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电力电子技术试题20套及答案


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考试试卷( 1 )卷
一、填空题(本题共 8 小题,每空 1 分,共 20 分)
1、电子技术包括______________和电力电子技术两大分支,通常所说的模拟电子技术和数字电子技术就属于前者。 2、为减少自身损耗,提高效率,电力电子器件一般都工作在_________状态。当器件的工作频率较高时,_________损 耗会成为主要

的损耗。 3、在 PWM 控制电路中,载波频率与调制信号频率之比称为_____________,当它为常数时的调制方式称为_________ 调制。在逆变电路的输出频率范围划分成若干频段,每个频段内载波频率与调制信号频率之比为桓定的调制方式称 为____________调制。 4、面积等效原理指的是,_________相等而_______不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。

5、在 GTR、GTO、IGBT 与 MOSFET 中,开关速度最快的是_________,单管输出功率最大的是 _____________,应用最为广泛的是___________。 6、设三相电源的相电压为 U2,三相半波可控整流电路接电阻负载时,晶闸管可能承受的最大反向电压 为电源线电压的峰值,即 ,其承受的最大正向电压为
逆变,如果接到负载,则称为


逆变。

7、逆变电路的负载如果接到电源,则称为

8、如下图,指出单相半桥电压型逆变电路工作过程中各时间段电流流经的通路(用 V1,VD1,V2,VD2 表示)。 (1) 0~t1 时间段内,电流的通路为________;(2) t1~t2 时间段内,电流的通路为_______; (3) t2~t3 时间段内,电流的通路为_______;(4) t3~t4 时间段内,电流的通路为_______;(5) t4~t5 时间段内,电 流的通路为_______;

1

二、选择题(本题共 10 小题,前 4 题每题 2 分,其余每题 1 分,共 14 分)
1、单相桥式 PWM 逆变电路如下图,单极性调制工作时,在电压的正半周是( A、V1 与 V4 导通,V2 与 V3 关断 B、V1 常通,V2 常断,V3 与 V4 交替通断 C、V1 与 V4 关断,V2 与 V3 导通 D、V1 常断,V2 常通,V3 与 V4 交替通断 2、对于单相交流调压电路,下面说法错误的是( ) 闸管的 )

A、晶闸管的触发角大于电路的功率因素角时,晶 导通角小于 180 度 B、晶闸管的触发角小于电路的功率因素角时,必须加宽脉冲或脉冲列触发,电路才能正常工作 C、晶闸管的触发角小于电路的功率因素角正常工作并达到稳态时,晶闸管的导通角为 180 度 D、晶闸管的触发角等于电路的功率因素角时,晶闸管的导通角不为 180 度 3、在三相三线交流调压电路中,输出电压的波形如下图所示,在 t1~t2 时间段内,有( A、1 个 B、2 个 C、3 个 D、4 个

)晶闸管导通。

4、对于单相交交变频电路如下图,在 t1~t2 时间段内,P 组晶闸管变流装置与 N 组晶闸管变流装置的工作状态是 ( ) A、P 组阻断,N 组整流 C、N 组阻断,P 组整流 B、P 组阻断,N 组逆变 D、N 组阻断,P 组逆变

2

5、电阻性负载三相半波可控整流电路中,控制角的范围是(
A、30° ~150 B、0° ~120° C、15° ~125° ) B、延缓功率晶体管的关断 D、保护器件 D、0° ~150° 6、桓流驱动电路中加速电容 C 的作用是( A、加快功率晶体管的开通 C、加深功率晶体管的饱和深度 7、直流斩波电路是一种( A、AC/AC )变换电路。 C、DC/DC D、AC/DC



B、DC/AC

8、为限制功率晶体管的饱和深度,减少存储时间,桓流驱动电路经常采用( A、du/dt 抑制电路 B、抗饱和电路 C、di/dt 抑制电路 D、吸收电路 )



9、已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流( A、减小至维持电流以下 C、减小至门极触发电流以下 10、IGBT 是一个复合型的器件,它是( A、GTR 驱动的 MOSFET C、MOSFET 驱动的晶闸管 B、减小至擎住电流以下 D、减小至 5A 以下 )

B、MOSFET 驱动的 GTR D、MOSFET 驱动的 GTO

三、简答题(共 3 小题,22 分) 1、简述晶闸管导通的条件与关断条件。(7 分)

2、电压型逆变电路的主要特点是什么?(8 分)

3

3、简述实现有源逆变的基本条件,并指出至少两种引起有源逆变失败的原因(7 分)

四、作图题(共 2 小题,每题 12 分,共 24 分) 1、三相全控桥,阻感负载,主回路整流变压器的接法是 D,y5,采用 NPN 管的锯齿波触发器,要求 在整流与逆变状态运行。同步变压器二侧电压经 R-C 滤波器滤波后(滞后角为 30° )接到触发电 路。同步变压器的的接法为 Y/Y-10,4 接法,如下图所示,选择晶闸管的同步电压。(要给出分 析过程,分析依据) 晶 闸 管 主电路电压 同 步 电 压 VT1 +Uu VT2 -Uw VT3 +Uv VT4 -Uu VT5 +Uw VT6 -Uv

2、电路与波形如图所示。(1)若在 t1 时刻合上 K,在 t2 时刻断开 K,画出负载电阻 R 上的电压 波形;(2)若在 t1 时刻合上 K,在 t3 时刻断开 K,画出负载电阻 R 上的电压波形。(ug 宽度大 于 3600)。

(a)电路图 (b)输入电压 u2 的波 形图 五、计算题(共 1 小题,共 20 分) 1、电路如图所示,单相全控桥式整流电路接大电感负载,R=4Ω,U2=220V。
4

(1)触发角为 60° 时,(a) 试求 Ud、Id、晶闸管电流平均值 IdVT、晶闸管电流有效值 IVT、变 压器副边电流有效值 I2;(b)作出 ud、id、iVT2、i2 的波形图(图标清楚,比例适当)。 (2)当负载两端接有续流二极管时,(a)试求 Ud、Id、IdVT、IVT、IVD、IdVD 、I2;(b)作 出 ud、id、iVT2、iVD、i2 的波形图(图标清楚,比例适当)。

考试试卷( 2 )卷
一、填空题(本题共 6 小题,每空 1 分,共 15 分)
1、_________存在二次击穿现象,____________存在擎住现象。 2、功率因数由 和 这两个因素共同决定的。 _措施。 IH。 。

3、晶闸管串联时,给每只管子并联相同阻值的电阻 R 是 4、同一晶闸管,维持电流 IH 与掣住电流 IL 在数值大小上有 IL_ 5、电力变换通常可分为: 、 、 和

6、在下图中,_______和________构成降压斩波电路使直流电动机电动运行,工作于第 1 象限;_______ 和_______构成升压斩波电路,把直流电动机的动能转变成为电能反馈到电源,使电动机作再生制动运行, 工作于____象限。

二、选择题(本题共 11 小题,9,10,11 小题每题 2 分,其余每题 1 分共 14 分)
1、下列电路中,不可以实现有源逆变的有( A、三相半波可控整流电路 ) 。 B、三相桥式全控整流电路
5

C、单相桥式可控整流电路 2、晶闸管稳定导通的条件(

D、单相全波可控整流电路外接续流二极管 )

A、晶闸管阳极电流大于晶闸管的擎住电流 B、晶闸管阳极电流小于晶闸管的擎住电流 C、晶闸管阳极电流大于晶闸管的维持电流 D、晶闸管阳极电流小于晶闸管的维持电流 3、三相半波可控整流电路的自然换相点是( A、交流相电压的过零点 B、本相相电压与相邻相电压正半周的交点处 C、比三相不控整流电路的自然换相点超前 30° D、比三相不控整流电路的自然换相点滞后 60° 4、若增大 SPWM 逆变器的输出电压基波频率,可采用的控制方法是( A、增大三角波幅度 C、增大正弦调制波频率 B、增大三角波频率 D、增大正弦调制波幅度 ) ) )

5、三相半波可控整流电路中,晶闸管可能承受的反向峰值电压为( A、U2 B、 U2 C、2 ) U2 D. U2

6、晶闸管电流的波形系数定义为(

A、

B、

C、Kf =IdT·T I

D、Kf =IdT-IT )

7、降压斩波电路中,已知电源电压 Ud=16V,负载电压 Uo=12V,斩波周期 T=4ms,则开通时 Ton=( A、1ms B、2ms C、3ms D、4ms )

8、关于单相桥式 PWM 逆变电路,下面说法正确的是(

A、在一个周期内单极性调制时有一个电平,双极性有两个电平 B、在一个周期内单极性调制时有两个电平,双极性有三个电平 C、在一个周期内单极性调制时有三个电平,双极性有两个电平 D、在一个周期内单极性调制时有两个电平,双极性有一个电平

6

9、对于单相交交变频电路如下图,在 t2~t3 时间段内,P 组晶闸管变流装置与 N 组晶闸管变流装置的工作状态 是( ) B、P 组阻断,N 组逆变 D、N 组阻断,P 组逆变

A、P 组阻断,N 组整流 C、N 组阻断,P 组整流

10、在三相三线交流调压电路中,输出电压的波形如图所示,在 t2~t3 时间段内,有( A、1 个 B、2 个 C、3 个 D、4 个

)晶闸管导通。

三、简答题(本题共 4 小题,共 30 分)
1、电压型逆变电路的主要特点是什么?(7 分)

2、某一晶闸管,额定电压为 300V,额定电流为 100A,维持电流为 4mA,使用在下图所示的各电路中是否合 理?说明其理由。(不考虑电压、电流裕量)(8 分)

3、下面 BOOST 升压电路中,电感 L、电容 C 与二极管的作用是什么?(7 分)

7

4、变压器漏感对整流电路有什么影响?(8 分)

四、作图题(本题共 3 小题,共 26 分) 1、画出三相桥式全控整流电路带阻感负载的原理图,并给图中 6 个晶闸管写上正确的编号,编号 写在晶闸管的正上方或正下方。变压器采用Δ /Y 接法。 分) (8

2、画出下图对应的 Ud、iT1、VT1 的波形其中虚线 为脉冲信号。(12 分)

3、将控制电路、检测电路、驱动电路、主电路填 入以下框图中,组成一个电力电子应用系统。 (6 分)

8

六、计算题(本题共 1 小题,共 15 分)
1、有一个三相全控桥整流电路。已知电感负载 L=0.2H、α =60°、R=1Ω 、变压器二次相电压 U2=100V。试画出 Ud 的波形,计算负载端输出的直流电压 Ud 和负载电流平均值 Id,计算变压器二次电流的有效值 I2

9

考试试卷( 3 )卷
一、填空题: (本题共 7 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、请在正确的空格内标出下面元件的简称: 电力晶体管 体管 ;可关断晶闸管 ;IGBT 是 和 ;功率场效应晶体管 的复合管。 、 和 。 。 波。 ;绝缘栅双极型晶

2、晶闸管对触发脉冲的要求是 3、多个晶闸管相并联时必须考虑 4、在电流型逆变器中,输出电压波形为

的问题,解决的方法是 波,输出电流波形为

5、 三相桥式逆变电路, 晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个开关管间进行,称为_______° 导电型 6、当温度降低时,晶闸管的触发电流会 7、常用的过电流保护措施有 、 、正反向漏电流会 、 、 ; 。

二、选择题(本题共 10 小题,每题 1 分,共 10 分) 1、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差( A、180° B、60° C、360° D、120° )度。

2、α 为 度时,三相半波可控整流电路,电阻性负载输出的电压波形,处于连续和断续的 临界状态。 A、0 度 B、60 度 C、30 度 D、120 度,

3、晶闸管触发电路中,若改变( 的。 A、同步电压 B、控制电压

)的大小,则输出脉冲产生相位移动,达到移相控制的目

C、脉冲变压器变比 ) 。

D、以上都不能

4、可实现有源逆变的电路为( A、三相半波可控整流电路 C、单相全控桥接续流二极管电路

B、三相半控桥整流桥电路 D、单相半控桥整流电路 ) 。

5、在一般可逆电路中,最小逆变角β min 选在下面那一种范围合理(

A、30?-35?

B、10?-15?

C、0?-10?

D、0?。 )

6、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° )

7、若增大 SPWM 逆变器的输出电压基波频率,可采用控制方法是( A、增大三角波幅度 C、增大正弦调制波频率 B、增大三角波频率 D、增大正弦调制波幅度 )

8、采用多重化电压源型逆变器的目的,主要是为( A、减小输出幅值 C、减小输出谐波

B、增大输出幅值 D、减小输出功率 )

9、为限制功率晶体管的饱和深度,减小存储时间,恒流驱动电路经常采用(
du A、 dt 抑制电路 di C、 dt 抑制电路

B、抗饱和电路

D、吸收电路

10、一般认为交交变频输出的上限频率( A、与电网有相同的频率 C、可达电网频率的 80%



B、高于电网频率 D、约为电网频率的 1/2~1/3

三、判断题(正确打√,错误打×)(本题共 10 小题,每小题 1 分,共 10 分) : 1、在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中,电路出故障时会出现失控现象。 ( )

2、在用两组反并联晶闸管的可逆系统,使直流电动机实现四象限运行时,其中一组逆变器工作在 整流状态,另一组工作在逆变状态。 ( ) )

3、晶闸管串联使用时,必须注意均流问题。 ( 4、逆变角太大会造成逆变失败。 ( )

5、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。 ( 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流电能转变成交流电能送给负载。 ( 8、在单相全控桥整流电路中,晶闸管的额定电压应取 U2。 (

9、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。 ( 10、变频调速是改变电动机内旋转磁场的速度达到改变转速的目的。 (

四、简答题(本题共 3 小题,共 32 分) 1、试说明 IGBT、GTR、GTO 和电力 MOSFET 各自的优缺点。(12 分)
器 件 优 点 缺 点

IGBT

GTR

GTO





MOSFET

2、试分析下图间接交流变流电路的工作原理,并说明其局限性。(10 分)

3、软开关电路可以分为哪几类?各有什么特点?(10 分) 五、作图题(本题共 1 小题,共 16 分) 1、在三相半波整流电路中,如果U相的触发脉冲消失,试绘出在电阻负载下整流电压ud的波形和V 相上晶闸管VT2上的管压降波形。设触发角分别为15? 和60? 。 (1)触发角为 15? 时
U d

UVT
2

(2)触发角为 60? 时
Ud

UVT2

六、计算题(本题共 1 小题,共 12 分) 1、单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=20Ω ,L值极大,反电动势E=60V。当α=30° 时,要求: (1)作出ud、id和i2的波形;(3分) (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 ;(4分) (3)考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。 (5分)

考试试卷( 4 )卷
一、填空题: (本题共 5 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、由波形系数可知,晶闸管在额定情况下的有效值电流为 ITn 等于 安培,则它允许的有效电流为 倍 IT(AV) ,如果 IT(AV)=100 倍的裕量。 安培。通常在选择晶闸管时还要留出 极三只晶闸管和一组共

2、三相桥式全控整流电路是由一组共

极的三只晶闸管串联后构成

的,晶闸管的换相是在同一组内的元件进行的。每隔 通 度。 要使电路工作正常, 必须任何时刻要有

换一次相,在电流连续时每只晶闸管导 只晶闸管同时导通, 一个是共 极的,

另一个是共

极的元件,且要求不是

的两个元件。

3、为了减小变流电路的开、关损耗,通常让元件工作在软开关状态,软开关电路种类很多,但归 纳起来可分为 与 两大类。 、 、 、 几种。

4、提高变流置的功率因数的常用方法有

5、三相半波可控整流电路电阻性负载时,电路的移相范围 路的移相范围

,三相全控桥电阻性负载时,电 。

,三相半控桥电阻性负载时,电路的移相范围

二、判断题: (本题共 10 小题,每题 1 分,共 10 分) 1、双向晶闸管的额定电流的定义与普通晶闸管不一样,双向晶闸管的额定电流是 用电流有效值来表示的。 ( ) )

2、逆变器采用负载换流方式实现换流时,负载谐振回路不一定要呈电容性。 ( 3、无源逆变指的是把直流电能转换成交流电能送给交流电网。 ( )

4、对三相桥式全控整流电路的晶闸管进行触发时,只有采用双窄脉冲触发,电路才能正常工 作。 ( ) ( )

5、PWM 脉宽调制型逆变电路中,采用不可控整流电源供电,也能正常工作。 6、在变流装置系统中,增加电源的相数也可以提高电网的功率因数。 7、过快的晶闸管阳极 du/dt 会使误导通。 ( ) ) ( )

8、电流可逆斩波电路可实现直流电动机的四象限运行。 (

9、为避免三次谐波注入电网,晶闸管整流电路中的整流变压器应采用 Y/Y 接法( 10、在 DC/DC 变换电路中,可以采用电网换流方法。 ( 三、选择题: (本题共 10 小题,每题 1 分,共 10 分) 1、三相全控桥式整流电路带电阻负载,当触发角α =0?时,输出的负载电压平均值为( B、0.9U2 C、1.17U2 D、2.34U2 ) 。 C、小于 1 大于 0 D、为负 ) 。 )



) 。A、0.45U2

2、变流装置的功率因数总是( A、大于 1 B、等于 1

3、三相全控桥式整流电路带大电感负载时,控制角α 的有效移相范围是( A、0°-90° B、30°-120° C、60°-150° D、90°-150° ) 。

4、三相半波可控整流电路在换相时,换相重叠角γ 的大小与哪几个参数有关(

A、α 、Id、 XL、U2φ

B、α 、Id;

C、α 、U2

D、α 、U2、XL;

5、为限制功率晶体管的饱和深度,减少存储时间,桓流驱动电路经常采用( A、du/dt 抑制电路 B、抗饱和电路 C、di/dt 抑制电路 D、吸收电路

) 。

6、单相半控桥电感性负载电路中,在负载两端并联一个续流二极管的作用是( A、增加晶闸管的导电能力 C、增加输出电压的稳定性 B、抑制温漂 D、防止失控现象的产生

) 。

7、功率晶体管的安全工作区由以下 4 条曲线限定:集电极-发射极允许最高击穿电压,集电极最大 允许直流功率线,集电极最大允许电流线和_______ A、基极最大允许直流功率线 C、临界饱和线 B、基极最大允许电压线 D、二次击穿功率线

8、直流斩波电路是一种______变换电路。 A、AC/AC B、DC/AC C、DC/DC D、AC/DC

9、三相半波带电阻性负载时,α 为 态。 A、0 度 B、60 度

度时,可控整流输出的电压波形处于连续和断续的临界状

C、30 度

D、120 度。

10、在晶闸管触发电路中,改变 A、同步电压 B、控制电压

的大小,则输出脉冲产生相位移动,达到移相控制的目的。 C、脉冲变压器变比 D、整流变压器变比

四、简答题: (本题共 4 小题,共 28 分) 1、什么是逆变失败?逆变失败后有什么后果?形成的原因是什么?(8 分)

2、下面 BOOST 升压电路中,电感 L 与电容 C 的作用是什么?(6 分)

3、晶闸管变流装置中为什么在主电路上要加入整流变压器进行降压?(7 分)

4、单相电压型逆变电路中,电阻性负载和电感性负载对输出电压、电流有何影响?电路结构有哪 些变化?(7 分)

五、作图题: (本题共 2 小题,共 14 分) 1、对于下图所示的桥式可逆斩波电路,若需使电动机工作于反转电动状态,试分析电路的工作情 况,并绘出相应的两条电流流通路径,同时标注电流流向。 分) (8

2、设三相桥式可控整流电路工作于有源逆状态,试画出 β=60? 时的整流输出电压波形(6 分) ud uab uac ubc uba uca ucb uab uac

六、计算题(本题共 1 小题,共 18 分) 1、三相全控桥式整流电路,L=0.2H,R=4Ω ,要求 Ud 从 0~220V 之间变化。试求: (1)不考虑控制角裕量时的,整流变压器二次线电压。(3 分) (2)如电压,电流裕量取 2 倍,计算晶闸管额定电压,电流值。(8 分) (3)变压器二次电流有效值 I2。(4 分) (4)计算整流变压器二次侧容量 S2。(3 分)

考试试卷( 5 )卷
一、填空题(本题共 17 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、晶闸管是硅晶体闸流管的简称,常用的外形有 与 。 。 。

2、选用晶闸管的额定电流时,根据实际最大电流计算后至少还要乘以 3、晶闸管的导通条件是

4、晶闸管的断态不重复峰值电压 UDSM 与转折电压 UBO 在数值大小上应为 UDSM UBO。 5、从晶闸管的伏安特性曲线可知,晶闸管具有 6、把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电角度称为 的特性。 。

7、触发脉冲可采取宽脉冲触发与双窄脉冲触发两种方法,目前采用较多的是 触发方法。 8、 可控整流电路,是三相可控整流电路最基本的组成形式。 时,输出电压波形出现负值,

9、在三相半波可控整流电路中,电感性负载,当控制角 因而常加续流二极管。

10、三相桥式整流电路中,当控制角 α=300 时,则在对应的线电压波形上触发脉冲距波形原点 为 。

11 、 考 虑 变 压 器 漏 抗 的 可 控 整 流 电 路 中 , 如 与 不 考 虑 漏 抗 的 相 比 , 则 使 输 出 电 压 平 均 值 。 的逆变电路。

12、有源逆变器是将直流电能转换为交流电能馈送回 势 Ed 的极性成 相连,且满足|Ud|<|Ed|。

13、有源逆变产生的条件之一是:变流电路输出的直流平均电压 Ud 的极性必须保证与直流电源电 14、 为了防止因逆变角β 过小而造成逆变失败, 一般β min 应取 波比表达式为 K= 16、抑制过电压的方法之一是用 。 吸收可能产生过电压的能量,并用电阻将其消耗。 、 三种方式。 , 以保证逆变时能正常换相。

15、载波比(又称频率比)K 是 PWM 主要参数。设正弦调制波的频率为 fr,三角波的频率为 fc,则载

17、斩波器的时间比控制方式分为 、 二、选择题(本题共 10 小题,每题 1 分,共 10 分) 1、晶闸管的伏安特性是指( )

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A、阳极电压与门极电流的关系 C、阳极电压与阳极电流的关系 2、晶闸管电流的波形系数定义为( A、 K f ?

B、门极电压与门极电流的关系 D、门极电压与阳极电流的关系 ) C、Kf =IdT·T I D、Kf =IdT-IT

I dT IT

B、 K f ?

IT I dT

3、接有续流二极管的单相半控桥式变流电路可运行的工作象限是( ) A、第二象限 B、第三象限 C、第四象限 D、第一象限 4、电阻性负载三相半波可控整流电路,相电压的有效值为 U2,当控制角 α≤30°时,整流输出电压平 均值等于( ) A、1.17U2cosα B、1.17U2sinα C、1.41U2cosα D、1.41U2sinα 5、在大电感负载三相全控桥中,整流电路工作状态的最大移相范围是( ) A、60° B、180° C、120° D、90° 6、对于三相半波可控整流电路,换相重叠角γ 与哪几个参数有关( ) A、α 、U2、负载电流 Id 以及变压器漏抗 XC B、α 和 U2 C、α 以及负载电流 I D、α 、U2 以及变压器漏抗 XC 7、单相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态,在逆变角 β 期间,处于换相进行关断的晶闸管承受 的电压是( ) A、反向电压 B、正向电压 C、零电压 D、交变电压 8、三相全控桥式有源逆变电路,晶闸管电流的有效值 IT 为( ) A、 I d
1 3

B、

1 3

Id

C、

2 Id 3

D、Id )

9、若增大 SPWM 逆变器的输出电压基波频率,可采用的控制方法是( A、增大三角波幅度 B、增大三角波频率 C、增大正弦调制波频率 D、增大正弦调制波幅度 10、晶闸管固定脉宽斩波电路,一般采用的换流方式是( ) A、电网电压换流 B、负载电压换流 C、器件换流 D、LC 谐振换流 三、简答题(本题共 5 小题,每小题 5 分,共 25 分) 1、维持晶闸管导通的条件是什么?怎样才能由导通变为关断?(5 分)

2、要实现有源逆变,必须满足什么条件?哪些电路类型不能进行有源逆变?(5 分)

3、什么是直流斩波电路?分别写出降压和升压斩波电路直流输出电压 U0 与电源电压 Ud 的关系式。 (5
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分)

4、简述对触发电路的三点要求。 分) (5

5、对于正弦脉冲宽度调制(SPWM) ,什么是调制信号?什么是载波信号?何谓调制比?(5 分)

四、作图题(本题共 2 小题,每小题 10 分,共 20 分) 已知单相全控桥式整流电路,带电阻性负载。试绘出当控制角 α = 600 时的输出电压波形 ud,晶闸管

T1 的端电压波形 UT1。

2、试绘出三相半波共阴极组电路当β =600 时的输出电压波形 ud,以及晶闸管 T1 的端电压波形(L= ∞) 。

19

五、计算题(本题共 1 小题,共 15 分) 三相全控桥式整流电路如图所示,Ld=0.. H,Rd=4Ω ,要求 Ud 从 0~220V 之间变化,试求:1)、 2 不考虑控制角裕量时,整流变压器二次相电压 U2; 2)、如电压、电流裕量取 2 倍,选择晶闸管型号;3)、整流变压器二次侧容量 S2; 4)、电路的功率因数 cosΦ ;5)、当触发脉冲距对应二次相电压波形原点多少电度角时,Ud 已为 0。

T1 A B C

T3

T5 Ld Ud Rd

六、分析题(本题共 1 小题,共 10 分) 如图所示为电压型三相逆变器, 试以 U 相桥臂 的换流过程来分析电路的工作原理,并说明此电路的特点。

T2

T4

T6

VT1、VT4 之间

考试试卷( 6 )卷
20

一、填空题(本题共 17 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、晶闸管的内部结构具有 端、 层、 极。 。 。 状 个 PN 结。

2、在螺栓式晶闸管上有螺栓的一端是 3、晶闸管的关断条件是

4、额定电流为 100A 的晶闸管,流过单向正弦全波时的最大可能平均电流是 5、 当晶闸管承受反向阳极电压时, 不论门极为何种极性触发电压, 管子都将工作在 态。

6、考虑变压器漏抗的可控整流电路中,在换相过程期间,两个相邻的晶闸管同时导通,对应的电 角度称为 。 。

7、在三相全控桥中,接在同一相的两个晶闸管触发脉冲的相位应相差 8、在三相半波可控整流电路中,电阻性负载,当控制角 9、三相桥式可控整流电路适宜在

时,电流连续。

电压而电流不太大的场合使用。

10、带平衡电抗器的双反星形可控整流电路是由两组三相半波可控整流电路 组成。 11、三相半波可控整流电路,供电变压器每相漏感折合到次级的LB 为 100μ H,直流负载电流 Id= 150A,则换相压降△Uγ = 。 的过程称为无源逆变。

12、 将直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电直接输出到

13、在单相全控桥式变流器控制直流电动机卷扬机拖动系统中,当 a>π /2 时,电流主要是依靠电 动势 Ed 来维持的,所以总的能量是电动机回馈给 14、有环流可逆电路常见的主电路联结方式有 15、在无源逆变与直接斩波电路中,都必须设置换流 16、晶闸管元件并联时,要保证每一路元件所分担的电流 17、根据对触发电路的要求知道,触发电路应包括同步信号发生器、 放电路。 二、选择题(本题共 10 小题,每题 1 分,共 10 分) 1、具有自关断能力的电力半导体器件称为( ) A、全控型器件 B、半控型器件 C、不控型器件 D、触发型器件 2、取断态重复峰值电压和反向重复峰值电压中较小的一个,并规化为标准电压等级后,定为该晶闸
21

。 、 。 ,强迫导通的晶闸管可靠关断。 。 、脉冲整形与功

管的( ) A、转折电压

B、反向击穿电压

C、阈值电压

D、额定电压 )A、
1 2U 2 2

3、单相半控桥式整流电路带纯电阻性负载时,晶闸管承受正向电压的最大值为( B、 2 U 2 C、 2 2U 2 D、 6 U 2 )

4、单相桥式半控整流电路中,电阻性负载,流过每个晶闸管的有效电流 IT=( A、I B、0.5I C、(1/ 2 )*I D、( 2 )*I

5、三相桥式全控整流电路,电阻性负载时的移相范围为( ) 。 0 0 0 0 0 0 A、0 ~180 B、0 ~150 C、0 ~120 D、00~900 6、单相全控桥式有源逆变电路,控制角为 a,则输出电压的平均值为( ) A、Ud=1.17U2cosa B、Ud=0.9U2cosa C、Ud=-2.34U2cosa D、Ud=0.45U2cosa 7、三相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态的条件是( A、 ? ?
? 3

) D、 ? ?
? 2

B、 ? ?

? 2

C、 ? ?

? 4

8、为了防止逆变失败,最小逆变角限制为( )。 A、100~150 B、200~250 C、300~350 D、400~450 9、电流型三相桥式逆变电路,120° 导通型,则在任一时刻开关管导通的个数是不同相的上、下桥臂 ( ) A、各一只 B、各二只 C、共三只 D、共四只 10、定宽调频是斩波器的一种( ) A、时间比控制方式 B、瞬时值控制 C、移相控制方式 D、模糊控制 三、简答题(本题共 5 小题,每题 5 分,共 25 分) 1、什么是可控整流?它是利用晶闸管的哪些特性来实现的?(5 分)

2、什么是逆变失败?导致逆变失败的原因是什么?(5 分)

3、将右表格中空缺的部分按要求填好, 变压器 相电压为 U2, 对于电感负载满足大电感负载 件。 分) (5

二 次 的 条

22

4、电压源型变频器和电流源型变频器的区别是什么?(5 分)

5、试说明 SPWM 控制的基本原理。 分) (5

四、作图题(本题共 2 小题,每小题 10 分,共 20 分) 1、已知单相全控桥式整流电路,电感性负载不接续流二极管。试绘出当α =450 时输出电压波形 ud 和 晶闸管 T1 的端电压波形。

2、三相桥式全控整流电路,电阻性负载,试画出当α =600 时输出电压 ud 的波形、晶闸管的端电压 uT1 的波形。

23

五、计算题(本题共 1 小题,共 15 分) 三相全控桥整流电路如图所示。已知电感性负载 L =0.2H、R =1Ω 、α =75°,变压器二次相电压 U2=100V。 1) 计算负载的平均整流电压 Ud 和负载 电流平均值 Id; T3 T1 T5 2) 选择晶闸管的型号; A Ld 3) 计算变压器二次电流的有效值 I2。
B C T2 T4 T6 Ud Rd

六、分析题(本题共 1 小题,共 10 分) 如图所示为串联二极管式电流型三相逆变器, 试以从 VT1 到 VT3 之间的换流过程来分析电路的工 作原理,并说明此电路的特点。 L +
Id VT 1 C1 VT3 C5 VD1 Ud VD4 C4 VD6 C2 VT4 VT6 VD2 C6 VT2 VD3 VT5 C3 VD5 U V M W 3

-

考试试卷( 7 )卷
一、填空题(本题共 14 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、晶闸管是三端器件,三个引出电极分别为:阳极、阴极和 2、晶闸管的额定电流是用在一定条件下的

图5-15

极。

电流来标定。

3、为了保证晶闸管可靠与迅速地关断,通常在管子阳极电压下降为零之后, 加一段时间的 电压。 4、同一晶闸管,维持电流 IH 与擎住电流 IL 的数值大小上有 IL IH。

24

5、某晶闸管的型号为 KP200-5,其中 200 表示

,5 表示

。 。 或 。

6、从晶闸管开始承受正向电压的到晶闸管导通时刻的电度角称为 7、为了保证三相全控桥电路能启动工作,触发脉冲必须采用 8、三相半波整流电路有 和 两种接法。

9、三相全控桥的共阴极组要求触发脉冲以 120° 为间隔,依次在 闸管。

半周触发共阴极组的各晶

10、电阻性负载三相桥式可控整流电路中,晶闸管所承受的最大正向电压 UFm 等于 ,设 U2 为相电压有效值。

11、 在单相全控桥式变流器控制直流电动机卷扬机拖动系统中, 若使变流器工作于有源逆变状态时, 需使控制角 a>π /2,同时|Ed| |Ud|。 的可靠性,

12、为了防止逆变失败,对于工作在逆变状态的电路,对其 的质量以及 为 。 贮能。

的保护功能,都比整流电路要求高,同时对逆变角的限制

13、电压型逆变器其中间直流环节以

14、晶闸管串联时,给每只管子并联相同的 RC 电路是

措施。

二、选择题(本题共 10 小题,每题 1 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、在型号 KP10-12G 中,数字 10 表示( ) A、额定电压 10V B、额定电流 10A C、额定电压 1000V D、额定电流 100A 3、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° 4、三相半波可控整流电路的自然换相点是( ) A、交流相电压的过零点 B、本相相电压与相邻相电压正半周的交点处 C、比三相不控整流电路的自然换相点超前 30° D、比三相不控整流电路的自然换相点滞后 60° 5、在晶闸管三相桥式可控整流电路电流断续时的机械特性中,当α ( )时,所有不同控制角的特性 曲线实际空载转速均相同。 A、≤300 B、≤600 C、≤900 D、≤1200 6、在大电感负载三相全控桥中,当 α>60°时,在过了自然换相点之后和下一个晶闸管被触发之前,

25

整流输出 ud 为负值,交流电源接受回馈的能量,电感( ) A、释放储能 B、既不释放能量也不储能 C、吸收能量 D、以储能为主 7、将直流电能转换为交流电能供给负载的变流器是( ) A、有源逆变器 B、A/D 变换器 C、D/A 变换器 D、无源逆变器 8、采用多重化电压源型逆变器的目的,主要是为( ) A、减小输出幅值 B、增大输出幅值 C、减小输出谐波 D、减小输出功率 9、 180° 导电型电压型三相桥式逆变电路, 其换相是在如下哪种情形的上、 下二个开关之间进行( A、同一相 B、不同相 C、固定相 D、不确定相 10、直波斩波电路是一种( )变换电路 A、AC/AC B、DC/AC C、DC/DC D、AC/DC 三、简答题(本题共 5 小题,每题 5 分,共 25 分) 3、试简述三相半控桥式整流电路与三相全控桥式整流电路的特点。

)

2、将下列表格中空缺的部分按要求填好,变压器二次相电压为 U2,对于电感负载满足大电感负载的 条件。

3、举出三种常用过电流保护电器,并指出其动作时间的典型值。

4、已知三相半波可控整流电路,采用 NPN 管的锯齿波同步触发电路,整流变压器为△/Y-5 接法, 试求同步变压器接法与其矢量图。

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5、对于正弦脉冲宽度调制(SPWM) ,什么是调制信号?什么是载波信号?何谓调制比?

四、作图题(本题共 2 小题,每小题 10 分) 1、如图所示电路,试画出 α=450 时 输出电压波形 ud 和晶闸管 V11 的电流波形 iv11。

2、三相桥式全控整流电路,大电感负载,接有续流二极管,试画出当 α=300 时输出电压 ud 的波形及 端电压 uT1 的波形。

五、计算题(本题共 1 小题,共 15 分) 三相全控桥式整流电路大电感负载,不接续流二极管,U2=220V,R=4Ω ,α =600,试求: (1)、输出电压平均值 Ud 和电流平均值 Id; (2)、晶闸管电流平均值 Idt 和有效值 It; (3)、变压器副边电流有效值 I2 和容量 S2。 六、分析题(本题共 1 小题,共 10 分) 为了用下图所示的 180? 通电型逆变器(省略换流回路)产生相序为 U、V、W 的三相平衡输出电 压 , 应 按 怎 样 的 顺 序 触 发 晶 闸 管 VT1 ~ VT6 ? 若 使 相 序 反 向 , 触 发 顺 序 又 如 何

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考试试卷 8 一、填空题(本题共 14 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、晶闸管的三个电极分别是 、 、 。 倍,使其有一定的电压裕量。 电压,使晶闸管导通的过程,称

2、选用晶闸管的额定电压值应比实际工作时的最大电压大 3、当晶闸管加上正向 为触发。 后,门极加上适当的

4、晶闸管和负载R串联,接在正弦交流电源上,晶闸管的额定电流为 100A,如果导电角为 900, 允许通过的最大电流平均值是 5、晶闸管每周期导通的电度角称晶闸管的 。 。 (设

6、电阻性负载三相半波可控整流电路中,晶闸管所承受的最大正向电压 UTM 等于 U2 为相电压有效值) 。

7、在三相可控整流电路中,α=00 的地方(自然换相点)为相邻线电压的交点,它距对应线电压波 形的原点为 。 时,电流连续。 。

8、三相桥式全控整流电路,电阻性负载,当控制角

9、对于三相半波可控整流电路,换相重叠角的影响,将使输出电压平均值 10、逆变器可分为无源逆变器和 逆变器两大类。 相连。

11、在晶闸管有源逆变电路中,绝对不允许两个电源势 12、变流器换流的方式有 和 两种。

13、晶闸管串联时,给每只管子并联相同阻值的电阻 R 是 14、锯齿波同步的晶体管触发电路由 及其它环节成。 二、选择题(本题共 10 小题,每题 1 分,共 10 分) 1、对于同一晶闸管,维持电流 IH 与擎住电流 IL 在数值大小上有,IL( 、

措施。 、

)IH。
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A、大于 B、等于 C、小于 D、无关 2、在晶闸管应用电路中,为了防止误触发,应使干扰信号的幅值限制在( ) A、可靠触发区 B、不可靠触发区 C、安全工作区 D、不触发区 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、
2 U2 2

B、 2 U 2

C、2 2 U 2

D.、 6 U 2

4、可在第一和第四象限工作的变流电路是( ) A、三相半波可控变流电路 B、单相半控桥 C、接有续流二极管的三相半控桥 D、接有续流二极管的单相半波可控变流电路 5、三相桥式全控整流电路,大电感负载,当 α=( )时整流平均电压 Ud=0。 0 0 0 A、30 B、60 C、90 D、1200 6、在三相桥式不控整流电路中,整流输出电压的平均值为( ) A、
3 6 3 6 2 6 6 U 2 或 ? 2.34U 2 B、 U 2 或 ? 1.17U 2 C、 U 2 或 ? 1.56U 2 D、 U 2 或 ? 0.78U 2 ? 2? ? ?

7、全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中,当降下重物时,Ud 与 Ed 的比值为( A、
Ud ?1 Ed

)

B、

Ud ?1 Ed

C、

Ud ?1 Ed

D、

Ud ?0 Ed

8、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 9、在 PWM 斩波方式的开关信号形成电路中,比较器反相输入端加三角波信号,同相端加( A、正弦信号 B、方波信号 C、锯齿波信号 D、直流信号 10、降压斩波电路中,已知电源电压 Ud=16V,导通比 K t ? ,则负载电压 U0=(
3 4



)

A、64V B、12V C、21V D、4V 三、简答题(本题共 5 小题,每小题 5 分,共 25 分) 1、在晶闸管可控整流电路的直流拖动中,当电流断续时电动机的机械特性有哪些特点?

2、在三相半波可控整流电路中,如果控制脉冲出现在自然换流点以前,可能会出现什么情况?能否 换相?

3、在三相全控桥式有源逆变电路中,以连接于 A 相的共阳极组晶闸管 V14 为例说明,在一个周期中, 其导通及关断期间两端承受电压波形的规律。
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4、脉宽可调的斩波电路如图,说明电路中 V12 及 L1、C、V22 各有什么作用?V11 承受反压的时间由 哪些参数决定。

5、试说明功率晶体管(GTR)的安全工作区 SOA 由哪几条曲线所限定?

四、作图题(本题共 2 小题,每小题 10 分,共 20 分) 1、如图所示电路,试画出对应的 i2、 uVT1 的波形。

30

2、三相桥式全控整流电路大电感负载,接有续流二极管,试画出当α =600 时输出电压 ud 的波形及端 电压 uT1 的波形。

五、计算题(本题共 1 小题,共 15 分) 某晶闸管电镀电源,调压范围 2~15V,在 9V 以上最大输出电流均可达 130A,主电路采用三相 半波可控整流电路,试计算: (1)整流变压器二次侧相电压。 (2)9V 时的控制角。 (3)选择晶闸管 (4)计算变压器容量。 六、分析题(本题共 1 小题,共 10 分) 如图所示的有源逆变电路,为了加快电动机的制动过程,增大电枢电流,应如何调节 ? 角?为什 么?电枢电流增大后,换相重叠角是否会加大?这是否会造成逆变失败?

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试试卷( 9 )卷
1、晶闸管除了在门极触发下可能导通之外,在以下几种情况下也可能被触发导通:阳极电压升高至相 当高的数值造成 效应;阳极电压 过高;结温较高和光触发。但只有 是最精

一、填空题(本题共 7 小题,每空 1 分,共 20 分)

确、迅速而可靠的控制手段。对于其它几种情况,在晶闸管的应用中要采取措施防止因其造成晶闸管 误导通。 2、在 PWM 控制电路中,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 __________调制和_______调制,______调制方法克服了以上二者的缺点。 3、设 DC/DC 变换器的 Boost 电路中,E=10V,α=0.5,则 Uo=________。 4、整流电路中变压器漏抗对电路的影响是________ 、______、_____ _、 。

5 、 换 流 的 方 式 有 ____________ 、 _____________ 、 ____________ 、 ____________ , 全 控 型 器 件 用 _______________方式换流 6、电力电子器件在实际应用中应采取的主要保护措施有: 7、防止单相桥式半控整流电路失控的最有效方法是 ( ) 。 、 、 。

二、选择题(本题共 10 小题,每题 1 分,共 10 分)

1、若晶闸管电流有效值是 157A,则其额定电流为 A、157A B、100A C、80A

D、246.5A ) 。 D、IGBT ) D、无源逆变器

2、下列全控器件中,属于电流控制型的器件是 ( A、P-MOSFET B、SIT C、GTR

3、将直流电能转换为交流电能供给负载的变流器是( A、有源逆变器 B、A/D 变换器 C、D/A 变换器

4、在 PWM 逆变电路的相电压正弦波调制信号中叠加适当的 3 次谐波,使之成为鞍形波的目的在于 ( ) B、包含幅值更大的基波分量 D、削弱直流分量 )

A、消除谐波分量 C、减少开关次数

5、带反电动势负载的电路,当晶闸管关断时负载上的电压 Ud 为 ( A、Ud=0 B、Ud=E C、Ud=E/2 D、Ud= – E

32

6、若减小 SPWM 逆变器输出电压基波幅值,可采用的控制方法是( A、减小三角波频率 C、减小输入正弦波控制电压幅值 B、减小三角波幅值



D、减小输入正弦波控制电压频率 )

7、三相半波可控整流电路的自然换相点是( A、交流相电压的过零点

B、本相相电压与相邻相电压正半周的交点处

C、比三相不可控整流电路的自然换相点超前 30? D、比三相不可控整流电路的自然换相点滞后 60? 8、压敏电阻在晶闸管整流电路中主要是用来( A、分流 B、降压 ) 。 B、三相半控桥整流桥电路 D、单相半控桥整流电路 ) ) D、过电流保护

C、过电压保护

9、可实现有源逆变的电路为( A、三相半波可控整流电路

C、单相全控桥接续流二极管电路

10、 软开关变换器中, 辅助电路与功率主回路并联, 能有效地降低辅助回路自身的损耗的变换器是 ( A、准谐振变换器 B、零电压/零电流 PWM 变换器 B、多谐振变换器 D、零电压/零电流转换变换器

、简答题(本题共 6 小题,每小题 5 分,共 30 分) 1、三相半控桥与三相全控整流电路相比有哪些特点?

2、什么是晶闸管交流开关?交流调压器的晶闸管常用哪些方式控制?

3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么?为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管?

4、什么是组合变流电路?一般的开关电源是怎样组合的?为什么要这样组合?

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5、如何区分电压源型和电流源型变频器?

6、什么是触发延迟角?什么是导通角?

、作图题:(本题1小题,共10分) 1、在三相半波整流电路中,如果 a 相的触发脉冲消失,试绘出在 a ??0?时电阻性负载和电感性负载下 整流电压 ud 的波形。 阻性负载时

电感性负载时

五、计算题(本题共 2 小题,每题 15 分,共 30 分) 1、单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中,R=2Ω,L 值极大,反电动势 E=60V,当 α=30o 时,求: (15 分)
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(1)作出 ud、id 和 i2 的波形图; (2)求整流输出平均电压 Ud、平均电流 Id 和 I2; (3)考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流,并选择晶闸管的型号。 2、一单相交流调压器,电源为工频 220V,阻感串联作为负载,其中 R=0.5Ω,L=2mH。求: (15 分) (1)开通角 α 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。

考试试卷( 10 )卷
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。 时

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 刻换流。 4、过电压产生的原因 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 、 、 、 、 、 ,可采取 、 、 、 、 。 。 。 。 、保护。

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( 通状态 B.关断状态 C.饱和状态 D.不定

)

A.导

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( )
2 U2 A. 2

B. 2U2

C. 2 2U 2

D.

6U2
35

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 C、单相半控桥整流电路 B、单相双半波整流电路 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 ? = 30 ? 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;
36

③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。 2、光台灯由单相交流调压电路供电,设该台灯可看作电阻负载,在 ? =O 时输出 功率为最大值,试求功率为最大输出功率的 80%,50%时的开通角 ? 。

3、 三相半波可控整流电路,U2=100V,带电阻电感负载,R=50 ? ,L 值极大,当 ? = 60 ? 时,要求:①画出 Ud, Id 和 IVT1 的波形; ②计算 Ud、Id、IdT 和 IVT

4、某一电阻负载,要求输出直流电压 Ud=0~24v,最大负载电流 Id=30A。采用单相半波可控整流电 路。用 220V 直接供电或用变压器降压到 60V 供电。计算两种方案下,不考虑完全裕量时,晶闸管 的导通角θ ,额定电流 IN, 额定电压 UN,电源的功率因数和电源容量。

考试试卷( 11 )卷
一、填空题: (本题共 13 小题,每空 1.5 分,共 30 分) 1、电力电子器件的主要类型有 , 。 ,控制极加适当

2、晶闸管导通必须同时具备的两个条件,在晶闸管阳极与阴极加足够 的正向电压作为晶闸管导通的 3、通态平均电流平均值也称 4、KP600-20G 表示额定电流为 。 ,管压降为 0.9V 的 。 。

5、单相可控整流电路中,把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电度角称为 6、三相半波整流电路电阻负载时的 a 移相范围为 。



7、三相全控是整流电路在任何时刻必须有两个晶闸管同时导通,一个在共阴极组,一个在共阳极 组,才能保证有效的电流通路,其导通顺序为 8、在晶闸管单相可控整流电路中“逆变”的含义是 9、在可控整流电路中,最小逆变角的范围是 。 。 。

10、晶闸管触发电路中,脉冲具有足够的移相范围,三相全控桥式整流电路电阻负载要求移相范 围 相范围为 ,电感性负载(电流连续) 。 ,各代表的什么器件的晶体管。
37

,三相桥式可逆变线路在反电势负载下,要求移

11、在半控型器件和全控型器件中,IGBT

12、逆变失败的原因有:触发电路工作不可靠,不能适时准确的发出触发脉冲; 闸管质量不高或参数裕量不足; 。 ,IT= 。

;晶

13、在晶闸管的电流额定中,通态平均电流 ITa= 二、问答题: (本题共 4 小题,每小题 5 分,共 20 分)

1、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、单相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路接大电感负载,负载两端并接续流二极管的作 用是什么?两者的作用是否相同?

3、逆变电路必须具备什么条件才能进行逆变工作?

4、变频器由那些基本部分构成?

三、计算题: (本题共 1 小题,共 10 分) 某一电热装置(电阻性负载) ,要求直流平均电压为 75V,电流为 20A,采用单相半波可控整 流电路直接从 220V 交流电网供电。计算晶闸管的控制角α 、导通角θ 、负载电流有效值。

四、作图题: (本题共 3 小题,每小题 10 分,共 30 分)

38

1.画出下图对应的 Ud、UVT 的波形。 2.化出下图对应的 iT1、Ud 的波形。

3.化出下图对应的 Ud、iT1、VT1 的波形其中虚线为脉冲信号。

五、分析题: (本题共 1 小题,共 10 分) 分析串联电感式逆变器的工作原理。

考试试卷( 12 )卷
39

一、选择题: (本题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分) 1、晶闸管的伏安特性是指( A.阳极电压与门极电流的关系 C.阳极电压与阳极电流的关系 2、晶闸管电流的波形系数定义为( ) B.门极电压与门极电流的关系 D.门极电压与阳极电流的关系 )

Kf ?
A.

I dT IT

Kf ?

B.

IT I dT

C. Kf =IdT·T I

D.Kf =IdT-IT

3、取断态重复峰值电压和反向重复峰值电压中较小的一个,并规化为标准电压等级后,定为该晶 闸管的( A.转折电压 ) B.反向击穿电压 C.阈值电压 D.额定电压 )

4、单相半控桥式整流电路带纯电阻性负载时,晶闸管承受正向电压的最大值为(
1 2U 2 A. 2

B. 2 U 2

C. 2 2U 2

D. 6 U 2 )

5、在三相桥式不可控整流电路中,整流输出电压的平均值为(
3 6 U 2 或 ? 2.34U 2 A. ? 2 6 U 2 或 ? 1.56U 2 C. ? 3 6 U 2 或 ? 1.17U 2 B. 2? 6 U 2 或 ? 0.78U 2 ? D.

6、将直流电能转换为交流电能供给负载的变流器是( A.有源逆变器 B.A/D 变换器 C.D/A 变换器

) D.无源逆变器 )

7、全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中,当降下重物时,Ud 与 Ed 的比值为(
Ud ?1 Ed Ud ?1 Ed Ud ?1 Ed Ud ?0 Ed

A.

B.

C.

D. )

8、三相全控桥式有源逆变电路,晶闸管电流的有效值 IT 为(
1 Id A. 3
1 Id

B. 3

2 Id C. 3

D.Id )

9、三相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态的条件是(

40

??

A.

? 3

??

B.

? 2

??

C. )

? 4

??

D.

? 2

10、触发电路中的触发信号应具有( A.足够大的触发功率 C.尽可能缓的前沿

B.足够小的触发功率 D.尽可能窄的宽度

二、问答题: (本题共 4 小题,每小题 5 分,共 20 分) 1、什么是控制角а ?导通角θ ?为什么一定要在晶闸管承受正向电压时触发晶闸管?(5 分)

2、什么是有源逆变?实现有源逆变的条件是什么?哪些电路可以实现有源逆变?(5 分)

3、为什么半控桥的负载侧并有续流管的电路不能实现有源逆变?(5 分)

4、 用单结晶体管的触发电路,当移相到晶闸管达到某一导通角时,再继续调大导通角时,忽然晶闸 管变成全关断是何原因?(5 分)

三、计算题: (本题共 1 小题,共 10 分) 1、具有续流二极管 VDR 半波可控整流电路,对发电机励磁绕组供电。绕组的电阻 Rd=0.5Ω , 电感 L=0.2H,励磁直流平均电流为 10A,交流电源电压为 220V,计算晶闸管和续流的电流有效值。

41

四、作图题: (本题共 3 小题,共 20 分) 1、化出下图对应的 Ud 的波形并指明触发角的范围。 分) (5
V T U2 U1 U2V D R Ud U2

2、化出下图对应的 i2、UV1 的波形。 分) (7

3、化出三相半波共阴极电阻性负载可控整流电路对应的输出电压 Ud、晶闸管 VT1 的波形,其中 α=300。 (8 分)
Ud ωt

VT1

ωt

42

五、分析题: (本题共 1 小题,共 10 分) 论述串联二极管式逆变电路的换流过程和工作原理。

六、分析计算题: (本题共 2 小题,共 20 分) 1、三相半波整流,且电感性负载α =900,U2=220 V,由于电感 Ld 不够大,只能使晶闸管阳 极电压过零后,再维持导通角 300。试:①ud 的波形。②列出电压平均值 Ud 的计算公式。③画出 晶闸管 VT1 两端电压 ud 的波形。 (10 分)

2、图为一种简单的舞台调光线路,求:①根据 Ud、Ug 波形分析电路调光工作原理。②说明 RP、VD 及开关 Q 的作用。③本电路晶闸管最小导通角 ? min ? ? (10 分)

43

试卷( 13 )卷
一、选择题: (本题共 8 小题,每小题 2 分,共 16 分) 1、在型号 KP10-12G 中,数字 10 表示 A.额定电压 10V B.额定电流 10A ( ) D.额定电流 100A ( )

C.额定电压 1000V

2、在晶闸管整流电路中,变压器二次侧所供给的有功功率 P= A.I2dRd B.I2Rd C.UId D.U2Id

3、在单相桥式半控整流电路中,电阻性负载,流过每个晶闸管的有效电流 IT 为( A.I B.0.5I C. (1/根号 2)*I D. (根号 2)*I



4、三相半波可控整流电路,电阻性负载,当控制角 α 为( )时,整流输出电压与电流波形断续。 ( ) B.300<α≤1500 C.600<α<1800 D.900<α<1800 )

A.00<α≤300

5、三相桥式全控整流电路,大电感负载,当 α=( )时整流平均电压 Ud=0。 ( A.300 B.600 C.900 D.1200 ( )

6、三相桥式全控整流电路,电阻性负载时的移相范围为 A.0~180 B.0~150 C.0~120 ( )

D.0~90

7、快速熔断器熔体额定电流的选择是电流的 A.平均值 B.有效值

C.最大值

D.瞬时值

8、为了防止逆变失败,最小逆变角限制为( A.10~15 B.20~25

) 单位为度 。 D.40~45

C.30~35

二、判断题(正确打√,错误打×)(本题共 7 小题,每小题 2 分,共 14 分) : 1、单相双半波可控整流电路。 ( ) ( ) ( ) )

2、接续流二极管的单相双半波可控整流电路。 3、单相全控桥式整流电路。 ( 5、三相半波可控整流电路。 ( 7、三相控桥式全控整流电路。 )

4、单相半控桥式整流电路。

)6、带续流二极管的三相半波可控整流电路。 ( ( )

44

三、问答题: (本题共 2 小题,共 10 分) 1、单相可控整流电路供电给电阻负载或蓄电池充电(反电势负载) ,在控制角α 相同,负载电流平 均值相等的条件下,哪一种负载晶闸管的额定电流值大一些?为什么?(6 分)

2、换流重叠角的产生给逆变电路带来哪些不利影响?(4 分)

四、计算题: (本题共 2 小题,每小题 15 分,共 30 分) 1、下图为单相交流调压电路,如果负载为电阻性负载,u2=20.5U2sinωt,延迟角为ɑ,试求:① 负 载电压有效值 UL。② 负载功率 P L 。③ 电源功率因数。 ④ 电源基波功率因数。 (15 分)

45

2、三相半波可控整流,大电感负载,Id=10A 不变,U2=100V/20.5,γ=10o(换相重叠角) ,α =60o。求:①整流输出电压 Ud?②画出整流输出电压 Ud 的波形。③画出晶闸管 VT1 两端电压波 形。 (15 分)

五、计算作图题: (本题共 1 小题,共 15 分) 单相半波可控整流,电感性负载接有续流二极管,如图所示。求此时直流电压平均值 Ud 及 直流电流的平均值 Id,并绘出输出电压 Ud 及电流 Id 的波形,若ω L>>R 时,波形又如何?(15 分)

六、分析作图题: (本题共 1 小题,共 15 分) 分析 KC05 集成触发器工作原理,并画出 u s 和 3,4,12,13,10,9 各管角的电压波形。 (15 分)

46

考试试卷( 14 )卷
一、选择题: (本题共 16 小题,每小题 1 分,共 16 分) 1、功率晶体管 GTR 从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为 A.一次击穿 B.二次击穿 C.临界饱和 D.反向截止 ( ) ( )

2、逆导晶闸管是将大功率二极管与何种器件集成在一个管芯上而成 A.大功率三极管 B.逆阻型晶闸管 C.双向晶闸管

D.可关断晶闸管 ( )

3、在晶闸管应用电路中,为了防止误触发应将幅值限制在不触发区内的信号是 A.干扰信号 B.触发电压信号 C.触发电流信号

D。干扰信号和触发信号 ( )

4、当晶闸管随反向阳极电压时,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 ( )

5、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° (

6、单相全控桥大电感负载电路中,晶闸管可能随的电大正向电压为 A. 2 U 2
2



B. 2U 2

C. 2 2U 2

D. 6U 2 ( )

7、单相全控桥电阻性负载电路中,晶闸管可能随的电大正向电压为

47

A. 2U 2

B. 2 2U 2

C. 2 U 2
2

D. 6U 2 ( )

8、单相全控桥式整流大电感负载电路中,控制角α 的移相范围是 A.00~900 B.00~1800 C.900~1800 D.1800~3600

9、 单相全控桥反电动势负载电路中, 当控制角α 大于不导电角δ 时, 晶闸管的导通角θ = ( A.π -α B.π +α C.π -δ -α D.π +δ -α ( )



10、对于三相半波可控整流电路,换相重叠角与哪几个参数有关 A.α 、负载电流 Id 以及变压器漏抗 Xc C.α 和 U2

B.α 以及负载电流 Id

D.α 、U2 以及变压器漏抗 Xc ( )

11、三相半波可控整流电路的自然换相点是 A.交流相电压的过零点

B.本相相电压与相邻电压正半周的交点处

C.比三相不控整流电路的自然换相点超前 30° D.比三相不控整流电路的自然换相点滞后 60° 12、可在第一和第四象限工作的变流电路是 A.三相半波可控变流电路 ( )

B.单相半控桥

C.接有续流二极管的三相半控桥 D.接有续流二极管的单相半波可控变流电路 13、快速熔断器可以用于过电流保护的电力电子器件是 A.功率晶体管 B.IGBT ( ) D.晶闸管 ( )

C.功率 MOSFET

14、若增大 SPWM 逆变器的输出电压基波频率,可采用控制方法是 A.增大三角波幅度 C.增大正弦调制波频率 B.增大三角波频率 D.增大正弦调制波幅度 ( )

15、采用多重化电压源型逆变器的目的,主要是为

A.减小输出幅值 B.增大输出幅值 C.减小输出谐波 16、电流源型逆器中间直流环节贮能元件是 A.电容 B.电感 C.蓄电池 ( )

D.减小输出功率

D.电动机

二、填空题: (本题共 14 小题,每空 1 分,共 14 分) 1、同一晶闸管,维持电流 IH 与擎住电流 IL 的数值大小上有 IL IH。
48

2、功率集成电路 PIC 分为二大类,一类是高压集成电路,另一类是 3、晶闸管断态不重复电压 UDSN 与转折电压 UBO 数值大小上应为,UDSM

。 UBO。

4 、 电 阻 性 负 载 三 相 半 波 可 控 整 流 电 路 中 , 晶 闸 管 所 承 受 的 最 大 正 向 电 压 UFm 等 于 ,设 U2 为相电压有效值。 。 。

5、三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差 6、 对于三相半波可控整流电路, 换相重叠角的影响, 将使输出电压平均值 7、晶闸管串联时,给每只管子并联相同阻值的电阻 R 是 措施。

8、三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有 二种方式。 9、抑制过电压的方法之一是用 吸收可能产生过电压的能量,并用电阻将其消耗。 的上、下二个开关元件之间进

10、180°导电型电压源式三相桥式逆变电路,其换相是在 行。 11、改变 SPWM 逆变器中的调制比,可以改变 12、为了利于功率晶体管的关断,驱动电流后沿应是 13、恒流驱动电路中抗饱和电路的主要作用是 14、功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用 时间相配合。 三、问答题: (本题共 6 小题,每空 5 分,共 30 分) 。 的幅值。 。

型二极管,以便与功率晶体管的开关

1、直流电动机负载单相全控桥整流电路中,串接平波电抗器的意义是什么?平波电抗器电感量 的选择原则是什么?(6 分)

2、将下列表格中空缺的部分按要求填好,变压器二次相电压为 U2,对于电感负载满足大电感负 载的条件(7 分)

49

3、如图为三相全控桥同步相控触发系统框图,试回答: 该触发系统采用哪种控制方式? 图中的 1A、1B、1C、F、E 以及 1D~6D 的电路名称是什么?(6 分)

4、如图为单相桥式 SPWM 逆变器的主电路。试说明单极性控制方式在调制波 ur 的负半周的控制 方法和工作过程?(6 分)

50

5、何谓斩波电路的直流调压和直流调功原理?分别写出降压和升压斩波电路直流输出电压 U0 电 源电压 Ud 的关系式?(6 分)

6、脉宽可调的斩波电路如图,说明电路中 V12 及 L1、C、V22 各有什么作用?V11 承受反压的时 间由哪些参数决定?(6 分)

六、计算题: (本题共 4 小题,每空 10 分,共 40 分) 1、单相桥式半控整流电路,由 220V 经变压器供电,负载为大电感,并接有续流二极管,要求
? 输出整流电压 20~80V 连续可调,最大负载电流为 20A,最小控制角 ? min ? 30 。试回答:

(1)画出 ud、iv11 波形(α =30°时)
51

(2)电流有效值 (3)计算整流二极管的电流平均值

2、有一个三相全控桥整流电路如图所示。已知电感负载 L=0.2H、α =75°、R=1Ω 、变压器 二次相电压 U2=100V。试画出 ud 的波形,计算负载的平均整流电压 Ud 和负载电流平均值 Id,计 算变压器二次电流的有效值 I2。

52

3、单相全控桥式变流电路如图所示,工作于有源逆变状态。β =60°,U2=220V,Ed=-150V, R=1Ω ,L 足够大,可使负载电流连续试按要求完成下列各项: (1)画出输出电压 Ud 的波形; (2)画出晶闸管 V12 的电流波形 iv12;

(3)计算晶闸管 V12 电流的有效值 Iv12。 4、三相全控桥式有源逆变电路如图所示,变压器二次相电压的有效值 U2=220V,回路总电 阻 R=0.5,平波电抗器 L 足够大,可使负载电流连续,若 Ed=-280V,要求电机在制动过程中 的负载电流 Id=45.2A,试回答下列各题: (1)求出此时的逆变控制角; (2)计算变压器二次的总容量 S2。

考试试卷( 15 )卷
53

一、填空题(本题共 11 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、为了利于功率晶体管的关断,驱动电流后沿应是________。 2、选用晶闸管的额定电压值应比实际工作时的最大电压大 3、当晶闸管加上正向 为触发。 4、阻感负载的特点是________,在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中,晶闸 管控制角α 的最大移相范围是________ 5、三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差________,当它带阻感 负载时,a 的移相范围为________。 。 6、大、中功率的变流器广泛应用的是________触发电路,同步信号为锯齿波的触发电路,可分为 三个基本环节,即________、________和________。 7、直流斩波电路中最基本的两种电路是________和________。 8、三相桥式全控整流电路,电阻性负载,当控制角 时,电流连续。 。 后,门极加上适当的正向 倍,使其有一定的电压裕量。 ,使晶闸管导通的过程,称

9、对于三相半波可控整流电路,换相重叠角的影响,将使输出电压平均值

10、逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类,当直流侧是电压源时,称此电路为________,当 直流侧为电流源时,称此电路为________。
11、使开关开通前其两端电压为零的开通方式称为____,它需要靠电路中的_____来完成。

二、选择题(本题共 10 小题,每题 1 分,共 10 分) 1、将直流电能转换为交流电能供给负载的变流器是( ) 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、在晶闸管应用电路中,为了防止误触发,应使干扰信号的幅值限制在( ) A、可靠触发区 B、不可靠触发区 C、安全工作区 D、不触发区 3、关于单相桥式 PWM 逆变电路,下面说法正确的是( ) A、在一个周期内单极性调制时有一个电平,双极性有两个电平 B、在一个周期内单极性调制时有两个电平,双极性有三个电平 C、在一个周期内单极性调制时有三个电平,双极性有两个电平 D、在一个周期内单极性调制时有两个电平,双极性有一个电平 4、晶闸管稳定导通的条件( ) A.晶闸管阳极电流大于晶闸管的擎住电流 B.晶闸管阳极电流小于晶闸管的擎住电流

54

C.晶闸管阳极电流大于晶闸管的维持电流 D.晶闸管阳极电流小于晶闸管的维持电流 5、三相桥式全控整流电路,大电感负载,当α =( )时整流平均电压 Ud=0。 A、300 B、600 C、900 D、1200 6、直波斩波电路,是一种( )变换电路 A、AC/AC B、DC/AC C、DC/DC D、AC/DC 7、若晶闸管电流有效值是 157A,则其额定电流为 ( ) A、157A B、100A C、80A D、246.5A 8、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 9、晶闸管的伏安特性是指( ) A、阳极电压与门极电流的关系 B、门极电压与门极电流的关系 C、阳极电压与阳极电流的关系 D、门极电压与阳极电流的关系 10、 、对于三相半波可控整流电路,换相重叠角γ 与哪几个参数有关( ) A、α 、负载电流 Id 以及变压器漏抗 XC B、α 和 U2 C、α 以及负载电流 I D、α 、U2 以及变压器漏抗 XC 三、简答题(本题共 5 小题,每小题 5 分,共 25 分) 1、什么是逆变失败?如何防止逆变失败?

2、单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中,当负载分别为电阻负载或电感负载时,要 求的晶闸管移相范围分别是多少?

3、在三相交交变频电路中,采用梯形波输出控制的好处是什么?为什么?

4、换流方式各有那几种?各有什么特点?

5、全桥和半桥电路对驱动电路有什么要求

55

四、作图题(本题共 2 小题,每小题 10 分,共 20 分) 1、试绘出单相全控桥式整流电路电感性负载接续流二极管,当α =600 时输出电压波形 ud,晶闸 管 T1 的端电压波形。

2、三相桥式全控整流电路,大电感负载,试画出当α =900 时输出电压 ud 的波形、输出电流 id 的 波形。

五、计算题(本题共 1 小题,共 15 分) 单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中 R=2Ω,L 值极大,当α=30°时,试求: (1)整 流输出平均电压 Ud、电流 Id; (2)考虑 2 倍安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流; (3) 变压器二次电流有效值 I2。

考试试卷( 16 )卷
一、填空题(本题共 9 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、电力电子器件一般工作在_______状态。 2、电力电子器件组成的系统,一般由________、________、 ________三部分组成,由于电路中

56

存在电压和电流的过冲,往往需添加________。 3、 按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质, 可将电力电子器件分为________ 和________两类。 4、斩波电路有三种控制方式:________、________和________。 5、使开关开通前其两端电压为零的开通方式称为______,它需要靠电路中的______来完成。从 晶闸管的伏安特性曲线可知,晶闸管具有__________的特性。 6、把电网频率的交流电直接变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________多重方式;电流型逆变电路多采用________多重方式。 7、PWM 波形只在单个极性范围内变换成可调频率的交流电的变流电路称为_____。 8、三相桥式全控整流电路大电感负载时,晶闸管脉冲每隔________度发放一次,每次需要给 ________只管子发脉冲。 9、把直流电变成交流电的电路称为________,当交流侧有电源时称为________,当交流侧无电 源时称为________。 二、选择题(本题共 10 小题,每题 2 分,共 20 分)
1、三相半波可控整流电路的自然换相点是( )

A.交流相电压的过零点 B.本相相电压与相邻相电压正半周的交点处 C.比三相不控整流电路的自然换相点超前 30°D.比三相不控整流电路的自然换相点滞后 60° 2、三相全控桥式整流电路中,晶闸管可能承受的反向峰值电压为( A.U2 B. U2 C.2 U2 ) D. U2 )

3、关于单相桥式 PWM 逆变电路,下面说法正确的是(

A、在一个周期内单极性调制时有一个电平,双极性有两个电平 B、在一个周期内单极性调制时有两个电平,双极性有三个电平 C、在一个周期内单极性调制时有三个电平,双极性有两个电平 D、在一个周期内单极性调制时有两个电平,双极性有一个电平 4、对于单相交交变频电路如下图,在 t2~t3 时间段内,P 组晶闸管 变流装置与 N 组晶闸管变流装置的工作状态是( )

57

A、P 组阻断,N 组逆变 B、P 组阻断,N 组整流 C、N 组阻断,P 组整流 D、N 组阻断,P 组逆变

5、电阻性负载三相全控桥式整流电路中,控制角的范围是( A、30°~150° B、0°~120° C、15°~125°

) D、0°~150°

6、α 为 界状态。 A、0 度

度时,三相半波可控整流电路,电阻性负载输出的电压波形,处于连续和断续的临

B、60 度 )变换电路。

C、30 度

D、120 度,

7、斩波电路是一种( A、AC/AC

B、DC/AC

C、DC/DC

D、AC/DC ) D、减小输出功率 )

8、采用多重化电压源型逆变器的目的,主要是为( A、减小输出幅值 B、增大输出幅值

C、减小输出谐波

9、已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流( A、减小至维持电流以下 B、减小至擎住电流以下 C、减小至门极触发电流以下 D、减小至 5A 以下

10、电流型三相桥式逆变电路,120° 导通型,则在任一时刻开关管导通的个数是不同相的上、下 桥臂( )A、各一只 B、各二只 C、共三只 D、共四只

三、简答题(本题共 5 小题,每题 5 分,共 25 分) 1、简述晶闸管导通的条件与关断条件。 分) (5 2、.三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法,a、b 两相的自然换相点是同一点吗?如果 不是,它们在相位上差多少度?(5 分)

58

3、使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么?(5 分)

4、单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中,当负载分别为电阻负载或电感负载时, 要求的晶闸管移相范围分别是多少?(5 分)

5、多相多重斩波电路有何优点?(5 分)

四、作图题(本题共 2 小题,每小题 10 分,共 20 分) 1、试绘出单相全控桥式整流电路电感性负载不接续流二极管,当α =300 时输出电压波形 ud,晶 闸管 T1 的端电压波形。

2、三相桥式全控整流电路,大电感负载,试画出当α =300 时输出电压 ud 的波形、输出电流 id 的 波形。

59

五、计算题(本题共 1 小题,共 15 分) 单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中 R=2Ω ,L 值极大,反电势 E=60V,当?=30?时,要求: 1,求整流输出平均电压 Ud、电流 Id,变压器二次侧电流有效值 I2;2,考虑安全裕量,确定晶闸 管的额定电压和额定电流。

重考试试卷(

17 )卷

一、填空题(本题共 5 小题,每空 1 分,共 10 分) 1、晶闸管在环境温度为 40 度和规定的冷却状态下,稳定结温不超过额定结温时所允许流过最大正 弦半波电流的平均值称为晶闸管的通态平均电流。按标准取其整数则为晶闸管____电流。可见, 晶闸管允许流过的电流主要取决于元件的_____。 2、电压源型变频器采用_________来滤波,电流型变频器采用_______来滤波。 3、按照电力电子器件能够被控制信号所控制的程度,可以将电力电子器件分 为 、 和 。

4、在升压斩波器中,已知电源电压 Ud=16V,导通比 Kt= ,则输出电压 Uo=______V。 5、 三相桥式全控变流器处于整流状态时, 控制角 α____90°, 当工作于逆变状态时, 控制角 α____90° 。 二、选择题(本题共 10 小题,每题 1 分,共 10 分)

60

1、已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流(



A、减小至维持电流以下 B、减小至擎住电流以下 C、减小至门极触发电流以下
2、直流斩波电路是一种(

D、减小至 5A 以下

)变换电路。

A、AC/AC
3、逆变电路是一种(

B、DC/AC
)变换电路。

C、DC/DC

D、AC/DC

A、AC/AC

B、DC/AC

C、DC/DC


D、AC/DC

4、三相半波可控整流电路中,晶闸管可能承受的反向峰值电压为(

A、U2

B、

U2

C、2

U2

D、

U2


5、单相全控桥式整流电路电阻性负载中,控制角的最大移相范围是(

A、90°

B、120°


C、150°

D、180°

6、有源逆变发生的条件为(

A、要有直流电动势

B、要求晶闸管的控制角大于 900 D、以上说法都是对的


C、直流电动势极性须和晶闸管导通方向一致

7、降压斩波电路中,已知电源电压 Ud=16V,负载电压 Uo=12V,斩波周期 T=4ms,则开通时 Ton=(

A、1ms

B、2ms

C、3ms

D、4ms


8、单相全控桥式整流电路大电感性负载中,控制角的最大移相范围是(

A、90°

B、120°


C、150°

D、180°

9、晶闸管稳定导通的条件(

A、晶闸管阳极电流大于晶闸管的擎住电流 B、晶闸管阳极电流小于晶闸管的擎住电流 C、晶闸管阳极电流大于晶闸管的维持电流 D、晶闸管阳极电流小于晶闸管的维持电流
10、对于电阻负载单相交流调压电路,下列说法错误的是( )

A、输出负载电压与输出负载电流同相

B、α 的移项范围为 00<α<1800

C、输出负载电压 UO 的最大值为 U1 D、以上说法均是错误的 三、简答题(本题共 4 小题,每题 5 分,共 20 分)
61

4、什么是换流?换流的四种方式是什么?(5 分)

什么是调制信号?什么是载波信号?什么是载波比?(5 分)

5、什么是 PWM 控制?(5 分)

4、什么是软开关技术?(5 分)

四、作图题(本题共 2 小题,每小题 10 分,共 20 分) 1、单相全控桥带大电感性负载,试画出 α =45°时 Ud、Id、I2、UVT2 各波形 (下图波形幅值为相电压) 。

U2

2、试画出三相全控桥整流电路(电感性负载) ,α =60°时,整流输出电压 Ud 的波形和 Id、IVT1、UVT1 各波形(下图波形幅值为线电压) 。

62

五、计算题(本题共 2 小题,共 20 分)
1、三相全控桥式整流电路,ω L﹥﹥R,R=4Ω ,要求 Ud 从 0~220V 之间变化。试求: 1)、不考虑控制角裕量时,整流变压器二次线电压。 线 2)、计算晶闸管额定电压,电流值,如电压,电流裕量取 2 倍,选择晶闸管型号。 3)、变压器二次电流有效值 I2。 (10 分)



2、已知流过晶闸管的电流波形和波形系数 Kf 值,若要求平均电流均为 50A,求晶 闸管的通态额定平均电流。 (暂不考虑余量) (10 分)



63

I

Kf=2.22

I Kf=1.41

π



ωt

π



ωt

I

Kf=1.73

2/3π



ωt

六、分析题(本题共 2 小题,共 20 分)
1、三相全控桥阻感负载,主回路整流变压器的接法是△/Y-5,采用 NPN 管的锯齿波触发器,要求在整流与逆变状 态运行。同步变压器二侧电压经 R-C 滤波器滤波后(滞后角为 30°)接到触发电路。试问:同步变压器的的接 法为?画出主回路整流变压器和同步变压器接法。 (要求给出矢量分析图)(10 分)

2,电路如图,试画出该逆变器 1800 导通型三相逆变器电压波形(UAO 、UBO、UCO、UAB)。 (10 分)

64

+

V1

V3

V5

V4

V6

V2

RA RB O RC

考试试卷( 18 )卷
一、填空题(每空 1 分,共 10 分) 1、晶闸管变流器主电路要求触发电路的触发脉冲应具有一定的宽度,且前沿尽可能___。 2、在实际应用中流过晶闸管的电流波形多种多样,其电流波形的有效值 I 与平均值 Id 之比,称为这 个电流的波形系数,在正弦半波情况下电流波形系数为_________。 3、为了保证三相整流桥合闸后共阴极组和共阳极组各有一晶闸管导电,或者由于电流断续后能再次 导通,必须对两组中应导通的一对晶闸管同时给出触发脉冲。为此,可以采取两种方法:一 是 ,二是 。

4、单相交流调压电路阻感负载,设负载阻抗角为 φ,则触发角 α 的移相范围应为______。 5、 造成在不加门极触发控制信号即能使晶闸管从阻断状态转为导通状态的非正常转折, 有两种因素: 一是阳极电压上升率 du/dt 太快,二是_____________。 6、电力电子学是 、 和 交叉而形成的边缘科学。

7、三相桥式全控整流电路大电感负载时,晶闸管脉冲每隔________度发放一次。 二、选择题(本题共 10 小题,每题 1 分,共 10 分)
1、单相半控桥电感性负载电路中,在负载两端并联一个续流二极管的作用是( )

A 增加晶闸管的导电能力 B 抑制温漂 C 增加输出电压的稳定性 D 防止失控现象的产生
2、晶闸管通态平均电流 IT(AV)与其对应有效值 I 的比值为( )

A、1.57

B、1/1.57

C、1.75

D、1/1.17

65

3、对于升降压直流斩波器,当其输出电压小于其电源电压时,有(



A、α 无法确定 B、0.5<α<1

C、0<α<0.5 D、以上说法均是错误的


4、电阻性负载三相半波可控整流电路中,控制角的范围是(

A、30° ~150° C、15° ~125°

B、0° ~120° D、0° ~150°


5、在以下各种过流保护方法中,动作速度排在第一位的是(

A、快速熔断器过流保护 C、快速开关过流保护
6、逆变电路是一种( )变换电路。

B、过流继电器保护 D、反馈控制过流保护

A、AC/AC
7、晶闸管由导通到关断的条件(

B、DC/AC


C、DC/DC

D、AC/DC

A、晶闸管阳极电流大于晶闸管的擎住电流 B、晶闸管阳极电流小于晶闸管的擎住电流 C、晶闸管阳极电流大于晶闸管的维持电流 D、晶闸管阳极电流小于晶闸管的维持电流
8、单相全控桥式整流电路中,晶闸管可能承受的反向峰值电压为( )

A、U2

B、

U2

C、2

U2

D、

U2


9、三相全波可控整流电路电阻性负载中,控制角的最大移相范围是(

A、90° B、120°

C、150°

D、180°

10、对于感性负载单相交流调压电路,控制角正确移相范围的是( ) A、α 的移项范围为 0 <α <180
0 0

B、α 的移项范围为 30 <α <180

0

0

C、 α 的移项范围为 φ0<α<1800

D、以上说法均是错误的

三、简答题(本题共 4 小题,每题 5 分,共 20 分) 6、晶闸管主电路对触发电路的要求是什么?(5 分)

7、晶闸管的额定电流 IT(AV)、维持电流 IH 和擎住电流 IL 是如何定义?(5 分)

66

8、简述绝缘栅双极型晶体管 IGBT 的特点是什么?(5 分)

4、单相桥式和三相半波可控整流器流电路大电感负载时,负载电流 Id 都是 40A,试问晶闸管中 电流的平均值、有效值各是多少?(5 分)

四、作图题(本题共 2 小题,每小题 10 分,共 20 分) 1、单相半全控桥带大电感性负载,试画出 α=30° Ud、Id、I2、UVT2 各波形(下图波形幅值为相 时 电压,不考虑失控现象) 。
U2

2、试画出三相半波可控整流电路(电感性负载) ,画 α =30°时,整流输出电压 Ud 的波形和 Id、 IVT1、UVT1 各波形(下图波形幅值为相线电压) 。

67

五、计算题(本题共 2 小题,共 20 分)
1、三相半波可控整流电路,ω L﹥﹥R,R=4Ω,要求 Ud 从 0~220V 之间变化。试求: 1)、不考虑控制角裕量时的,整流变压器二次线电压。 2)、计算晶闸管额定电压,电流值,如电压,电流裕量取 2 倍,选择晶闸管型号。 3)、变压器二次电流有效值 I2。 (10 分)

2、已知流过晶闸管的电流波形和波形系数 Kf 值,若要求平均电流均为 80A,求晶 闸管的通态额定平均电流。 (暂不考虑余量)
I Kf=2.22 I Kf=1.41

(10 分)

π



ωt

π



ωt

I

Kf=1.73

2/3π



ωt

六、分析题(本题共 2 小题,共 20 分)

68

1、三相全控桥阻感负载,主回路整流变压器的接法是△/Y-1,采用 NPN 管的锯齿波触发器,要求在整流与逆 变状态运行。同步变压器二侧电压经 R-C 滤波器滤波后(滞后角为 60°)接到触发电路。试问:同步变压 器的的接法为?画出主回路整流变压器和同步变压器接法。 (要求给出矢量分析图) (10 分)

2、电路如图,试画出该逆变器 1200 导通型三相逆变器电压波形(UAO 、UBO、UCO、UAB)。 分)
+

(10

V1

V3

V5

V4

V6

V2

RA RB O RC

考试试卷( 19 )卷
一、填空题(本题共 7 小题,每空 1 分,共 20 分)
1、电力电子器件一般工作在____状态。直流斩波电路中最基本的两种电路是___和_____。 2、电力电子器件组成的系统,一般由________、________、 ________三部分组成,由于电路中存在电

压和电流的过冲,往往需添加________。 3、阻感负载的特点是________,在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中,晶闸管 控制角 α 的最大移相范围是________ ,其承受的最大正反向电压均为________,续流二极管承 受的最大反向电压为________(设 U2 为相电压有效值) 。
4、斩波电路有三种控制方式:________、________和________。 5、 改变频率的电路称为 ________ ,变频电路有交交变频电路和 ________ 电路两种形式,前者又称为 ________,后者也称为________。

69

6、把直流电变成交流电的电路称为________,当交流侧有电源时称为________,当交流侧无电源时 称为________。 7、使开关开通前其两端电压为零的开通方式称为_______,它需要靠电路中的_____来完成。从晶闸 管的伏安特性曲线可知,晶闸管具有____________的特性。 二、选择题(本题共 10 小题,每题 2 分,共 20 分)
1、三相全控桥式整流电路中,晶闸管可能承受的反向峰值电压为( A.U2 B. U2 C.2 U2 ) D. ) U2

2、关于单相桥式 PWM 逆变电路,下面说法正确的是(

A、在一个周期内单极性调制时有一个电平,双极性有两个电平 B、在一个周期内单极性调制时有两个电平,双极性有三个电平 C、在一个周期内单极性调制时有三个电平,双极性有两个电平 D、在一个周期内单极性调制时有两个电平,双极性有一个电平 3、电阻性负载三相全控桥式整流电路中,控制角的范围是( A、30°~150° B、0°~120° C、15°~125° ) D、0°~150°

4、采用多重化电压源型逆变器的目的,主要是为( A、减小输出幅值 B、增大输出幅值

) D、减小输出功率

C、减小输出谐波

5、电流型三相桥式逆变电路,120° 导通型,则在任一时刻开关管导通的个数是不同相的上、下桥臂 ( )A、各一只 B、各二只 C、共三只 )。 C、SPWM D、SPAM )。 D、IGBT D、共四只

6、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是( A、PWM B、PAM

7、目前,在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是( A、SCR 8、IGBT 属于( A、电流 B、GTO )控制型元件。 B、电压 C、电阻 )。 C、MOSFET

D、频率

9、变流装置的功率因数总是 ( A、大于 1 B、等于 1

C、小于 1 大于 0 D、为负

70

10、三相半波可控整流电路在换相时,换相重叠角γ 的大小与哪几个参数有关(
A、α 、Id、 XL、U2φ B、α 、Id C、α 、U2 D、α 、U2、XL

)。

三、简答题(本题共 3 小题,每题 5 分,共 15 分) 1、如题图 2-21 所示的单相桥式半控整 象,何为失控,怎样抑制失控?(5 分) 流电路中可能发生 失控 现

2、换流方式各有那几种?各有什么特

点?(5 分)

3、交交变频电路的主要特点和不足是什么?其主要用途是什么?(5 分)

四、作图题(本题共 2 小题,每小题 15 分,共 30 分) 1、如图所示为一个三相桥式电压型逆变电路: (1)结合电路原理图,说明其主要特点; (7 分) (2)当该电路采用 180° 导电方式工作时,试画出 UUN 和 UUV 的电压波形。(8 分)

2、单相半控桥电路,U2=100V,电阻电感负载,R=2Ω ,L 值很大,当??=60°时,画出 ud、id、iVT 的波形。(15 分)

五、计算题(本题共 3 小题,每题 10 分,共 30 分) 1、单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中 R=2Ω ,L 值极大,当 α =30°时,要求: ①作出 ud、id、和 i2 的波形; (4 分)
71

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; (4 分) ③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。(2 分)

2、 三相桥式全控整流电路,U2=100V,带电阻电感负载,R=5Ω ,L 值极大,当 α =60°时, 要求: ①画出 ud、id 和 iVT!的波形; (5 分) ②计算 Ud、Id、IdT 和 IVT。(5 分)

3、在图所示的升压斩波电路中,已知 E=50V,L 值和 C 值极大,R=20Ω ,采用脉宽调制控制 方式,当 T=40μ s,ton=25μ s 时,计算输出电压平均值 Uo,输出电流平均值 Io。

考试试卷( 20 )卷

72

一、填空题(本题共 5 小题,每空 1 分,共 10 分)
1、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________。
2、 三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差________, 当它带阻感

负载时,??的移相范围为________。 3、在有源逆变电路中,当控制角 0<???<??????时,电路工作在________状态;??????????????时,电路 工作在________状态。
4、 逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类,当直流侧是电压源时,称此电路为________,当

直流侧为电流源时, 称此电路为________。
5、 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 ________,实际应用中,采用________来代替上述方法,在计算量大大减小的情况下得到的效

果接近真值。 二、选择题(本题共 10 小题,每题 1 分,共 10 分)
1、三相半波可控整流电路的自然换相点是( )

A.交流相电压的过零点 B.本相相电压与相邻相电压正半周的交点处 C.比三相不控整流电路的自然换相点超前 30°D.比三相不控整流电路的自然换相点滞后 60° 2、三相全控桥式整流电路中,晶闸管可能承受的反向峰值电压为( A.U2 B. U2 C.2 U2 D. ) ) U2

3、已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流(

A、减小至维持电流以下 C、减小至门极触发电流以下

B、减小至擎住电流以下 D、减小至 5A 以下
) 。A、

4、三相全控桥式整流电路带电阻负载,当触发角α =0?时,输出的负载电压平均值为 ( 0.45U2; B、0.9U2; C、1.17U2; D、2.34U2;
).

5、为限制功率晶体管的饱和深度,减少存储时间,恒流驱动电路经常采用( A、du/dt 抑制电路 6、α 为 状态。 B、抗饱和电路 C、di/dt 抑制电路

D、吸收电路

度时,三相半波可控整流电路,电阻性负载输出的电压波形,处于连续和断续的临界

73

A、0 度 7、逆变电路是一种( A、AC/AC

B、60 度 )变换电路。 B、DC/AC

C、30 度

D、120 度,

C、DC/DC )

D、AC/DC

8、采用多重化电压源型逆变器的目的,主要是为( A、减小输出幅值 B、增大输出幅值

C、减小输出谐波

D、减小输出功率

9、功率晶体管的安全工作区由以下 4 条曲线限定:集电极-发射极允许最高击穿电压,集电极最大 允许直流功率线,集电极最大允许电流线和( A、基极最大允许直流功率线 C、临界饱和线 10、在晶闸管触发电路中,改变( A 同步电压 B 控制电压 )

B、基极最大允许电压线 D、二次击穿功率线 )的大小,则输出脉冲产生相位移动,达到移相控制的目的。

C 脉冲变压器变比 D 整流变压器变比电流型三相桥式

三、简答题(本题共 6 小题,每题 5 分,共 30 分) 1、什么是逆变失败?如何防止逆变失败?(5 分)

2、什么是异步调制?什么是同步调制?两者各有何特点?分段同步调制有什么优点?(5 分)

3、什么是软开关?采用软开关技术的目的是什么?(5 分)

4、什么是换相重叠角?换相重叠角是什么原因造成的?(5 分)

5、试说明 IGBT、GTR 和 GTO 各自的优缺点是什么?(5 分)

74

6、简述降压斩波电路的工作原理。(5 分)

四、作图题(本题共 2 小题,每小题 10 分,共 20 分) 1、分析题图 3-15a 所示的电流可逆斩波电路,并结合题图 3-15b 的波形,绘制出各个阶段 电流流通的路径并标明电流方向。

2、在三相半波整流电路中,如果 a 相的触发脉冲消失,试绘出在电阻性负载和电感性负载 下整流电压 ud 的波形。

五、计算题(本题共 2 小题,每小题 15 分,共 30 分) 1、单相桥式半控整流电路带电阻负载工作,设交流电压有效值 U2=100V,控制角???=????rad,负载电
75

阻 Rd=2Ω, L 值极大,试求: ①输出电压的平均值 Ud ; (5 分) ②输出电流有效值 Id (5 分)③作出 ud、id、和 iVT、iD 的波形;(5 分)

2、三相半波可控整流电路,U2=100V,带电阻电感负载,R=5Ω ,L 值极大,当??=60°时,要求:①画 出 ud、id 和 iVT!的波形;(8 分) ②计算 Ud、Id、IdT 和 IVT。 (7 分)

20 套答案
第一套题答案! 一、填空题(共 8 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、空 1 信息电子技术 2、空 1 开关;空 2 开关 3、空 1 载波比;空 2 同步;空 3 分段同步 4、空 1 冲量;空 2 形状 5、空 1 MOSFET;空 2 GTO;空 3 IGBT 6、空 1 ;空 2

7、空 1 有源;空 2 无源 8、空 1 VD1;空 2 V1;空 3 VD2;空 4 V2;空 5 VD1 二、选择题(共 10 小题,前 4 题每题 2 分,其余每题 1 分,共 14 分) 1、 (B) 2、 (D) 3、 (C) 4、 (C) 5、 (D) 6、 (A) 7、 (C) 8、 (B) 9、 (A) 10、 (B)

76

三、简答题(共 3 小题,共 22 分) 1、 分) (7 晶闸管导通的条件是:阳极承受正向电压,处于阻断状态的晶闸管,只有在门极加正向触发电压,才能使其导 通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度,应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流,即擎住电流I L以上。导通后的晶闸管管压降很小。 分) (3 使导通了的晶闸管关断的条件是: 使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值-维持电流IH以下。 其方法有二: (1)减小正向阳极电压至某一最小值以下,或加反向阳极电压; 分) (2 (2)增加负载回路中的电阻。 分) (2 2、 分) (8 (1) 直流侧为电压源或并联大电容,直流侧电压基本无脉动; 分) (2 (2) 输出电压为矩形波,输出电流因负载阻抗不同而不同; 分) (3 (3) 阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道,逆变桥各臂并联反馈二极管。 分) (3 3、 分) (7 (1)外部条件:要有一个能提供逆变能量的直流电源,且极性必须与直流电流方向一致,其电压值要稍大于 Ud; 分) (2 (2)内部条件:变流电路必须工作于 β<90°区域,使直流端电压 Ud 的极性与整流状态时相反,才能把直流功 率逆变成交流功率返送回电网。这两个条件缺一不可。 分) (2 当出现触发脉冲丢失、晶闸管损坏或快速熔断器烧断、电源缺相等原因都会发生逆变失败。当逆变角太小时, 也会发生逆变失败。 分) (3 四、作图题(共 2 小题,每题 12 分,共 24 分) 1、 (12 分) 同步变压器的钟点数为 Y/Y-10,4 晶 闸 管 主电路电压 同 步 电 压 2、 (12 分) VT1 +Uu UsU VT2 -Uw -UsW VT3 +Uv UsV VT4 -Uu -UsU VT5 +Uw UsW VT6 -Uv -UsV

77

五、计算题(共 1 小题,20 分) 1、(1) (a)Ud=0.9U2cosα=0.9×220×cos600=99V (1 分) Id=Ud/R=99/4=24.75A(1 分) I2=Id=24.75A (1 分) IdVT=1800/3600× Id=24.75/2=13.38A(1 分) IVT= (2 分) (b)波形如图 1 所示(3 分) (2) (a)Ud=0.9U2(1+cosα)/2=0.9× 220× (1+cos600)/2=148.5V(1 分) Id=Ud/R=148.5/4=37.13A IdVT=(1800-α)/3600× Id=(1800-600)/3600× 37.13=12.38A(1 分) (1 分) (2 分) IdVD=2α/3600×Id=2×600/3600×37.13=12.38A(1 分)

(2 分) (b)波形如图 2 所示(3 分)

图 1 波形图

图 2 波形图

试卷参考答案及评分标准( 2 卷) 一、填空题: (本题共 6 小题,每空 1 分,共 15 分)

78

1、空 1 2、空 1 3、空 1 4、空 1 5、空 1 6、空 1

GTR;空 2 IGBT 基波电流相移;空 2 电流波形畸变 均压 2~4 交流变直流;空 2 直流变交流;空 3 直流变直流;空 4 交流变交流 V1;空 2 VD1;空 3 V2;空 4 VD2;空 5 第 2

二、选择题: (本题共 11 小题,9,10,11 小题每题 2 分,其余每题 1 分,共 14 分) 1、 (D) 2、 (A) 3、 (B) 4、 (C) 5、 (D) 6、 (B) 7、 (C) 8、 (C) 9、 (D) 10、 (B) 11、 (C) 三、简答题: (本题共 4 小题,共 30 分) 1、 分) (7 答:(1) 直流侧为电压源或并联大电容,直流侧电压基本无脉动; 分) (2 (2) 输出电压为矩形波,输出电流因负载阻抗不同而不同; 分) (3 (3) 阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道,逆变桥各臂并联反馈二极管。 分) (2 2、 分) (8 答:图 a 不合理(1 分) ,电流小于维持电流(2 分) 图 b 不合理(1 分) ,最高电压大于额定电压(1 分) 图 c 合理(1 分) ,电流为 150A 小于 100× 1.57(2 分) 3、 分) (7 答:储存电能升压(3 分) ;保持输出电压稳定(4 分) 。 4、 分) (8 答:出现换相重叠角,整流输出电压平均值 Ud 降低;整流电路的工作状态增多; 分) (2 晶闸管的 di/dt 减小,有利于晶闸管的安全开通; 分) (2 有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的 di/dt; 换相时晶闸管电压出现缺口,产生正的 du/dt,可能使晶闸管误导通,为此必须加吸收电路(2 分) ; 换相使电网电压出现缺口,成为干扰源。 分) (2

四、作图题: (本题共 3 小题,共 26 分) 1、 分) (8

79

2、 (12 分)

3、 分) (6 控 制 电 路 检测电路 主 电 路

驱动电路

五、计算题: (本题共 1 小题,共 15 分) 解:1、∵wL=2πfL=62.8≥10R=10 ∴此为大电感负载,负载端电流波形平直。 分) (3

80

Ud=2.34U2cosα=117V Id=Ud/R=117A

(3 分) (3 分)

I2=

=175.5A。 波形绘制

(3 分) (3 分)

试卷参考答案及评分标准( 3 卷) 课程名称: 电力电子技术 选课课号: 适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 分 一、填空题(本题共 7 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、空 1 GTR;空 2 GTO;空 3 MOSFET;空 4 IGBT;空 5 MOSFET;空 6 GTR。 2、空 1 要有足够的驱动功率;空 2 触发脉冲前沿要陡幅值要高; 空 3 触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。 3、空 1 均流;空 2 串专用均流电抗器。 4、空 1 正弦波;空 2 方波。 5、空 1 180。 6、空 1 增加;空 2 下降。 7、空 1 快速熔断器;空 2 串进线电抗器;空 3 接入直流快速开关; 空 4 控制快速移相使输出电压下降。 二、选择题(本题共 10 小题,每小题 1 分,共 10 分) 1、 (A) 2、 (C) 3、 (B) 4、 (A) 5、 (A) 6、 (D) 7、 (C) 8、 (C) 9、 (B) 10、 (D) 三、判断题(本题共 10 小题,每小题 1 分,共 10 分) 1、 (√) 2、 ) (× 3、 ) (× 4、 ) (× 5、 (√) 6、 ) (× 7、 ) (× 8、 ) (× 9、 ) (× 10、 (√) 四、简答题(本题共 3 小题,共 32 分) 1、 (12 分) 答:对 IGBT、GTR、GTO 和电力 MOSFET 的优缺点的比较如下表: (每格 1.5 分) 器 件 优 点 缺 点 开关速度低于电力 MOSFET,电压, 电流容量不及 GTO 开关速度低,为电流驱动,所需驱动
81

IGBT GTR

开关速度高, 开关损耗小, 具有耐脉冲电流冲击 的能力,通态压降较低,输入阻抗高,为电压驱 动,驱动功率小 耐压高,电流大,开关特性好,通流能力强,饱

和压降低

功率大,驱动电路复杂,存在二次击 穿问题 电流关断增益很小,关断时门极负脉 冲电流大, 开关速度低, 驱动功率大, 驱动电路复杂,开关频率低 电流容量小,耐压低,一般只适用于 功率不超过 10kW 的电力电子装置

GTO 电 力 MOSFE T

电压、电流容量大,适用于大功率场合,具有电 导调制效应,其通流能力很强 开关速度快,输入阻抗高,热稳定性好,所需驱 动功率小且驱动电路简单, 工作频率高, 不存在 二次击穿问题

2、 (10 分) 答:图是带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路,它在中间直流电容两端并联一个由电力晶体管 V0 和能耗电阻 R0 组成的泵升电压限制电路。当泵升电压超过一定数值时,使 V0 导通,把从负载反馈的能量 消耗在 R0 上(5 分) 。其局限性是当负载为交流电动机,并且要求电动机频繁快速加减速时,电路中消耗的能 量较多,能耗电阻 R0 也需要较大功率,反馈的能量都消耗在电阻上,不能得到利用(5 分) 。 3、 (10 分) 答:根据电路中主要的开关元件开通及关断时的电压电流状态,可将软开关电路分为零电压电路和零电流电路 两大类;根据软开关技术发展的历程可将软开关电路分为准谐振电路,零开关 PWM 电路和零转换 PWM 电路 (4 分) 。 准谐振电路: 准谐振电路中电压或电流的波形为正弦波, 电路结构比较简单, 但谐振电压或谐振电流很大, 对器件要求高,只能采用脉冲频率调制控制方式(2 分) 。 零开关 PWM 电路:这类电路中引入辅助开关来控制谐振的开始时刻,使谐振仅发生于开关过程前后,此 电路的电压和电流基本上是方波,开关承受的电压明显降低,电路可以采用开关频率固定的 PWM 控制方式(2 分) 。 零转换 PWM 电路:这类软开关电路还是采用辅助开关控制谐振的开始时刻,所不同的是,谐振电路是与 主开关并联的,输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小,电路在很宽的输入电压范围内并从零负载 到满负载都能工作在软开关状态,无功率的交换被消减到最小(2 分) 。 五、作图题(本题共 1 小题,共 16 分) 每图 4 分

82

六、计算题(本题共 1 小题,共 12 分)

2分 2分 4分 2分 2分

83

试卷参考答案及评分标准( 4 卷) 课程名称: 电力电子技术 选课课号: 适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 分 一、填空(本题共 5 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、空 1 1.57;空 2 157;空 3 1.5—2; 2、空 1 阴;空 2 阳;空 3 60 度;空 4 120; 空 5 两;空 6 阴;空 7 阳;空 8 不在同一桥臂上; 3、空 1 零电压电路;空 2 零电流电路; 4、空 1 减小触发角;空 2 增加整流相数;空 3 采用多组变流装置串联供电; 空 4 设置补偿电容; 5、空 1 0?--150?;空 2 0?--120?;空 3 0?--180?; 二、判断题(本题共 10 小题,每题 1 分,共 10 分) 1、 (√) 2、 (×) 3、 (×) 4、 (×) 5、 (√) ; 6、 (√) 7、 (√) 8、 (√) 9、 (×) 10、 (×) 三、选择题(本题共 10 小题,每题 1 分,共 10 分) 1、 (D) 2、 (C) 3、 (A) 4、 (A) 5、 (B) 6、 (D) 7、 (D) 8、 (C) 9、 (C) 10、 (B) 四、简答题(本题共 4 小题,共 28 分) 1、 分) (8 答:逆变失败指的是:逆变过程中因某种原因使换流失败,该关断的器件末关断,该导通的器件末导通。从而 使逆变桥进入整流状态,造成两电源顺向联接,形成短路。逆变失败后果是严重的,会在逆变桥与逆变电源之 间产生强大的环流,损坏开关器件(4 分) 。产生逆变失败的原因:一是逆变角太小;二是出现触发脉冲丢失; 三是主电路器件损坏;四是电源缺相等(4 分) 。 2、 分) (6 答:储存电能升压(3 分) ;保持输出电压稳定(3 分) 。 3、 分) (7 答:采用整流变压器降压后可以使晶闸管工作在一个合适的电压上,可以使晶闸管的电压定额下降(2 分) ,还 可以使晶闸管工作于小控制角,这有利于减少波形系数,提高晶闸管的利用率,实际上也减少的晶闸管的电流 定额(3 分) ,另外由于控制角小,这对变流装置的功率因素的提高也大为有利(2 分) 。

84

4、 分) (7 答:电阻性负载时,输出电压和输出电流同相位,波形相似,均为正负矩形波(2 分) 。 电感性负载时,输出电压为正负矩形波,输出电流近似为正弦波,相位滞后于输出电压,滞后的角度取决于负 载中电感的大小(3 分) 。 在电路结构上,电感性负载电路,每个开关管必须反向并联续流二级管(2 分) 。 五、作图题(本题共 2 小题,共 14 分) 1、 分) (8 V2 保持接通,V3 交替处于接通、断开状态,形成一个提供负压的降压斩波电路,使电动机工作于反转电动工 作状态(2 分) 。两条电流通路各 3 分。

2、 分) (6

六、计算题(本题共 1 小题,共 18 分) 1、 (18 分) 解: ?L ? 2?fL ? 2 ? 3.14 ? 50 ? 0.2 ? 62.8 (Ω ),而 Rd=4(Ω ),所以 ,ω L>>Rd,按大电感负载情况计算, 三相全控桥式整流电路,相当于最小控制角α min=0° 计算.整流变压器次级相电压 U2(3 分) Ud=2.34U2,,则 U2=220/2.34≈94(V) (2).计算晶闸管电压、电流值,如果电压、电流按裕量系数 2 计算,选择晶闸管(8 分) 晶闸管承受的最大峰电压为

85

UV 1m ? 6U 2 ? 230.35 (V)
按裕量系数 2 计算,则 U=230.25×2=460.5(V),选额定电压 500V 晶闸管。 分) (2

Id ?

U d 220 ? ? 55 R 4 (A)
1 1 I d ? ? 50 ? 16.7 3 3 (A)(3 分)

I V 1 AR ?

IV 1 ?

1 3

I d ? 31.75
(A)



AV 1EAR ?

IV 1 31.75 ? ? 20.2 1.57 1.57 A(3 分)

按裕量系数 2 计算,则 20.2×2=40.4(A),选额定通态平均电流为 50A 的晶闸管。 (3). 计算变压器次级电流有效值 I2(4 分)

I2 ?

2 I d ? 44.9 3 (A)

(4).计算整流变压器次级容量 S2(3 分) S2=3U2I2=3×94×44.9=12661.8(VA)≈12.66(KVA)

试卷参考答案及评分标准( 5 卷) 课程名称: 电力电子技术 选课课号: 适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 分 一、填空题: (本题共 17 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、空 1 螺栓型;空 2 平板型。 2、空 1 1.5~2。 3、空 1 阳极和门极同时承受正向电压。

86

4、空 1 小于。 5、空 1 单向可控导电性。 6、空 1 控制角。 7、空 1 双窄脉冲。 8、空 1 三相半波。 9、空 1 大于 300。 10、空 1 900。 11、空 1 降低。 12、空 1 电网。 13、空 1 反极性。 14、空 1300~350。 15、空 1 fc/fr。 16、空 1 阻容电路。 17、空 1 脉冲宽度调制;空 2 频率调制;空 3 混合调制。 二、选择题: (本题共 10 小题,每小题 1 分,共 10 分) 1、 (C) 2、 (B) 3、 (D) 4、 (A) 5、 (D) 6、 (A) 7、 (A) 8、 (B) 9、 (C) 10、 (C) 三、问答题: (本题共 5 小题,共 25 分) 1、 分) (5 答:(1) 维持晶闸管导通的条件是阳极电流大于维持电流 IH。 分) (2 (2) 要使晶闸管关断,必须去掉阳极正向电压,或者给阳极加反压,或者降低正向阳极电压,使通过晶闸管的 电流小于维持电流 IH。 分) (3 2、 分) (5 答:1)有与通流方向一致的直流电源,电路工作在逆变状态。 分) (3 2)不能实现有源逆变的电路有:半控桥电路,带续流二极管的电路。 分) (2 3、 分) (5 答:直流斩波电路是将直流电源的恒定直流电压通过电力电子器件的开关作用变换为可调直流电压的装置。 (3 分)

U 降压斩波电路的表达式为:

升压斩波电路的表达式为: (1 分) 4、 分) (5 答:1)触发电路输出的脉冲应具有足够大的功率; 分) (1 2)触发电路必须满足主电路的移相要求; 分) (2 3)触发电路必须与主电路保持同步。 分) (2 5、 分) (5 答:在正弦脉冲宽度调制(SPWM)中,把希望输出的波形称作调制信号; 分) (2 而对它进行调制的三角波或锯齿波称为载波信号; 分) (2 载波频率 fc 与调制信号频率 fr 之比,N= fc / fr 称为载波比。 分) (1

? U d ? ?U d t T ? toff T (1 分) U o ? on E? E toff toff
0

?

四、作图题: (本题共 2 小题,每小题 10 分,共 20 分)

87

ud

α=120°

uu 0

uv
ωt2ωt3 ωt1
β=60°

uw

uu
ωt1 Ud E M

(a)

ωt4

uT1 uuv uuw uvw uvu uwu uwv uuv uuw

ωt

(b)

0

1、 五、计算题: (本题共 1 小题,共 15 分)
?6 解:∵ ? Ld ? 314? 0.2 ?10 ? 62.8? >>4Ω

2、
id

(c) 0

VT3

VT1

VT2

VT3

VT1

ωt

∴负载为大电感,流过负载的电流可看为直线(1 分) 1)当α =0 时,输出电压平均值为 220V 由式 U d ? 2.34U 2 COS? 知

U2 ?

220 Ud ? ? 94V 2.34COS ? 2.34 (2 分)
故取额定电压 500V(1 分)

V 2)由题知, U Tn ? 2U TM ? 2 ? 6 ? 94 ? 460 (1 分)
Id ?Ud ? 55A
IT ?



Rd

(1 分)



1 I d ? 31.75A 3 (1 分)

I T ( av ) ? 2

I T ? 40.45 A 1.57 (1 分)

故取额定电流 50A(1 分)

因此,选取晶闸管的型号为 KP50-5(1 分)

I2 ?
3)

2 I d ? 0.816? 55 ? 44.9 A 3 (1 分)

S 2 ? 3U 2 I 2 ? 3 ? 94? 44.9 ? 12.66KV . A (1 分) W 4)∵ Pd ? UI ? 220? 55 ? 12100

12100 COS? ? Pd ? ? 0.956 S 2 12660 ∴ (1 分)
5)当触发脉冲距对应二次相电压波形原点 1200 电度角时,Ud 已为 0。 分) (2

88

六、分析题: (本题共 1 小题,共 10 分) 答:U 相桥臂 VT1、VT4 之间的换流过程如下图示。

1)VT1 稳定导通如图 a,iT1=iA,C1 短路,C4 充电至电压 Ud。 分) (1 2)触发 VT4 换流开始,C4 通过 L4、VT4 放电。如图 b(1 分) 3)Uc1 由零逐渐升到 Ud,如图 c(1 分) 4)换流过程结束,如图 d(1 分) 主要特点: 1)每桥臂导电 180°,同一相上下两臂交替导电,各相开始导电的角度差 120 °(2 分) 2)任一瞬间有三个桥臂同时导通(2 分) 3)每次换流都是在同一相上下两臂之间进行,也称为纵向换流(2 分)

试卷参考答案及评分标准( 6 卷) 课程名称: 电力电子技术 选课课号: 适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 分 一、填空题: (本题共 17 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、空 1 三;空 2 四;空 3 三。 2、空 1 阳极。 3、空 1 阳极电流下降到维持电流以下。 4、空 1141.4A。 5、空 1 阻断。 6、空 1 换相重叠角。 7、空 1 1800。

89

8、空 1 小于 300。 9、空 1 高。 10、空 1 并。 11、空 14.5V。 12、空 1 负载。 13、空 1 电网。 14、空 1 反并联;空 2 交叉连接。 15、空 1 辅助电路。 16、空 1 平均。 17、空 1 移相控制。 二、选择题: (本题共 10 小题,每小题 1 分,共 10 分) 1、 (A) 2、 (D) 3、 (B) 4、 (B) 5、 (C) 6、 (B) 7、 (D) 8、 (C) 9、 (A) 10、 (A) 三、问答题: (本题共 5 小题,共 25 分) 1、 分) (5 答:将交流电通过电力电子器件变换成大小可以调节的直流电的过程称为可控整流。 (3 分) 可控整流主要利用了晶闸管的单向可控导电特性。 分) (2 2、 分) (5 答:1)在逆变电路中,使电源瞬时电压与直流电源 E 顺极性串联,出现很大的短路电流流过晶闸管与负载, 称为逆变失败或逆变颠覆。 分) (3 2)逆变失败的原因主要有:晶闸管损坏;触发电路不可靠或快速熔断器烧断;电源缺相以及逆变角过小。 (2 分) 3、 分) (5 答:输出电压可调范围:0~1.17U2 (2 分) 最大移相范围:900 (1 分) 整流输出平均值 U d ? 1.17U 2 COS? (2 分) 4、 分) (5 答:电流型变频器的直流环节是电感器,而电压型变频器的直流环节是电容器。 分) (3 电压型变频器不能工作于再生制动状态,因为电容两端电压不能跃变。 分) (2 5、 分) (5 答:PWM 控制技术是控制半导体开关元件的导通和关断时间比,即调节脉冲宽度的或周期来控制输出电压的 一种控制技术。 分) (2 用正弦基波电压作为调制电压,对它进行调制的三角波称为载波电压,当正弦基波与三角波相交时,通过比较 二者之间的大小来控制逆变器开关的通断,从而获得一系列等幅不等宽正比于正弦基波电压的矩形波,这就是 正弦脉宽调制方法(SPWM)(3 分) 。

四、作图题: (本题共 2 小题,每小题 10 分,共 20 分) 1、 2、

90

五、计算题: (本题共 1 小题,共 15 分)

V 解:1) U d ? 2.34U 2 COS? ? 2.34X 100X 0.5 ? 117 (2 分)

Id ?Ud

Rd

? 117A

(1 分) (1 分) 故取额定电压 1200V(1 分)

2)由题知,

U

Tn

? ?2 ~ 3? 6 U 2 ? 1078~ 1616 V



IT ?

1 I T ? 64.5 ~ 86.5 A I d ? 67.5 A I T ( av ) ? ?1.5 ~ 2? 3 1.57 (2 分) ∴ (2 分)

故取额定电流 100A

(1 分) 因此,选取晶闸管的型号为 KP100-12(2 分)

I2 ?
3)

2 I d ? 0.816? 117 ? 95.5 A 3 (3 分)

六、分析题: (本题共 1 小题,共 10 分) 答:如图所示为从 VT1 到 VT3 之间的换流过程
VT1 C1 3 VT3 VD3 VT1 VT3 C1 3 VT1 VT3 C1 3 VD3 V W VD2 Id b) VT2 Id c) iU=Id-iV VD1VD3 i U V V W iV VT1 VT3 C1 3 VD1VD3 U V W VD2 VT2 Id

VD1 U

+ V W VD2

+ -

- +

VD1 U

- +

VD2 VT2

Id a)

VT2

d)

图5-16 1)换流前,VT1、VT2 稳定导通,电容 C13(就是 C3 与 C5 串联后再与 C1 并联的等效电容)被充电,左正右 负;如图 a(1 分) 2)触发 VT3 导通,在 C1 充电电压下 VT1 承受反压关断;如图 b(1 分) 3)二极管换流;如图 c(1 分) 4)换相结束。如图 d(1 分) 电路的特点: (1) 直流侧串大电感,相当于电流源(1 分)

91

(2) 交流输出电流为矩形波,输出电压波形和相位因负载不同而不同(1 分) (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(1 分) (4) 电流型逆变电路中,采用半控型器件的电路仍应用较多(1 分) (5) 换流方式有负载换流、强迫换流(1 分) (6) 基本工作方式是 120°导电方式,即每个臂一周期内导电 120°每时刻上下桥臂组各有一个臂导通,横向换 流。 分) (1

试卷参考答案及评分标准( 7 卷) 课程名称: 电力电子技术 适用专业/年级: 考试方式: 闭卷

选课课号: 抽(命)题人: 卷面总分: 100



一、填空题: (本题共 14 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、 控制极 2、 通态平均 3、 反向 控制角 7、单宽脉冲、双窄脉冲

4、 大于

5、 额定电流、 额定电压等级 9、 正 10、

6、

8、共阴极组、共阳极组

2U 2

11、大于 12、触发电路、晶闸管、电源、 300~350 13、电容 14、均压 二、选择题: (本题共 10 小题,每小题 1 分,共 10 分) 1、B 2、B 3、D 4、B 5、A 6、A 7、D 8、C 9、A 10、C 三、问答题: (本题共 5 小题,共 25 分) 1、答:三相全控桥式整流电路采用 6 只晶闸管构成,而三相半控桥式整流电路采用三只晶闸管和三只二极管 构成; 分) (2 三相全控桥可以工作在有源逆变状态,而三相半控桥只能工作在整流状态; 分) (2 三相半控桥可能会出现失控现象,而全控桥不会。 分) (1 2、答:输出电压可调范围:0~1.17U2 (2 分) 最大移相范围:900 (1 分)

92

整流输出平均值 U d ? 1.17U 2 COS? (2 分) 3、答:1)快速熔断器,在流过 6 倍额定电流时熔断时间小于 20ms(2 分) 2)直流快速开关,动作时间只有 2ms(1 分) 3)电流检测和过电流继电器,开关动作几百毫秒。 分) (2 4、答:同步变压器接法为 △/Y-5 接法。 分) (5 5、答:在正弦脉冲宽度调制(SPWM)中,把希望输出的波形称作调制信号,而对它进行调制的三角波或锯 齿波称为载波信号。 分) (3 载波频率 fc 与调制信号频率 fr 之比,N= fc / fr 称为载波比。 分) (2 四、作图题: (本题共 2 小题,每小题 10 分,共 20 分) 1、 2、

五、计算题: (本题共 1 小题,共 15 分) 解:1) U d ? 2.34U 2 COS? ? 2.34X 220X 0.5 ? 257.4V (2 分)

Id ? Ud

Rd

? 64.35A

(1 分)

I 2)
3)

dT

?

1 1 I d ? 3 ? 64.35 ? 21.45 A (2 分) 3

IT ?

1 I d ? 37.15A 3

(2 分)

I2 ?

2 I d ? 0.816? 64.35 ? 52.54A 3 (1 分)

S 2 ? 3U 2 I 2 ? 3 ? 220? 52.54 ? 35.98KV . A (2 分)
六、分析题: (本题共 1 小题,共 10 分) 答:由 180 导电型逆变器的工作原理可知,产生相序为 U、V、W 的三相平衡输出电压,晶闸管应的触发导通 顺序应按 VT 1 ? VT 2 ? VT 3 ? VT 4 ? VT 5 ? VT 6 的顺序; 分) (5
?

93

若使相序反向,则触发导通顺序相反,为 VT 6 ? VT 5 ? VT 4 ? VT 3 ? VT 2 ? VT 1 。 分) (5

试卷参考答案及评分标准( 8 卷) 课程名称: 电力电子技术 选课课号: 适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 分 一、填空题: (本题共 14 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、阳极、阴极、控制极(门极) 2、2~3 3、阳极电压、 正向 电角) 6、 2 U 2 7、600 8、小于 600 9、减小

4、70.7A 10、有源

5、导通角(导 11、顺向 12、

电容换流、电感换流 13、均压 14、同步环节、移相控制环节、脉冲形成与放大环节 二、选择题: (本题共 10 小题,每小题 1 分,共 10 分) 1、A 2、D 3、B 4、A 5、C 6、A 7、B 8、B 9、D 10、B 三、问答题: (本题共 5 小题,每小题 5 分,共 25 分) 1、答:在晶闸管可控整流电路的直流拖动中,当电流断续时,电动机的理想空载转速将抬高;机械特性变软, 即负载电流变化很小也可引起很大的转速变化。 2、答:在三相半波可控整流电路中,如果每只晶闸管采用独立的触发电路,那么控制脉冲出现在自然换流点 以前,电路将停止工作;如果三只晶闸管采用同一个触发电路(对共阴极连接) ,则控制脉冲出现在自然换流 点以前,电路仍然能正常换相,但此时的控制角较大,输出电压较低。 3、答:共阳极组三只晶闸管轮流导通 1200,其顺序是 VT4?VT6?VT2。所以,当 VT4 导通时,两端电压为 零;当 VT6 导通时,VT4 两端电压为线电压 uvu;当 VT2 导通时,VT4 两端电压为线电压 uwu。 4、答:

5、答:功率晶体管(GTR)的安全工作区 SOA 由以下条曲线所限定:最高电压 UceM、集电极最大电流 IcM、最 大耗散功率 PcM 以及二次击穿临界线。 四、作图题: (本题共 2 小题,每小题 10 分,共 20 分)

94

1、

2、

五、计算题: (本题共 1 小题,共 15 分) 解:1)∵ U d ? 1.17U 2 COS? 由题知当 α=0 时,输出电压最大为 15V

U ∴
2)

2

?

1.17COS?

U

d

?

15 ? 12.8V 1.17

COS? ?

U 1.17U
d

?
2

9 ? 0.6 15

所以 α=530

3)因为输出电最大值为 130A,故

IT ?

1 I d ? 75A 3
? ?1.5 ~ 2?

I ∴

I

T

T ( AV )

1.57

? 71.7 ~ 95.6 A
所以取额定电流 100A 所以取额定电压 100V

U

Tn

? ?2 ~ 3? 6 U 2 ? ?2 ~ 3? 6 ? 12.8 ? 62.7 ~ 94V

因此,晶闸管的型号可选为 KP100-1

I2 ?
4)

1 I d ? 0.577? 130 ? 75A 3

S 2 ? 3U 2 I 2 ? 3 ? 12.8 ? 754 ? 2.88KV . A
六、分析题: (本题共 1 小题,共 10 分) 答:图示的有源逆变电路,只要增大 ? 角,就能加快电动机的制动过程,增大电枢电流。因为增大 ? 角后,将 减小逆变电压,提高回路中的电压差,即增大电枢电流。当电枢电流增大后,换相重叠角会加大,但不会造成 逆变失败。

95

试卷参考答案及评分标准( 9 卷) 课程名称: 电力电子技术 选课课号: 适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 分 一、填空题: (本题共 7 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、空 1 雪崩;空 2 上升率 du/dt;空 3 门极触发。 2、空 1 同步;空 2 异步;空 3 分段同步。 3、空 1 20V。 4、空 1 输出平均电压降低;空 2 电压出现缺口; 空 3 di/dt 减少;空 4 整流电路工作状态增多。 5、空 1 器件换流;空 2 电网换流;空 3 负载换流;空 4 强迫换流;空 5 器件换流 6、空 1 过电压;空 2 过电流;空 3 缓冲电路保护。 7、空 1 负载并联续流二极管。 二、选择题: (本题共 10 小题,每小题 1 分,共 10 分) 1、 (B) 2、 (C) 3、 (D) 4、 (B) 5、 (B) 6、 (C) 7、 (B) 8、 (C) 9、 (A) 10、 (D) 三、问答题: (本题共 6 小题,每小题 5 分,共 30 分) 1、 分) (5 答:三相半控桥式整流电路是把全控桥中共阳极组的 3 个晶闸管换成整流二极管,其显著特点是共阴极组元件 必须触发才能换流;共阳极元件总是在自然换流点换流。一周期中仍然换流 6 次,3 次为自然换流,其余 3 次 为触发换流,这是与全控桥根本的区别(3 分) 。改变共阴极组晶闸管的控制角 α,仍可获得 0~2.34U2Φ 的直流 可调电压。三相半控桥式整流电路只需三套触发电路、不需要宽脉冲或双脉冲触发、线路简单经济、调整方便。 电路结构比三相全控桥更简单、经济,而带电阻性负载时性能并不比全控桥差。所以多用在中等容量或不要求 可逆拖动的电力装置中(2 分) 。 2、 分) (5 答:如果令交流调压器中的晶闸管在交流电压自然过零时关断或导通,则称之为晶闸管交流开关(1 分) 。交流 调压器中的晶闸管有两种控制方式:(1)相位控制在电源电压的每一周期,在选定的时刻将负载与电源接通,改 变选定的时刻即可达到调压的目的,即相控方式(2 分) ;(2)通-断控制将晶闸管作为开关,使负载与电源接通 若干周波,然后再断开一定的周波,通过改变通断的时间比达到调压的目的。有全周波连续式和全周波间隔式 两种形式(2 分) 。

96

3、 分) (5 答:在电压型逆变电路中,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馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压与电流的极 性相同时,电流经电路中的可控开关器件流通,而当输出电压与电流极性相反时,由反馈二极管提供电流通道 (3 分) 。在电流型逆变电路中,直流电流极性是一定的,无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直 流侧反馈无功能量时,电流并不反向,依然经电路中的控开关器件流通,因此不需要并联二极管(2 分) 。 4、 分) (5 答:组合变流电路是将某几种基本的变流电路(AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/DC)组合起来,以实现一定新 功能的变流电路(2 分) 。开关电源通常采用交-直-交-直方式组合(1 分) 。由于开关电源采用了工作频率较高 的交流环节,变压器和滤波器都大大减小,因此同等功率条件下其体积和重量都远小于相控整流电源。除此之 外,工作频率的提高还有利于控制性能的提高。由于这些原因,在数百 KW 以下的功率范围内,开关电源正逐 渐取代相控整流电源(2 分) 。 5、 分) (5 答:电压源型变频器:交-直-交变频器中,直流部分采用大电容器滤波,理想情况下直流电压波形为一直线, 可看作是一个内阻为零的电压源,再经逆变器输出交流电压波形;交-交变频器虽无滤波电容器,但是交流电源 系统的阻抗很低。 分)电流源型变频器:交-直-交变频器中采用大电感滤波,其直流电流波形较平直,可看 (2 作是一个电流源;交-交变频器在输出端接有电抗器。 分)两种类型变频器的区别在于滤波器形式的不同, (2 于是在用途上也各不相同:电压源型变频器因电容器上的电压不能突变,所以对电压控制响应慢,对调整型负 载动态响应慢,适于多台电动机同步运行的电源,且无快速加减速的负载;电流型变频器因滤波电感上的电流 不能突变, 虽对负载变化反应慢, 但对系统调速的动态响应灵敏, 因而适于单台变频器配用单台电动机的系统, 可满足快速起动、制动和可逆运行的要求。如果将不可控整流改成可控整流,还可实现电动机的回馈制动。 (1 分) 6、 分) (5 从晶闸管开始承受正向电压起, 到触发脉冲出现时的电角度,称为触发延迟角; 移相触发就是改变晶闸管每周其 导通的起始点即触发延迟角的大小, 达到改变输出电压,功率的目的。 移相触发的主要缺点是使电路中出现包含 高次谐波的缺角正弦波, 在换流时刻会出现缺口―毛刺‖,造成电源电压波形畸变和高频电磁波辐射干扰。大触 发延迟角运行时,功率因数较低(3 分) 。晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称导通角,导通角的最大 值与电路的结构形式和负载性质有关(2 分) 。 四、作图题: (本题 1 小题,共 10 分) 当负载为电阻时,ud 的波形如下: 分) (5

当负载为电感时,ud 的波形如下: 分) (5

97

五、计算题: (本题共 2 小题,每题 15 分,共 30 分) 1、 (15) 解: (1)ud、id 和 i2 的波形如下图: 分) (5

(2)整流输出平均电压 Ud、电流 Id,变压器二次侧电流有效值 I2 分别为 Ud=0.9 U2 cosα=0.9× 100× cos30° =77.97(A)(1 分) Id =(Ud-E)/R=(77.97-60)/2=9(A)(2 分) I2=Id =9(A) (2 分) (3)晶闸管承受的最大反向电压为: U2=100 =141.4(V)

流过每个晶闸管的电流的有效值为: IVT=Id ∕ =6.36(A)

故晶闸管的额定电压为: UN=(2~3)× 141.4=283~424(V) 分) (2 晶闸管的额定电流为: IN=(1.5~2)×6.36∕1.57=6~8(A) 分) (3 晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 2、 (15 分)

98

(5 分)

(5 分)

(5 分)

试卷参考答案及评分标准( 10 卷) 课程名称: 电力电子技术 选课课号: 适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 一、填空题: (本题共 8 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、空 1 答案=(2~4) 。 2、空 1 答案螺栓式;空 2 答案平板式。 3、空 1 答案触发;空 2 答案电源电压过零点。



99

4、空 1 答案浪涌电压;空 2 答案操作过电压;空 3 答案阻容吸收;空 4 答案硒堆;空 5 答案压敏电阻。 5、空 1 答案自然换流;空 2 答案负载换流;空 3 答案强迫换流。 6、空 1 答案最大可关断阳极电流 IATO;空 2 答案电流关断增益

? off

;空 3 答案强擎住电流 IL。

7、空 1 答案交流变直流(整流) ;空 2 答案直流变交流(逆变) ;空 3 答案直流变直流(直流斩波) ;空 4 答案 交流变交流。 8、空 1 答案改变加到负载电路上的直流电压平均值的一种电力电子器件变流装置。 二、选择题: (本题共 5 小题,每小题 2 分,共 10 分) 1、 (B) 2、 (D) 3、 (B) 4、 (B) 5、 (B) 三、问答题: (本题共 6 小题,每小题 5 分,共 30 分) 1、 分) (5 答:在晶闸管阳极——阴极之间加正向电压,门极也加正向电压,产生足够的门极电流 Ig,则晶闸管导通,其 导 通 过 程 叫 触 发 。 关 断 条 件 : 使 流 过 晶 闸 管 的 阳 极 电 流 小 于 维 持 电 流 。 (3 分) 实现关断的方式:1>减小阳极电压。 2>增大负载阻抗。 3>加反向电压。 (2 分) 2、 分) (5 答:晶闸管变流器在逆变运行时,一旦不能正常换相,外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路,或者使 变流器输出的平均电压和直流电动势变成顺向串联,形成很大的短路电流,这种情况叫逆变失败,或叫逆变颠 覆。 造成逆变失败的原因主要有: (2 分) 触发电路工作不可靠。例如脉冲丢失、脉冲延迟等。 晶闸管本身性能不好。在应该阻断期间管子失去阻断能力,或在应该导通时不能导通。 交流电源故障。例如突然断电、缺相或电压过低等。 换相的裕量角过小。主要是对换相重叠角

? 估计不足,使换相的裕量时间小于晶闸管的关断时间。

(3 分) 3、 分) (5 答: (1)触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠通电。 (2 分) (2)触发脉冲应有足够的幅度。 (2 分) (3)不超过门级电压,电流和功率定额,且在可能触发区域之间。 (1 分) 4、 分) (5 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、 分) (5 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

100

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。 分) (2 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、 分) (5 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 30 ? =77.97(V)

101

Id=Ud/R=77.97/2=38.99(A) I2=Id=38.99(A) ③晶闸管承受的最大反向电压为:

(3 分)

2 U2=100 2 =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/ 2 =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

1 ( 2U 1 sin ?t ) ? U 1 ?? 0

?

uo max U 1 ? R Iomax= R
因此最大输出功率为 输出功率为最大输出功率的 80%时,有:

(3 分)

U 12 Pmax=Uomax Iomax= R
此时, Uo= 0.8U 1 又由

sin 2? ? ? ? ? 2? ? Uo=U1
解得

(3 分)

? ? 60.54?
同理,输出功率为最大输出功率的 50%时,有:

102

Uo= 0.5U1 又由

sin 2? ? ? ? ? 2? ? Uo=U1

? ? 90?
3、 (10 分) 解: ①Ud, Id 和 IVT1 的波形如下图:

(4 分)

(5 分) ②Ud、Id、IdT 和 IVT 分别如下 Ud=1.17U2cos ? =1.17×100×cos 60 ? =58.5(V) Id=Ud/R=58.5/5=11.7(A) IdvT=Id/3=11.7/3=3.9(A) IVT=Id/ 3 =6.755(A) 4、 (10 分) 解:①U2=220v 时 (5 分)

103

(1 ? cos ? 1) 2 Ud=0.45U2
2Ud Cosα = 0.45U 2

(1 分)

2 ? 24 ——1= 0.45 ? 220 -1= -0.5

(1 分)

?1

=120°

θ 1=180°-120°=60°

(1 分)

电流平均值

Id=30A

Ud 24 Rd= Rd = 30 ==0.8 ?

(1 分)

电流有效值

U U2 I == Rd == Rd

sin 2? ? ? 2 ? ? 83A 4? 2?

(1 分)

I 83 .4 额定电流 IN ? 1.57 = 1.57 ==53A
额定电压 UN ? Udm= 2U 2 ?

2 ? 220 ? 311 V

(1 分)

1 ? ?? sin 2? ? ? 2? ==0.302 功率因数 Cos == 4?
电源视在功率 U2=60v 时 S1=U2I=220 ? 83.4 ? 18.36 KVA

(1 分) (1 分)

? 2 ? 141 ° IN ? 33.8 A
Cos ? 2 ? 0.71 S2=3.18KVA

UN≥84.2 (2 分)

试卷参考答案及评分标准( 11 卷) 课程名称: 电力电子技术 选课课号: 适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 一、填空题: (本题共 13 小题,每空 1.5 分,共 30 分) 1、空 1 答案半控型器件;空 2 答案全控型器件。 2、空 1 答案正向电压;空 2 答案触发信号。 3、空 1 答案额定电流。 4、空 1 答案 600A;空 2 答案普通晶闸管。



104

5、空 1 控制角ɑ。 6、空 1 答案 0°≤ɑ≤150°。 7、空 1 答案 VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5; 空 2 答案 VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT。 8、空 1 答案将直流电变为交流电的过程。 9、空 1 答案 30°~35°。 10、空 1 答案 0°~120°;空 2 答案 0°~90°;空 3 答案 0°~180°。 11、空 1 答案绝缘珊型可控晶闸管。 12、空 1 答案交流电源异常;空 2 答案逆变角β 太小。

13、空 1 答案

I Ta ?

Im

? ;空 2 答案

IT ?

Im 2 。

二、问答题: (本题共 4 小题,每小题 5 分,共 20 分) 1、 分) (5 答: (1)晶闸管导通的条件是:阳极承受正向电压,处于阻断状态的晶闸管,只有在门极加正向触发电压,才 能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度,应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流,即擎 住电流IL以上。导通后的晶闸管管压降很小。 分) (3 (2)使导通了的晶闸管关断的条件是:使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值-维持电流IH以下。其方 法有二: a、减小正向阳极电压至某一最小值以下,或加反向阳极电压; b、增加负载回路中的电阻。 (2 分) 2、 分) (5 答: (1)单相桥式全控整流电路大电感负载整流输出平均电压为

Ud ?

2 2?

?

? ??

0

2U 2 sin ?.t ?d?.t ? ?

2 2

?

U 2 cos? ? 0.9U 2 cos?

(2 分)

(2)其负载两端并接续流二极管是为了使交流电源电压进入负半周时,由续流二极管续流,使晶闸管关断, 提高整流输出电压的平均值。整流输出平均电压为

U d ? 0.9U d

1 ? cos ? 2

(2 分)

(3)单相桥式半控整流电路接大电感负载,负载两端并接续流二极管的作用是为了避免失控现象的发生,保 证整流电路的安全运行。整流输出平均电压亦为

U d ? 0.9U d

1 ? cos ? 2

(1 分)

3、 分) (5 答: (1)逆变电路必须同时具备下述两个条件才能产生有源逆变: 变流电路直流侧应具有能提供逆变能量的直流电源电势 Ed,其极性应与晶闸管的导电电流方向一致。 (3 分)

105

(2)变流电路输出的直流平均电压 Ud 的极性必须为负(相对于整流时定义的极性) ,以保证与直流电源电势 Ed 构成同极性相连,且满足 Ud<Ed。 (2 分) 4、 分) (5 答:1)整流器。2)逆变器。3)中间直流环节。4)控制电路。 (5 分) 三、计算题: (本题共 1 小题,共 10 分) 1、 分) (6 解: (1)(1)整流输出平均电压

1 Ud= 2?

??

2?

2U 2 sin ? .td (? .t )

1 = 2?

??

?

2U 2 sin ? .td (? .t )

1 ? cos? ? 1 ? cos? ? U2? ? ? 0.45U 2 2 2 ? ? = ? 2
2U d 2 ? 75 ?1 ? ? 1 ? 0.5152 0.45U 2 0.45? 220 cosα =
则 控制角α ≈60° (2)负载电流平均值 导通角θ =π -α =120° (5 分)

Ud Id= R =20(A)
则 R=Ud/Id=75/20=3.75Ω 负载电流有效值 I,即为晶闸管电流有效值 IV1,所以

I=IV1=

1 2?

? 2U 2 ? ? sin ?t ? d ??t ? U 2 ?? ? R ? ? ? = R
?

2

1 ? ?? sin 2? ? 4? 2? =37.6(A)(5 分)

四、作图题: (本题共 3 小题,每小题 10 分,共 30 分) 1、 (10 分)

(1 分)
106

(1 分) (4 分) (4 分) 2、 (10 分)

(1 分)

(3 分) (3 分) (3 分) 3、 (10 分)

(1 分)

(3 分)

(3 分)

107

(3 分)

五、分析题: (本题共 1 小题,共 10 分) 电路中每一个晶闸管导通 1800、关断 1800,换流在各自桥内进行,6 个管子触发导通的次序 依次为 VT1~VT6,触发间隔为 60 度。 (3 分) 第一区间 VT1、 、VT2、VT3 同时导通。 (0.5 分) 第一区间 VT2、VT3 、VT4、同时导通。 (0.5 分) 第一区间 VT3 、VT4、 、VT5 同时导通。 (0.5 分) 第一区间 VT4、VT5 、VT6、同时导通。 (0.5 分) 第一区间 VT5、VT6 、VT1、同时导通。 (0.5 分) 第一区间 VT6、VT1 、VT2、同时导通。 (0.5 分) 循环导通,则在每一向得到按正弦规律变化的电压。改变管子的导通时间和顺序就可一得到 不同频率和电压的三相交流电。 (4 分)

试卷参考答案及评分标准( 12 卷) 课程名称: 电力电子技术 选课课号: 适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 分 一、选择题: (本题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分) 1、 (C) 2、 (B) 3、 (D) 4、 (B) 5、 (B) 6、 (A) 7、 (B) 8、 (A) 9、 (D) 10、 (A) 二、问答题: (本题共 4 小题,共 20 分) 1、 分) (5 答: (1)把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电度角称为控制角。 (2 分) (2)晶闸管一个周期内导通的电角度称为导通角。 (2 分) (3)晶体管的性能与三极管性能差不多,都是在正向压降触发导通,反向截止(1 分) 2、 分) (5 答: (1)将变流器的交流侧接到交流电源上,变流器把直流电逆变为 50HZ 的交流电回送到电网去。 (2 分) (2)条件:外部条件为 EM 稍大于 Ud ,内部条件 a>90°或(β <90°) 在电动机的运动,机车行驶下坡中。 (3 分) 3、 分) (5 答:由逆变可知,晶闸管半控桥式电路及具有续流二极管电路,它们不能输出负电压 Ud 固不能实现有源逆变。 (5 分) 4、 分) (5

108

答:单结晶体管导通后,如果由电源通过电位器加到发射极的电流超过谷点电流单结晶体管就关不了。这时,单 结晶体管只产生一个脉冲,尚能保持晶闸管工作,但是若进一步减小电位器电阻,加大发射极电流,那么在同 步电源的梯形波上升前沿发射极就与基极直通,电容冲不上电,不能发出触发脉冲,晶闸管就全关断了。 (5 分) 三、计算题: (本题共 2 小题,共 18 分) 解:以知 U2=220V,Id=10A,Rd=5Ω ,L=0.2H,Ω l=3.14×0.2=62.8Ω

u d ? u dR ? I d Rd ? 10A ? 5? ? 50V ud u2 ? 50 ? 220 ? 0.227

(2 分) (2 分)

It ? I DR

? ?? 180? ? 90? .I d ? ? 10 ? 5 A 2? 360? ? ?? 180? ? 90? ? .I d ? ? 10 ? 806A 2? 360?

(2 分) (2 分) (2 分)

晶闸管电流有效值 IT=5A,续流二极管的电流有效值 IDR=8.6A

四、作图题: (本题共 3 小题,共 20 分) 1(5 分)

(1 分) (2 分)

(2 分) 2(7 分)

109

(1 分)

(3 分) (3 分)

3(8 分)

(1 分)

(2 分) (2 分) (3 分)

五、分析题: (本题共 1 小题,共 10 分) 换流过程: 1.C3、C5 充电。2.晶闸管换流。3.二极管换流。4.正常运行。 电路中每一个晶闸管导通 1800、关断 1800,换流在各自桥内进行,6 个管子触发导通的次序 依次为 VT1~VT6,触发间隔为 60 度。 (4 分) 第一区间 VT1、 、VT6 同时导通。 (0.5 分) 第二区间 VT1 、VT2、同时导通。 (0.5 分) 第三区间 VT2、VT3 、同时导通。 (0.5 分) 第四区间 VT3 、VT4、同时导通。 (0.5 分) 第五区间 VT4、VT5 、同时导通。 (0.5 分) 第六区间 VT5、VT6、同时导通。 (0.5 分) 循环导通,则在每一向得到按正弦规律变化的电压。改变管子的导通时间和顺序就可一得到 不同频率和电压的三相交流电。 (3 分) 六、分析计算题: (本题共 2 小题,共 20 分) 1(10 分) ①图 a 打斜线部分为 ud 的波形。 (1 分)

② U

d

=

3 2?

??
2 3

??

?
6

2

U 2 sin ? t d( ? t)=0.274 U 2

(3 分)

110

③晶闸管 VT 1 两端电压波形 如图 b 打斜线部分所示。VT 1 、VT 2 、VT 3 均不导通时,VT 1 承受 U 相相电压, 当 VT 1 、VT 2 导通时,VT1 管承受线电压。 分) (3

(3 分) 2(10 分) ①根据晶闸管工作原理分析, 波形

ug

是正弦波, 但半波被 VD 截去, 当它的瞬时值超过晶闸管门极触发电压

U GT

时,晶闸管因承受正向阳极电压而导通,随着电位器阻值的变化,

ug

幅值变化,晶闸管导通的时刻也在发生

改变,达到调光的目的。 (4 分) ②开关 Q 打开时,可以调光;开关 Q 闭合时晶闸管 VT 不导通,灯不亮。用 RP 调节延迟角α 亦即调节输出电 压,控制灯光亮暗。 当 RP 阻值增大时,ug 幅值减小,控制角α 增大,当 RP 增大到某一值,对应的 ug 电压最大值等于门极触发电 压 Ugt 时,α 最大,θ 最小,由图分析,可得出θ min=π/2。VD 的作用是保护门极。当 Q 闭合时,也有极微弱 的 电 流 流 过 灯 泡 , 但 灯 不 会 亮 , 原 因 是 RP 一 般 为 几 百 千 欧 , 所 以 Q 闭 合 , 可 以 认 为 灯 不 亮 。 (6 分)

试卷参考答案及评分标准( 13 卷) 课程名称: 电力电子技术

选课课号:

111

适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 分 一、选择题: (本题共 10 小题,每小题 1 分,共 10 分) 1、 (B) 2、 (D) 3、 (C) 4、 (B) 5、 (B) 6、 (C) 7、 (C) 8、 (C) 二、判断题(正确打√,错误打×)(本题共 8 小题,每小题 1 分,共 8 分) : 1、 (√) 2、 (×) 3、 (×) 4、 (×) 5、 (√) 6、 (×) 7、 (√) 三、问答题: (本题共 2 小题,共 10 分) 1、 分) (6 答: (1)反电动势负载电路中晶闸管的额定电流大一些。因为当控制角为α 时,电阻性负载时,晶闸管的导通 角θ =π -α 。 (1 分) (2)而反电动势式负载时,当α 小于不导电角δ 时,θ =π -2δ ;当α 大于不导电角δ 时,晶闸管的导通角θ =π -α -δ 。 (2 分) (3)所以,反电动势负载时的波形系数 Kf1 大于电阻性负载时的波形系数 Kf2。当负载电流平均值相等的条 件下,反电动势负载时的晶闸管电流的有效值大于电阻性负载时的晶闸管电流的有效值。因此,反电动势负载 晶闸管的额定电流大一些。 (3 分) 2、 分) (4 答: (1)由于变压器漏感和线路电感等因素的影响,晶闸管的换流(换相)不能瞬时完成,均需一定的时间即 换相重叠角γ 所对应的时间。 (2 分) (2)如果逆变角β <γ ,将使换相不能完成,造成逆变失败。 (2 分) 四、计算题: (本题共 2 小题,共 30 分) 1、 (15 分) 解: (1)负载电压

u

L 及负载电流 L

i

波形如图 7-1 图。
2

UL ?
=

1 2?

?

2?

0

u L d (?t ) ?
2

1

?

?? ( 2U 2 sin ?t ) d (?t )
(4 分)
2 L

?

U

2

1 ? ?? sin 2? ? 2? ?

1 PL ? 2? (2)

? ui
0

2?

L L

(?t ) ? U

R

?U

1 (? ? ? ? sin 2? ) ?R 2
2

2

(3 分)

(3)设负载电流有效值为

I

L

,由于它同电源电流相等,因而有功率因数

cos

?=

P ULIL 1 ? ?? ? ? sin 2? ? S U2IL 2? ?

(3 分)

(4)设负载电流不控时的有效值为 I,如果只考虑基波万分,则

s ? i ? ? c o ?t ? b s i n t
1 1 1

(基波)

112

a

1

?

?? i
0

1

2?

L

c o s td (?t ) ? ?

? ??

1

?

2 I s i n t c o s td (?t ) ? ? ?

? ?? ?
?

1

2?

2 I s i n t c o s td (?t ) ? ?

2I (cos2? ? 1) = 2?

b

? 1

?? i
0

1

2?

sin ?td (?t ) ? L

? ??

1

?

2 I sin ?td (?t ) ?
2

? ?? ?
?

1

2?

2 I sin ?td (?t )
2

2I ?2(? ? ? ) ? sin 2? ? = 2?
所以,基波
2

i 可写成
1
2

i=
1

a1 ? b1 sin(?t ? ? )
1

?

1

a ? a r c t( g 1 ) b
1
1

?
基波功率因数为 cos 2、 (15 分)

1

? cos( arctg

a ) ? cos( arctg cos 2? ? 1 ) 2(? ? ? ) ? sin 2? b
1

(5 分)

3X T 解: (1)U d =1.17 U 2 cosα -I d (R T + 2? )

? ? ? ? ? I d X T =[cos ? -cos( ? ? ? )] 2 U 2 sin 3 =[cos60 -cos(60 +10 )]×100V×sin60 =13.7V
3 若 R T =0,则 U d =1.17 U 2 cosα -I d 2? =(41.4-6054)V=34.8V (5 分)
(2)整流输出 U d 波形如图 a 打斜线所示。 (5 分) (3)晶闸管 VT 1 两端电压波形 如图 b 打斜线部分所示。 (5 分)

113

五、计算并画图题: (本题共 1 小题,共 15 分)

(3 分) 当晶闸管 VT 导通时

L

d id ? Rid ? 2U sin ?t dt

当二极管 VD 导通时

L

dit ? Rid ? 0 dt

114

设ω t=α 时,晶闸管的初始电流为

I o ,则
? R ??t ?? ?

id ? I m sin ??t ? ? ? ? I m sin ?? ? ? ?e
其中

??L ?

? Ioe

? R ??t ?? ?

??L ?

0 ? ?t ? ?

Im ?

2U R ? ??L ?
2 2

? ? arctg?

? ?L ? ? ? R ?

(3 分)

如果 ?t ? ? 时所求出的二极管电流的初始值为 I 1 ,则

I1 ? I m sin ? ? I m sin ?? ? ? ?e

? R ?? ?? ?

??L ?

? Ioe

? R ?? ?? ?

??L ?

i 在 ? ? ?t ? 2? ? ? 期间的 d 值为 I 1 ,则
i d 1 ? I 1e
? R ??t ?? ?

??t ?

?t ? 2? ? ? 可求出晶闸管电流的初始值,即
? R ?? ?? ?

Io ?

e 1? e

??L ? ??L ?

? R ?2? ?

I m [sin? ? sin?? ? ? ?e

? R ?? ?? ?

??L ?

]
(3 分)

u d 和 i d 的关系为
Ud ?

ud ? L

di d

dt

? Ri d

1 2?

??

2? ??

u d d ??t ? ?

1 2?

??

2? ??

L

did 1 d ??t ? ? dt 2?

??

2? ??

Rid d ??t ?

当晶闸管导通时,

ud ? 2U sin ?t ,当二极管导通时, u d ? 0 。
ud ? 1 2?

??
?

2U sin ?td ??t ? ?

2 2?

?1 ? cos? ?

(3 分)

1 因为 2?

??

2? ??

L

did ?L id ?2? ?? ? d ??t ? ? did ? i dt 2? ? d ?? ?

?L ?L ?I o ? I o ? ? 0 [id ?2? ? ? ? ? id ?? ?] ? 2? 2?

115



Ud ?

1 2?

??

2? ??

Ri d d ??t ?I d R

输出电流的平均值与 L 无关系。可写作

Id ?

Ud R
? R ?? ?? ?

?id ? I1 ? I 0 ? I1[1 ? e
当 ? L >> R 时,则
? R ?? ?? ?

??L ?

]

e

??L ?

?1
(3 分)

?id ? 0
六、分析并画图题: (本题共 1 小题,共 15 分)

(6 分) VD1~VD4 和 V1 组成同步电压过零检测环节,同步电压 u s 经外接电阻 R1 加到 15,16 端。当 u s 过零时 V1 截止,V2 也随之截止,V3 导通,使下面稳压管 V 击穿(约 3~8V) ,V4 随之导通,并使外接电容 C1 充电到近 似 稳 压 值 。 结 束 时 , 因 同 步 电 压 已 有 数 值 , 故 V1,V2 导 通 , 于 是 V3 , V4 截 止 。 (3 分) 如图所示,3 端电压 U3 持续时间为 C1 充电过程,既 V3 导通和 V 被击穿过程。一旦 V4 截止,C1 经 V6 恒流 放电,形成锯齿波。改变 5 端外接电位器阻值可以改变锯齿波斜率。 V6~V9 组成差分比较器。 加于 V9 基极的控制电压 Uc 与锯齿波电压比较。 Uc 小于锯齿波电压时 V9,V10,V11 当 截止,电源经 R,VD7,V12 基极向 C2 充电到电压值。V12 导通,V13,V14 截止,无输出,9 端为高电位。当 Uc

116

大于锯齿波电压时,V9,V10 导通,12 端电压 U12 出现正跳脉冲, V11 导通。 端电压 U13 近似为零, 13 于是 电 压反向加到 V12 基极,即 10 端电压 U10 负跳变,V12 截止,V13,V14 导通,开始输出脉冲。随后 C2 经电源, R2,V11 迅速放电,并反充电到+1.4V, V12 导通,V13,V14 截止, 输出脉冲结束。在交流电压正负半周,KC05 产生两个脉冲,彼此相隔 1800。从电压零值开始,由 Uc 确定其相位角 a。同步电压 u s 和 3,4,12,13,10, 9 管角电压波形如下图所示。 (6 分)

试卷参考答案及评分标准( 14 卷) 课程名称: 电力电子技术 选课课号: 适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 分 一、选择题: (本题共 16 小题,每小题 1 分,共 16 分) 1、 (B) 2、 (B) 3、 (A) 4、 (B) 5、 (D) 6、 (B) 7、 (C) 8、 (A) 9、 (C) 10、 (A) 11、 (B) 12、 (A) 13、 (D) 14、 (C) 15、 (C) 16、 (B) 三、填空题: (本题共 14 小题,每空 1 分,共 14 分) 1、空 1 答案:大于(或≈(2~4) 。 2、空 1 答案:智能功率集成电路。 3、空 1 答案:小于(或<) 。 4、空 1 答案: U Fm ? 2U 2 。

5、空 1 答案:120°。 6、空 1 答案:下降。 7、空 1 答案:静态均压。 8、空 1 答案:Y 形和形。 9、空 1 答案:储能元件。 10、空 1 答案:同一相。 11、空 1 答案:输出电压基波。 12、空 1 答案: (一个)较大的负电流。 13、空 1 答案:减小存储时间。 14、空 1 答案:快速恢复。 三、问答题: (本题共 6 小题,每空 5 分,共 30 分) 1、 分) (5 答: (1)意义:利用电厂的储能作用来平衡电流的脉动和延长晶闸管的导通时间。 (2)原则:在最小的负载电流时,保证电流连续,即使晶闸管导通角θ =180°。 2、 分) (5 答:

(3 分) (2 分)

117

3、 分) (5 答: (1)横向控制原理。 (1 分) (2)1A 为同步变压器。 (0.5) (3)1B 为同步信发发生器。 (0.5) (4)1C 为移相控制电路。 (1 分) (5)F 为 6 倍频脉冲信号发生器。 (1 分) (6)E 为环形分配器和译码器。 (0.5 分) (7)1D~6D 为脉冲整形与功放电路。 (0.5 分) 4、 分) (5 答:设 ur 为正弦调制 ,uc 为负向三角形载波,在 ur 的负半周,关断 V31、V34、使 V32 始终受控导通,只 控制 V33。在 ur<uc 时,控制 V33 导通,输出电压 u0 为-Ud,在 ur<uc 时,使 V33 关断,输出电压为 OV。 (5 分) 5、 分) (5 答: (1)改变导通比 Kt 即可改变直流平均输出电压 U0 又可改变负载上消耗功率的大小,这就是斩波电路的直 流调压和调功原理。 (1 分) (2)降压斩波电路 U 0=K t ? U d 。 (2 分)

U0 ?
(3)升压斩波电路

Ud 1- Kt 。

(2 分)

6、 分) (5 答: (1)V12 为换相辅助晶闸管。 (1 分) (2)L1、C、V22 构成换相单方向半周期谐振电路,C 为换相电容 V22 为单方向振荡限制二极管。 (2 分) (3)V11 承受反压时间由 C、L 和 R 决定。 (2 分) 四、计算题: (本题共 4 小题,每小题 10 分,共 40 分) 1、 (10 分)

118

解: (1)波形 ud(2 分) ,iv11

(2 分)

(2)

I v1 ?

? - ? min I d ? 12.9A (3分) 2?
? - ? min ? I d ? 8.3A (3分) 2?

(3)

I V2AR =

2、 (10 分) 解: (1) ?L=2?fL ? 6.28 ? 300 ? 0.2 ? 376 .8? (1 分)

(2)>>R,可视为大电感负载。 (1 分) (3)Ud 的波形图见电力电子变流技术教材图 3-13。 (2 分)

(4)

Ud ?

3 6

?

U 2cos? ? 2.34U 2cos? (2分)

? (5) ? 2.34?100? cos75 ? 60.56V (1分)

Ud R 60.56    ? ? 60.56A (1分) 1 (6) Id ?

(5)变压器二次电流的有效值 I2

I 2=

2 I d ? 0.816I d 3 =0.816? 60.56 ? 49.42A

(2分)

3、 (10 分) 解: (1)ud (2 分) (2)Iv12 (2 分) (3)

U d ? -0.9U 2 cos? ? -99 V)  ( 分) ( 2

119

(4)

Id

U d-E d ? 51(A) (2分) R

Iv12?
(5)

1 I d ? 36.1(A) (2分) 2

4、 (10 分) 解: (1)

U d ? I d R ? ? -257.4V
Ud ? 0.5 - 2.34U 2

(3 分)

cos? ?

(2)

? ? 60?
2 I d ? 36.9A 3

(3 分)

(3)

I 2=

(2 分)

S 2 ? 3U2 I 2 ? 24354 (VA)
(4)

? 24.35(KVA)

(2 分)

试卷参考答案及评分标准( 15 卷) 课程名称: 电力电子技术

选课课号:

120

适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 分 一、填空题: (本题共 11 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、大于 2、2~3 3、电压;脉冲 4、流过电感的电流不能发生突变;1800 5、120°;90° 6、晶体管;脉冲的形成与放大;锯齿波的形成和脉冲移相;同步环节 7、降压斩波电路;升压斩波电路 8、小于等于 600 9、降低 10、电压型;电流型 11、零电压开通;谐振 二、选择题: (本题共 10 小题,每小题 1 分,共 10 分) C D C C CABACA 三、问答题: (本题共 5 小题,共 25 分) 简答题(共 5 小题,共 25 分) 1、答:三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性,所得的 PWM 波形在半个周期中也只在 单极性范围内变化,称为单极性 PWM 控制方式。 分) (2 三角波载波始终是有正有负为双极性的, 所得的 PWM 波形在半个周期中有正、 有负, 则称之为双极性 PWM 控制方式。 分) (1 三相桥式 PWM 型逆变电路中,输出相电压有两种电平:0.5Ud 和-0.5 Ud。输出线电压有三种电平 Ud、0、 - Ud。 分) (2 2、答:单相桥式全控整流电路,当负载为电阻负载时,要求的晶闸管移相范围是 0 ~ 180?,当负载为电感负载 时,要求的晶闸管移相范围是 0 ~ 90?。 分) (2 三相桥式全控整流电路,当负载为电阻负载时,要求的晶闸管移相范围是 0 ~ 120?,当负载为电感负载时, 要求的晶闸管移相范围是 0 ~ 90?。 分) (3 3、答:在三相交交变频电路中采用梯形波控制的好处是可以改善输入功率因数。 分) (2 因为梯形波的主要谐波成分是三次谐波,在线电压中,三次谐波相互抵消,结果线电压仍为正弦波。在这 种控制方式中,因为桥式电路能够较长时间工作在高输出电压区域(对应梯形波的平顶区) 角较小,因此输 ,? 入功率因数可提高 15%左右。 分) (3 4、答:换流方式有 4 种: 器件换流:利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。 分) (1 电网换流:由电网提供换流电压,只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。 分) (1 负载换流:由负载提供换流电压,当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时,可实现负载换流。 (1 分) 强迫换流:设置附加换流电路,给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容 上的能量实现,也称电容换流。 分) (1 晶闸管电路不能用器件换流,根据电路形式采用电网换流、负载换流和强迫换流 3 种方式。 分) (1 5、答:假设电路中电感 L 值很大,电容 C 值也很大。当 V 处于通态时,电源 E 向电感 L 充电,充电电流基本 恒定为 I1,同时电容 C 上的电压向负载 R 供电,因 C 值很大,基本保持输出电压为恒值 Uo。设 V 处于通态的 时间为 ton, 此阶段电感 L 上积蓄的能量为

EI1ton 。当 V 处于断态时 E 和 L 共同向电容 C 充电并向负载 R 提供

121

能量。设 V 处于断态的时间为 toff,则在此期间电感 L 释放的能量为 个周期 T 中电感 L 积蓄的能量与释放的能量相等,即:

?Uo ? E ?I1toff 。当电路工作于稳态时,一

EI1ton ? ?U o ? E ?I1toff (3 分)
化简得:

Uo ?

ton ? toff T E? E toff toff (1 分)

式中的

T / toff ? 1 ,输出电压高于电源电压,故称该电路为升压斩波电路。 分) (1

四、作图题: (本题共 2 小题,每小题 10 分,共 20 分) 1、

2、

五、计算题: (本题共 1 小题,共 15 分) ①ud、id、和 i2 的波形如下图: 分) (2

122

u2 O ud ?

?t

?
O id O i2 O

? Id

?t

?t

?

Id

?t

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=0.9 U2 cosα =0.9×100×cos30°=77.97(V) 分) (2 Id=Ud /R=77.97/2=38.99(A) 分) (1 I2=Id =38.99(A) 分) (1 ③晶闸管承受的最大反向电压为:

2 U2=100 2 =141.4(V) 分) (1
考虑安全裕量,晶闸管的额定电压为: UN=(2~3)×141.4=283~424(V) 分) (1 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∕ 2 =27.57(A) 分) (1 晶闸管的额定电流为: IN=(1.5~2)×27.57∕1.57=26~35(A) 分) (1

试卷参考答案及评分标准( 16 卷) 课程名称: 电力电子技术 选课课号: 适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 分 一、填空题(共 8 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、开关 2、控制电路;驱动电路;主电路;保护电路 3、电流驱动;电压驱动 4、脉冲宽度调制;频率调制;混合型 5、零电压开通;谐振 6、串联;并联 7、单级性调制电路

123

8、600; 两 9、逆变;有源逆变;无源逆变形 二、选择题(共 10 小题,每题 2 分,共 20 分) 1. A 2. D 3. C 4. D 5. B 6. C 7. C 8. C 9. A 10. A 三、简答题(共 5 小题,共 25 分) 1、晶闸管导通的条件是:阳极承受正向电压,处于阻断状态的晶闸管,只有在门极加正向触发电压,才能使 其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度,应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流,即擎住电 流IL以上。导通后的晶闸管管压降很小。 使导通了的晶闸管关断的条件是: 使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值-维持电流IH以下。 其方法有二: (1)减小正向阳极电压至某一最小值以下,或加反向阳极电压; (2)增加负载回路中的电阻。 2、答:三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法,a、b 两相之间换相的的自然换相点不是同一点。它们 在相位上相差 180°。 3、答:条件有二: ①直流侧要有电动势,其极性须和晶闸管的导通方向一致,其值应大于变流电路直流侧的平均电压; ②要求晶闸管的控制角α >π /2,使 Ud 为负值。 4、答:单相桥式全控整流电路,当负载为电阻负载时,要求的晶闸管移相范围是 0~180°,当负载为电感负 载时,要求的晶闸管移相范围是 0~90°。 三相桥式全控整流电路,当负载为电阻负载时,要求的晶闸管移相范围是 0~120°,当负载为电感负载 时,要求的晶闸管移相范围是 0~90°。 5、答:多相多重斩波电路因在电源与负载间接入了多个结构相同的基本斩波电路,使得输入电源电流和输出 负载电流的脉动次数增加、 脉动幅度减小, 对输入和输出电流滤波更容易,滤波电感减小。 此外,多相多重斩波电路还具有备用功能,各斩波单元之间互为备用,总体可靠性提高。 四、作图题(共 2 小题,每题 10 分,共 20 分) 1、解:

2、解:

124

五、计算题(共 1 小题,15 分) 1、解:①ud、id 和 i2 的波形如下图:
u2 O ud ?

?t

?
O id O i2 O Id Id ? Id

?t

?t

? ?t

②整流输出平均电压 Ud、电流 Id,变压器二次侧电流有效值 I2 分别为 Ud=0.9 U2 cosα =0.9×100×cos30° =77.97(A) Id =(Ud-E)/R=(77.97-60)/2=9(A) I2=Id =9(A) ③晶闸管承受的最大反向电压为:

2 U2=100 2 =141.4(V)
流过每个晶闸管的电流的有效值为: IVT=Id ∕ 2 =6.36(A) 故晶闸管的额定电压为:

125

UN=(2~3)×141.4=283~424(V) 晶闸管的额定电流为: IN=(1.5~2)×6.36∕1.57=6~8(A)

试卷参考答案及评分标准( 17 卷) 课程名称: 电力电子技术 选课课号: 适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 分 一、填空题: (本题共 17 小题,每空 1 分,共 20 分) 1、额定电流;发热效应。2、电感;电容。3、不可控;半可控;全可控。4、24。5、<;>。 二、选择题: (本题共 10 小题,每小题 1 分,共 10 分) 1、 (A) 2、 (C) 3、 (B) 4、 (D) 5、 (D) 6、 (D) 7、 (C) 8、 (A) 9、 (A) 10、 (D) 三、问答题: (本题共 4 小题,共 20 分) 1、答:换流(commutation)指电力电子电路中支路间电流的转移。 换流方式可分为: ① 电网换流:换流电压取自交流电网。② 负载换流:换流电压取自呈容性的负载端电压。③ 器件换流: 利用全控型器件的自关断能力进行换流。④ 强迫换流:换流电压由附加的独立电路产生。 2、答:在正弦脉冲宽度调制(SPWM)中,把希望输出的波形称作调制信号; 分) (2 而对它进行调制的三角波或锯齿波称为载波信号; 分) (2 载波频率 fc 与调制信号频率 fr 之比,N= fc / fr 称为载波比。 分) (1 3、答:它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为 PWM 波形,通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的 宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整 PWM 的周期、PWM 的占空比而达到控制电流的目的。 4、 答: 软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一, 它应用谐振的原理, 使开关器件中的电流(或电 压) 按正弦或准正弦规律变化。当电流自然过零时, 使器件关断(或电压为零时, 使器件开通) , 从而减少开关损 耗。它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题, 而且还能解决由硬开关引起的 EMI 等问题。 四、作图题: (本题共 2 小题,每小题 10 分,共 20 分)

126

1、

UVT2

O

?t

2、

127

五、计算题: (本题共 2 小题,共 20 分) 1. 解:∵ 负载为大电感 ∴ 流过负载的电流可看为直线(1 分) 1)当α =0 时,输出电压平均值为 220V 由式 U d ? 2.34U 2 COS? 知

U2 ?

220 Ud ? ? 94V 2.34COS ? 2.34 (2 分)
故取额定电压 500V(1 分)

V 2)由题知, U Tn ? 2U TM ? 2 ? 6 ? 94 ? 460 (1 分)
Id ?Ud ? 55A
IT ?



Rd

(1 分)



1 I d ? 31.75A 3 (1 分)

I T ( av ) ? 2

I T ? 40.45 A 1.57 (1 分)

故取额定电流 50A(1 分)

因此,选取晶闸管的型号为 KP50-5(1 分)

I2 ?
3) 2. 解:

2 I d ? 0.816? 55 ? 44.9 A 3 (1 分)

?K f ? I TAV ? ? 1.57? I d ? 70.7 A ? ? 1) ?K f ? I TAV ? ? 1.57? I d ? 44.9 A ? ? 2) ?K f ? I TAV ? ? 1.57? I d ? 55.09A ? ? 3)
六、分析题: (本题共 2 小题,共 20 分) 1. 解:∵ 有 300R-C 滤波环节

128

∴ 同步变压器接线为 Y/Y4-10 △/Y-11 Uab Y/Y-10 Uab UAB

Uab △/Y-5

2. 解:

129

UAO

UBO

wt

wt

UCO wt

UAB

wt

试卷参考答案及评分标准( 18 卷) 课程名称: 电力电子技术 选课课号: 适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 一、填空题: (本题共 7 小题,每空 1 分,共 10 分)



130

1、陡峭。 2、Kf 波形系数。 3、双脉冲、宽脉冲 4、 φ <а <1800 5、阳极电压超过额定值。 6、 电子学、电力学、控制理论。 7、600。 8、空 1 三相半波。 9、空 1 大于 300。 10、空 1 900。 11、空 1 降低。 12、空 1 电网。 13、空 1 反极性。 14、空 1300~350。 15、空 1 fc/fr。 16、空 1 阻容电路。 17、空 1 脉冲宽度调制;空 2 频率调制;空 3 混合调制。 二、选择题: (本题共 10 小题,每小题 1 分,共 10 分) 1、 (D) 2、 (A) 3、 (C) 4、 (D) 5、 (D) 6、 (B) 7、 (D) 8、 (B) 9、 (B) 10、 (C) 三、问答题: (本题共 5 小题,共 25 分) 1、 分) (5 答:(1) 发电路输出的脉冲应具有足够大的功率; (2) 触发电路必须满足主电路的移相要求; (3) 触发电路必须与主电路保持同步。 2、 分) (5 答:1) 在环境温度小于 40℃和标准散热及全导通的条件下, 晶闸管可以连续导通的工频正弦半波电流平均值 称为通态平均电流 IV(AV)或正向平均电流,通常所说晶闸管是多少安就是指这个电流。 2)在室温且控制极开路时,维持晶闸管继续导通的最小电流称为维持电流 IH。 3)给晶闸管门极加上触发电压,当元件刚从阻断状态转为导通状态时就撤除触发电压,此时元件维持导通所 需要的最小阳极电流称为掣住电流 IL。 3、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由 BJT(双极型三极管)和 MOS(绝缘栅型场 效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有 MOSFET 的高输入阻抗和 GTR 的低导通压降两方 面的优点。GTR 饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET 驱动功率很小,开关速度快,但导通压 降大,载流密度小。IGBT 综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。 4、答: 1)20A、28.36A 2)13.33A、23.12A 四、作图题: (本题共 2 小题,每小题 10 分,共 20 分) 1、

131

uVT2

2、

u

2

??

u =30° a

u

b

u

c

O u

?t

G

O u

?t ?t ?t

d

i

O
VT1

1

u

O
VT1

?t
u
ac

O u
a

?t
u
ac

b 五、计算题: (本题共 2 小题,共 20 分)
?6 1. 解:∵ ? Ld ? 314? 0.2 ?10 ? 62.8? >>4Ω

∴负载为大电感,流过负载的电流可看为直线(1 分) 1)当α =0 时,输出电压平均值为 220V

132

U2 由式 U d ? 2.34U 2 COS? 知

?

220 Ud ? ? 94V 2.34COS ? 2.34 (2 分)
故取额定电压 500V(1 分)

V 2)由题知, U Tn ? 2U TM ? 2 ? 6 ? 94 ? 460 (1 分)
Id ?Ud ? 55A
IT ?



Rd

(1 分)



1 I d ? 31.75A 3 (1 分)

I T ( av ) ? 2

I T ? 40.45 A 1.57 (1 分)

故取额定电流 50A(1 分)

因此,选取晶闸管的型号为 KP50-5(1 分)

I2 ?
3) 2. 解:

2 I d ? 0.816? 55 ? 44.9 A 3 (1 分)

?K f ? I TAV ? ? 1.57? I d ? 141.4 A ? ? 1) ?K f ? I TAV ? ? 1.57? I d ? 89.8 A ? ? 2) ?K f ? I TAV ? ? 1.57? I d ? 110.18A ? ? 3)
六、分析题: (本题共 2 小题,共 20 分) 1. 解:∵ 有 600R-C 滤波环节 ∴ 同步变压器接线为 Y/Y5-11 △/Y-11 Uab UAB Uab

Uab △/Y-5

133

2.解: UAO

UBO

wt

wt UCO

wt UAB

wt

134

试卷参考答案及评分标准( 19 卷) 课程名称: 电力电子技术 选课课号: 适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 分 一、填空题: (本题共 7 小题,每题 1 分,共 20 分) 1、开关、降压斩波电路、升压斩波电路。 2、主电路、控制电路、驱动电路。 3、电感对电流变化有抗拒作用,使得流过电感的电流不发生突变。180?、U2 的最大值、U2 的最大值。 4、脉冲宽度调制、频率调制、混合型调制。 5、变频电路、交直交变频、直接变换、间接变换 6、逆变;有源逆变;无源逆变形 7、零电压开通;谐振 二、选择题: (本题共 10 小题,每题 2 分,共 20 分) 1. D 2. C 3. B 4. C 5. A 6. C 7. D 8. B 9. C 10. A 三、简答题: (本题共 3 小题,每题 5 分,共 15 分) 1、当 a 突然增大至 180?或触发脉冲丢失时,会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况,这使 ud 成为正弦半波,其平均值保持恒定,称为失控。 增加续流二极管 VDR 时,续流过程由 VDR 完成,避免了失控的现象。续流期间导电回路中只有一个管压降, 有利于降低损耗。 2、器件换流是利用全控型器件的自关断能力进行换流。 电网换流是将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需要器件具有门极可关断能力,但不适 用于没有交流电网的无源逆变电路。 负载换流是由负载提供换流电压的换流方式。 强迫换流是设置附加的换流电路,给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流的换流方式称为强迫换流。 3、效率较高(一次变流) 、可方便地实现四象限工作、低频输出波形接近正弦波接线复杂,采用三相桥式电路 的三相交交变频器至少要用 36 只晶闸管。受电网频率和变流电路脉波数的限制,输出频率较低。输入功率因 数较低。输入电流谐波含量大,频谱复杂。 主要用于 500kW 或 1000kW 以上的大功率、低转速的交流调速电路中。目前已在轧机主传动装置、鼓风机、 矿石破碎机、球磨机、卷扬机等场合应用。 既可用于异步电动机,也可用于同步电动机传动。 四、作图题: (本题共 2 小题,每题 15 分,共 30 分) 1、(1)每桥臂导电 180°,同一相上下两臂交替导电,各相开始导电的角度差 120 °。任一瞬间有三个桥臂同 时导通。每次换流都是在同一相上下两臂之间进行,也称为纵向换流。 (2)

135

2、

U2

O ud

?t ? ?t ?t
Id Id

O Id
IVT1 O IVT2

Id Id ?? ?

O O

?t ?t

?

???

五、计算题: (本题共 3 小题,每题 10 分,共 30 分) 1、①

136

2

O u
d

?t

O i i I
d d

?t

O
V

1,4

I

?t
d

iT
T

O
2,3

V

I I I
d d

?t
d

O i O

?t ?t ?t

2

u

V 1,4 T

O b)

② Ud=77.85 伏 Id=38.9 安 I2=38.9 安 ③ 晶闸管的额定电压 234 伏 晶闸管的额定电流 17.5 安 2、解:①ud、id 和 iVT1 的波形如下图:

②Ud、Id、IdT 和 IVT 分别如下 Ud=2.34U2cosa=2.34×100×cos60°=117(V) Id=Ud∕R=117∕5=23.4(A) IDVT=Id∕3=23.4∕3=7.8(A) IVT=Id∕ 3=23.4∕ 3=13.51(A) 3、假设 L 和 C 值很大。V 处于通态时,电源 E 向电感 L 充电,电流恒定 I1,电容 C 向负载 R 供电,输出电 压 Uo 恒定。V 处于断态时,电源 E 和电感 L 同时向电容 C 充电,并向负载提供能量。设 V 通态的时间为 ton, 此阶段 L 上积蓄的能量为,设 V 断态的时间为 toff,则此期间电感 L 释放能量为,稳态时,一个周期 T 中 L 积蓄能量与释放能量相等,

137

Uo ?

ton ? toff T E? E toff toff
Uo=80 伏 Io= 4 安

试卷参考答案及评分标准( 20 卷) 课程名称: 电力电子技术 选课课号: 适用专业/年级: 抽(命)题人: 考试方式: 闭卷 卷面总分: 100 分 一、填空题: (本题共 5 小题,每题 2 分,共 10 分) 1、通态损耗、开关损耗、 2、1200、900 3、整流、逆变 4、电压型、电流型 5、自然采样法、规则采样法 二、选择题(共 10 小题,每题 1 分,共 10 分) 1. B 2. D 3. A 4. D 5. B 6. C 7. B 8. C 9. B 10. B 三 简答题: (本题共 3 小题,每题 5 分,共 15 分) 1、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。采用最小逆变角β min 防止逆变失败。 2、载波信号和调制信号不同步的调制方式,是异步调制。载波信号和调制信号保持同步的调制方式,当变频 时使载波与信号波保持同步,即 N 等于常数,是同步调制。 异步调制的特点是当 fr 较低时,N 较大,一周期内脉冲数较多,脉冲不对称产生的不利影响都较小;当 fr 增高 时,N 减小,一周期内的脉冲数减少,PWM 脉冲不对称的影响就变大。 同步调制的特点是使一相的 PWM 波正负半周镜对称,N 为奇数。

138

分段同步调制——异步调制和同步调制的综合应用。在低频输出时采用异步调制方式,高频输出时切换到同步 调制方式,这样把两者的优点结合起来,和分段同步方式效果接近。 3、通过在电路中增加小电感、小电容等谐振元件,在开关过程中实现零电压开通,零电流关断,消除电压、 电流的重叠。降低开关损耗和开关噪声,这样的电路称为软开关电路,具有该开关过程的开关称为软开关,目 的是进一步提高开关频率和减少损耗。 4、在三相整流电路中,由于换相过程持续的时间电角度,称为换相重叠角。由于变压器漏抗对电路的影响, 造成换流电路中的电流不能发生突变引起的换相重叠角。 5、解:对 IGBT、GTR 和 GTO 的优缺点的比较如下表:

6、简述图 3-1a 所示的降压斩波电路工作原理。 答:降压斩波器的原理是:在一个控制周期中,让 V 导通一段时间 ton,由电源 E 向 L、R、M 供电,在此 期间,uo=E。然后使 V 关断一段时间 toff,此时电感 L 通过二极管 VD 向 R 和 M 供电,uo=0。一个周期

U0 ?
内的平均电压

t on ?E t on ? t off

。输出电压小于电源电压,起到降压的作用。

四、作图题: (本题共 2 小题,每题 10 分,共 20 分) 1、解:电流可逆斩波电路中,V1 和 VD1 构成降压斩波电路,由电源向直流电动机供电,电动机为电动运行, 工作于第 1 象限;V2 和 VD2 构成升压斩波电路,把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源,使电动机作 再生制动运行,工作于第 2 象限。 图 3-7b 中,各阶段器件导通情况及电流路径等如下: V 导通,电源向负载供电:

V1 关断,VD1 续流:

139

V2 导通,L 上蓄能:

V2 关断,VD2 导通,向电源回馈能量

2、解:ud 的波形如下:

五、计算题 1、解:ud、id、iVT、iD 的波形如下图:

140

负载电压的平均值为: 负载电流的平均值为:Id=Ud∕R=67.52∕2=33.75(A)

流过晶闸管 VT1、VT2 的电流有效值为:

流过二极管 VD3、VD4 的电流有效值为: 2、解:①ud、id 和 iVT1 的波形如下图:

141

②Ud、Id、IdT 和 IVT 分别如下 Ud=1.17U2cosa=1.17×100×cos60°=58.5(V) Id=Ud∕R=58.5∕5=11.7(A) IdVT=Id∕3=11.7∕3=3.9(A) IVT=Id∕ 3=6.755(A)

142


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