一般晶闸管额定电的定义有何同？额定电为100A的两只一般晶闸管反并联可以用额定电为多少的双向晶闸管代替？解双向晶闸管的额定电用有效值表示，而一般晶闸管的额定电是用平均值表示的。额定电 100A的一般晶闸管，其通过电的峰值为 100A×π=314A，则双向晶闸管的额定电2* 314/ =222A。2双向晶闸管有哪几种触发方式？一般选用哪几种？解：双向晶闸管的触发方式有：I+触发：T1接正电压，T2接负；门极GT2I-触发：T1T2接负；门极G为负，T2接正Ⅲ+触发T1T2接正，门极G接正，T2Ⅲ-触发T1接负，T2接正；门极GT2一般选用I+和Ⅲ-。11．说明图所示的电，指出双向晶闸管的触发方式。11解：S置于位置1：双向晶闸管得到触发信号，能导通，负载上无电压S置于位置2：正半周，双向晶闸管+触发方式导通。负半周，由于二极管VD双向晶闸管得到触发信号，能导通，负载上得到半波整电压。S置于位置3：正半周，双向晶闸管Ⅰ+触发方式导通。负半周，双向晶闸管Ⅲ-触发方式导通，负载上得到近似单相交电压。12GTO有哪些主要参数？其中哪些参数与一般晶闸管一样？哪些同？GTO重复峰值电压和反向重复峰值电压、 开通时间关断时间等这些参数定义与一般晶闸管一样。与一般晶闸管同的是：最大可关断阳极电 I 也是标称GTO额定电的参数。 与一般晶闸管的额定电ATO同。电关断增

off

。定义为

off

IATOIGM维持电与擎住电。 GTO的维持电和擎住电的含义和一般晶闸管的含义基GTOGTO远的维持电和擎住电可能完全一样。因此把阳极电减小到开头消灭某些 GTO元能再维持导通时的值称为整个 GTO的维持电；而规定全部GTO元到达其擎住电的阳极电为GTO的擎住电。13．名词解释掌握角〔移相角〕导通角 移相 移相范围掌握角：掌握角也叫触发角或触发延迟角，是指晶闸管从承受正向电压开头到触发脉冲消灭之间的电角。导通角θ：是指晶闸管在一周期内处于导通的电角。移相：是指转变触发脉冲消灭的时刻，即转变掌握角的大小。移相范围：是指一个周期内触发脉冲的移动范围，它打算输出电压的变化范围。有一单相半波可控整电， 带电阻性负载R=10Ω，交电源直接从 220V电网获d得，试求：输出电压平均值Ud

的调整范围；计算晶闸管电压与电并选择晶闸管。〔〕0~99V〔2〕KP20-7单相半波整电，如门极加触发脉冲；晶闸管内部短；晶闸管内部断开，试3〔〕晶闸管门极加触发脉冲，即晶闸管呈阻断状态，可视作开，所以输出电压和晶闸管两端电压波形如习题图15〔a〕所示。晶闸管内部短，明显晶闸管两端电压为，此时输出电压和晶闸管两端电压波15图b〕所示。晶闸管内部开，输出电压和晶闸管两端电压波形如习题 15〔c〕所示。15d T 16．画出单相半波可控整电，当 =60时，以下三种状况的u 、i及d T 电阻性负载。大电感负载接续二极管。大电感负载接续二极管。〔〕波形如图〔a〕电阻性负载波形图〔b〕电感性负载接续二极管〔c〕电感性负载接续二极管中小型发电机承受的单相半波晶闸管自鼓励磁电如图，L为励磁电感，发电机满220V40V，励磁绕组内阻为2Ω，电感为0.1H，试求满足励磁要求时，晶闸管的导通角及过晶闸管与续二极管的电平均值和有效值。解：1〕先求掌握角

17U 0.45Ud 2

1cos2cos

2 400.45220

10.192得 ＝101则 θ＝180－101＝79Tθ＝180+101＝281D由于ωL=2πfL=2×3.14×50×0.1=31.4Ω，所以为大电感负载，各电分别计算如下d dUI dd Rd

402

20AI 180dT 360

I 180101204.4Ad 360I 180IT 360

9.4AI 180dD 360

I 1801012015.6Ad 360I 180ID 360

17.6A2) U 2U TM 2U 2U DM 2选择晶闸管和续二极管得型号U (2~3)U Tn TMII (1.5~2)

(1.5~2)9.4A9~12AT(AV)

1.57 1.57取U I ＝10A；选择晶闸管型号为KP10－7。Tn T(AV)U (2~3)U Dn DMI 17.6ID(AV)

(1.5~2) D (1.5~2) A16.8~22A1.57 1.57取U I ＝20A；选择晶闸管型号为ZP20－7。Dn D(AV)是续二极管开造成的。由于发电机励磁线圈为大电感负载，所以输出电压 U始d终为或电压很低。某电阻性负载要求0～24V直电压，最大负载电 I＝30A，如用220V交直接d供电与用变压器压到 60V供电承受单相半波整电， 是否能满足要求？试比较两种供电方案所选晶闸管的导通角额定电压额定电值以及电源和变压器二次侧的功因数和对电源的容的要求有何同、两种方案哪种合〔考虑 2倍裕〕？〔〕承受220V电源直接供电，当=0时U＝0.45U=99Vd0 2承受整变压器至 60V供电，当=0时U＝0.45U=27Vd0 2所以只要适当调整角，上述两种方案均满足输出0～24V直电压的要求。承受220V电源直供电，由于 U

1cos，其中在输出最大时，Ud 2 2 2＝220V，U＝24V，则计算得≈121，θd

＝180－121＝59T2晶闸管承受的最大电压为U＝ U＝311V2TM 2考虑2倍裕，晶闸管额定电压 U=2U=622VU2U2Rπ 2π4π过晶闸管的电 有效值是 I＝Td

，其中，≈121 ，UR d Id

2430

0.8I＝84AT

I 842考虑2倍裕，则晶闸管额定电应为 TT(AV)

T 107A1.57 1.57因此，所选晶闸管的额定电压要大于622V，额定电要大于 107A。电源供给的有功功PI2R d电源的视在功 :SUI UI2208418.48W22 2电源侧功因数 :cos

PS0.305承受整变压器至 60V供电，U＝60V，U＝24V，由U

1cos计2 d算得≈39，θ ＝180－39＝141T

d 2 22晶闸管承受的最大电压为U＝ U＝84.9V2TM 2考虑2倍裕，晶闸管额定电压

=169.8VTn TM过晶闸管的电有效值是 I＝Td

51.4AU2Rπ U2Rπ 2π4π考虑2倍裕，则晶闸管额定电应为 TT(AV)

T 65.5A1.57 1.57因此，所选晶闸管的额定电压要大于169.8V，额定电要大于 65.5A。电源供给的有功功 :PI2R 2113.6Wd电源的视在功 :SUI UI6051.43.08W22 2电源侧功因数 :cos

PS0.685通过以上计算可以看出增加变压器后， 使整电的掌握角减小， 所选晶闸管的额定电压、额定电减小，而且对电源容的要求减小，功因数提高。所以，承受整变压器压的方案合。33．单相交调压电如图， 2掌握角α的移相范围。负载电最大有效值。最大输出功和功因数。34解：1〕单相交调压电感性负载时，掌握角α的移相范围是 ~arctanLR

arctan2505.516601所以掌握角α60~π。因α=时，电为连续状态，此时负载电最大。UI 2Z

220V 110A1173)2PUIcosUIcos(220110cos60)W12.1kW2 2coscoscos600.51、请在正确的空格内标出下面元件的简称：电晶体管 GTR ；可关断晶闸管GTO；功场效应晶体管 MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT ；IGBT是 MOSFET和 GTR 的复合管。2晶闸管对触发脉冲的要求是 要有足够的驱动功 、 前沿要陡幅值要高 和 触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。3、多个晶闸管相并联时必需考虑 均 的问题，解决的方法是 电抗器。4、在电型逆变器中， 输出电压波形为正弦波 ，输出电波形为 方波 。5、型号为 KS100-8的元件表示 双向晶闸管 、它的额定电压为 800V 伏、额定有效电为 100A 。6、180导电型三相桥式逆变电，晶闸管换相是在 同一桥臂 、下二个元件之间进；而 120º导电型三相桥式逆变电，晶闸管换相是在 同桥臂上的元件之间进的。7、当温低时，晶闸管的触发电会 增加 、正反向电会 下 当温上升时，晶闸管的触发电会 下 、正反向电会 增加。2、由晶闸管构成的逆变器换方式有 负载换和 强迫〔脉冲〕换。3、按逆变后能馈送去向同来分类，电电子元件构成的逆变器可分为 源 逆变器与无源逆变器两大类。4、有一晶闸管的型号为KK200－9，请说明KK 快速晶闸管 ；200表示表示200A ，9表示 900V 。5、单结晶体管产生的触发脉冲是 尖脉冲 脉冲；主要用于驱动 小功的晶闸管；锯齿波同步触发电产生的脉冲为 强触发脉冲 以触发 大 功的晶闸管。1、一般晶闸管的图形符号是 ，三个电极分别是阳极A ， 阴极K 和 门极G 晶闸管的导通条件是 阳极加正电压，阴极接负电压，门极接正向电压形成足够门极电时晶闸管导通 ；关断条件是 当晶闸管阳极电小于维持电 I时，导通的晶闸管关断 。H4、变电的换方式有 器件换 、 电网换 、 负载换、 强迫换 等四种。5、提高变置的功因数的常用方法有 减小触发角 、 数 、 承受多组变装置联供电 、 设置补偿电容 。7、在电晶闸管电中，常用的过电保护有 快速熔断器； 抗器；过时快速移相 ；和 直快速开关 等几种。8、晶闸管的换相重叠角与电的 触发角α、 变压器抗 X 、 平均B电 I 、 电源相电压U 等参数有关。d 222、单相全波可控整电中，晶闸管承受的最大反向电压为 22

U 。三2相半波可控整电中，晶闸管承受的最大反向电压为U〕2

U 〔电源相电6263、要使三相全控桥式整电正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用 大于60º小于120º的宽脉冲 触发二是用 脉冲前沿相差60º的双窄脉冲 触发。4、在同步电压为锯齿波的触发电中，锯齿波底宽可达 240º 移相才能达 0º-180º 。6、软开关电种类很多，大致可分成 电压 电、电电两大类。8、逆变器环指的是只经 两组反并联的逆变桥、而经负载的电，环可在电中加 承受联电抗器 来限制。10、绝缘栅双极型晶体管是以 电场效应晶体管栅极为栅极 ，以 以电晶体管集电极和放射极 作为放射极与集电极复合而成。1、晶闸管的图形符号是 ，三个电极分别是 阳极A、阴极K、和门极G ，双向晶闸管的图形符号是一阳极T1、其次阳极T2、和门极G 。

，它的三个极分是 第4、从晶闸管开头承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角称为 掌握角，用α 表示。5、同步电压为锯齿波的触发电锯齿波底宽可达 240º 触发电的想移相范围可达 180º，实际移相范围只有 150º。6、一般操作过电压是瞬时引起的尖峰电压，常常使用的保护方法是 而对于能较大的过电压，还需要设置非线性电阻保护，目前常用的方法有压敏电阻和 硒堆 。7、交触发开关电就是用 过触发 方式来掌握晶闸管导通与关断的。二、 推断题〔对√、错×〕2、在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直电动机实现四象限运时， 一组逆变器工作在整状态，那么另一组就工作在逆变状态。 〔 × 〕3、晶闸管联使用时，必需留意均问题。 〔 ×〕5、并联谐振逆变器必需是呈电容性电。 〔 √ 〕6、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。 〔 ×〕7、有源逆变指的是把直电能转变成交电能送给负载。 〔 ×〕10、变频调速实际上是转变电动机内旋转磁场的速到达转变输出转速的目的。〔 √ 〕1、两个以上晶闸管联使用，是为解决自身额定电压偏低，能胜用电电压要求，而实行的一种解决方法，但必需实行均压措施。 〔 √〕2、逆变失败，是因主电元件消灭损坏，触发脉冲丧失，电源缺相，或是逆变角太小造成的。 〔 √〕3、 变 装置其功 因数的凹凸与电 负载阻抗的性质，无直接关系。 〔 √〕4、并联与联谐振式逆变器属于负载换方式，无需特地换关断电。〔√ 〕5、触发一般晶闸管的触发脉冲，也能触发可关断晶闸管。 〔 × 〕6、三相半波可控整电，需要用大于 60º小于120º的宽脉冲触发，也需要相隔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。 〔√〕7、变频调速装置是属于无源逆变的范畴。 〔 √ 〕8、有源逆变装置是把逆变后的沟通能量送回电网。 〔 √〕9、双向晶闸管额定电流的定义，与一般晶闸管的定义一样。 〔 √ 〕10、用稳压管削波的梯形波给单结晶体管自激振荡电路供电，目的是为了使触发脉冲与晶闸管主电路实现同步。 〔 ×〕1、半控桥整流电路，大电感负载不加续流二极管，电路出故障时可能会消灭失控现象。 〔 √〕.3、晶闸管并联使用时，必需留意均压问题。 〔 × 〕4、无源逆变指的是不需要逆变电源的逆变电路。 〔 ×〕6、直流斩波电路只能实现降低输出直流电压的作用 〔 ×〕27、无源逆变指的是把直流电能转变成沟通电能回送给电网。 〔× 〕28、在三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的