电力电子技术习题.docx

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1、电力电子技术习题一、填空题 1、晶闸管是三端器件，三个引出电极分别是：_极、_极和_极。 2、晶闸管一旦导通，门极就失去了控制作用，故晶闸管为_ 器件。能保持晶闸管导通的最小电流称为_。 3、逆变电路的负载如果接到电源，则称为_ _逆变，如果接到负载，则称为_ 逆变。 4、在GTR和IGBT两种自关断器件中，属于电压驱动的器件是_，属于电流驱动的器件是_。 5、电力电子电路中为了实现主电路与控制电路的隔离，常采用的隔离方法有_隔离和_隔离。 6、为了使电力晶体管安全、可靠地运行，驱动电路和主电路应该实行_。 7、把交流电能转换成直流电能称整流，把一种直流电能转换成另一种直流电能称_，而把直流电

2、能转换成交流电能称_。 8、可关断晶闸管的电流关断增益off 的定义式为off=_，其值越_越好。 9、单相半波可控整流电路中，控制角的最大移相范围是_。 10、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_。 晶闸管对触发脉冲的要求是 、 和 。 1、请在正确的空格内标出下面元件的简称： 电力晶体管 ；可关断晶闸管 ；功率场效应晶体管 ；绝缘栅双极型晶体管 ；IGBT是 和 的复合管。 5、型号为KS100-8的元件表示 晶闸管、它的额定电压为 伏、额定有效电流为 安。 6、180导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_ 上的上、下

3、二个元件之间进行；而120导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_ 上的元件之间进行的。 7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会 、正反向漏电流会 ；当温度升高时，晶闸管的触发电流会 、正反向漏电流会 。 8、 在有环流逆变系统中，环流指的是只流经 、 而不流经 的电流。环流可在电路中加 来限制。为了减小环流一般采控用控制角 的工作方式。 9、常用的过电流保护措施有 、 、 、 。 2、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 。三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 。 3、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用 触发；二是用 触发。 5、异步电

4、动机变频调速时，对定子频率的控制方式有 、 、 、 。 6、软开关电路种类很多，大致可分成 电路、 电路两大类。 7、变流电路常用的换流方式有 、 、 、 四种。 8、逆变器环流指的是只流经 、 而不流经 的电流，环流可在电路中加 来限制。 9、提高变流置的功率因数的常用方法有 、 、 。 10、绝缘栅双极型晶体管是以 作为栅极，以 作为发射极与集电极复合而成。 驱动， IGBT用 驱动，MOSFET用 驱动，开关损耗从大到小的排列顺序为 GTRIGBT ，开关频率从高到低的排列顺序为 。 二、选择题 1、晶闸管不具有自关断能力，常称为( ) A.全控型器件 B.半控型器件 C.触发型器件 D

5、.自然型器件 2、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.有源逆变器 B.A/D变换器 C.D/A 变换器 D.无源逆变器 3、功率晶体管的安全工作区由几条曲线所限定 A.3 条 B.2条 C.5 条 D.4条 4、触发电路中的触发信号应具有。 A.足够大的触发功率 B.足够小的触发功率 C.尽可能缓的前沿 D.尽可能窄的宽度 5、晶闸管变流器主电路要求触发电路的触发脉冲前沿要求( ) A.应缓慢上升 B.不要太大 C.尽可能陡 D.有较大负电流 6、单相半控桥，带大电感负载，直流侧并联续流管的主要作用是。 A防止失控现象 B减小输出电压的脉动 D直流侧过电压保护 C减小输出电

6、流的脉动 7、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 8、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 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 9、PWM 斩波电路一般采用。 A定频调宽控制 B定宽调频控制 C调频调宽控制 D瞬时值控制 10、逆变电路是 A.AC/DC 变换器 B.DC/AC变换器 C.AC/AC 变换器 D.DC/DC变换器 11、三相桥逆变电路中，晶闸管换相间隔为。 A.60 B.120 C.90 D.120 12、功率晶体管驱动电路中的抗饱

7、和电路，用来减少晶体管的。 2 A.存储时间 B.du/dt C.di/dt D.基极电流 13、为防止晶闸管误触发，应使干扰信号不超过。 A.安全区 B.不触发区 C.可靠触发区 D.可触发区 14、电压型逆变电路特点有。 A.直流侧接大电感 C.直流侧电压无脉动 B.交流侧电流接正弦波 D.直流侧电流有脉动 15、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 三、选择题 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 度。 A、180， B、60， c、360， D、120 2、为 度时，三相半波

8、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 的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。 同步电压， B、控制电压， C、脉冲变压器变比。 4、可实现有源逆变的电路为 。 A、三相半波可控整流电路， B、三相半控桥整流桥电路， C、单相全控桥接续流二极管电路， D、单相半控桥整流电路。 5、在一般可逆电路中，最小逆变角min选在下面那一种范围合理 。 A、30-35， B、10-15， C、0-10， D、0。 1、A、 2、C、 3、B、 4、A、 5、A。 10、IGBT是

9、一个复合型的器件，它是 A、GTR驱动的MOSFET B、MOSFET驱动的GTR C、MOSFET驱动的晶闸管 D、MOSFET驱动的GTO 1、下面哪种功能不属于变流的功能。 A、有源逆变 B、交流调压 C、变压器降压 D、直流斩波 2、晶闸管变流器主电路要求触发电路的触发脉冲前沿要求( )。 A.应缓慢上升 B.不要太大 C.尽可能陡 D.有较大负电流 3、单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角的最大移相范围是( )。 A、0-90 B、0-120 C、0-150 D、0-180 4、晶闸管在导通状态下，管耗等于管子两端电压乘以( ) 。 A.阳极电流 B.门极电流 C.阳极电流与门极

10、电流之和 D.阳极电流与门极电流之差 5、晶闸管内部有PN结。 A. 一个 B. 二个 C. 三个 D. 四个 6、在型号KP1012G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 7、晶闸管串联时，为达到静态均压，可在晶闸管两端并联相同的。 A电阻 B电容 C电感 D阻容元件 8、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 9、PWM 逆变器的特点是( )。 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 10、将直流电能转换

11、为交流电能馈送给交流电网的变流器是。 A.有源逆变器 B.A/D变换器 A.全控型器件 C.D/A 变换器 D.无源逆变器 D.触发型器件 D瞬时值控制 11、具有自关断能力的电力半导体器件称为( )。 B.半控型器件 C.不控型器件 12、PWM 斩波电路一般采用。 A定频调宽控制 B定宽调频控制 C调频调宽控制 D.系统响应慢 3 13、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 A.导通状态 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.饱和状态 D.不定 14、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

12、将工作在( )。 B.关断状态 15、三相全控制桥式有源逆变电路，在交流电源一个周期里，输出电压脉动( )次。 A.2 B.3 C.4 D.6 12.在线式不停电电源的供电质量后备式不停电电源的供电质量。 A.优于 B.不如 C.相当于 D.不一定优于 三、名词解释 1、二次击穿 2、有源逆变 3、硬开关 4、晶闸管的控制角 5、晶闸管的擎住电流 四、简答题 1、如右图所示，试画出负载Rd上的电压波形(不考虑管子的导通压降)。 2、 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? 3、试说明SPWM控制的逆变电路有何优点？ 4、什么是软开关技术？它的作用是什么？ 5、试述交

13、-交变频电路的工作过程，并绘出简要波形。 1.在晶闸管两端并联R、C吸收回路的主要作用有哪些？其中电阻R的作用是什么？ 答：R、C回路的作用是：吸收晶闸管瞬间过电压，限制电流上升率，动态均压作用。R的作用为：使L、C形成阻尼振荡，不会产生振荡过电压，减小晶闸管的开通电流上升率，降低开通损耗。、 1、 实现有源逆变必须满足哪些必不可少的条件？ 答：实现有源逆变必须外接一直流电源，其方向与晶闸管电流方向相同，其数值要稍大于逆变桥电压，才能提供逆变能量。另外变流 4 器必须工作在90，区域，使Ud1两个晶体管饱和导通；121.15，而GTO则为121.05，饱和程度不深，在门极控制下易于退出饱和。

14、C GTO在设计时，2较大，晶体管V2控制灵敏，而1很小，这样晶体管V1的集电极电流不大，易于从门极将电流抽出，从而使GTO关断。 8. 右图为一种既可升压又可降压的变换器， 试分析其工作原理，并推导出其输出输入 电压之间的关系。 L1UiBVTC1AVDL2C2RLUo+3. 晶闸管的导通条件和关断条件是什么？ 4. 试分析晶闸管的导通原理。 9、请说明整流电路工作在有源逆变时所必须具备的条件。 答：(1) 外部条件直流侧应有能提供逆变能量的直流电动势，其极性与晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧的平均电压。(2) 内部条件变流器直流侧输出直流平均电压必须为负值，即/2，Ud0。以上两条

15、件必须同时满足，才能实现有源逆变。 10、什么是逆变失败？如何防止逆变失败？ 答：当变流器工作于逆变工况时，一旦由于触发脉冲丢失、突发电源缺相或断相等原因造成换流失败，将使输出电压Ud进入正半周，与EM顺向连接，由于回路电阻很小，造成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败或逆变颠覆。 为了保证逆变电路的正常工作，必须1）选用可靠的触发器，2）正确选择晶闸管的参数，3）采取必要的措施，减小电路中du/dt和di/dt的影响，以免发生误导通，4）保证交流电源的质量，5）逆变角的角度有一最小限制，留出充足的换向余量角。 1无源逆变电路和有源逆变电路有什么区别？ 答：有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接

16、有电源。而无源逆变电路的交流侧直接和负载相联接。有源逆变不可变频，无源逆变可以变频。有源逆变采用晶闸管可以实现电网换流，无源逆变使用晶闸管必须采用负载换流或强迫换流。 1试说明PWM控制的基本原理。 答：PWM控制就是对触发脉冲的宽度进行调制的技术。即对一系列脉冲的脉冲宽度进行控制来获得所需要的输出波形。 在采样控制理论种有一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。效果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。 5 以正弦PWM为例。把正弦半波平分为N等份，就可以把它看成N个彼此独立的脉冲列所组成的波形。这些脉冲宽

17、度相同但幅值不同且顶部是曲线。如果将上述脉冲用数量相同、幅值相等的不等宽的矩形脉冲代替，使每个小矩形的面积和对应的正弦波面积相等，就得到了PWM波形。各个脉冲的幅值相等而宽度按照正弦规律变化，根据面积等效原理，这种PWM波形和原正弦波形是等效的。 2PWM逆变器有哪些优点？其开关频率的高低有什么利弊？ 答：优点： 1）PWM调制可以极大地消弱逆变器的输出谐波，使逆变器输出用户需要的波形，而消弱用户不需要的谐波。 2）PWM逆变器具有非常好的动态响应速度。普通逆变器的控制速度是周波控制级，而PWM是载波控制级，所以目前几乎所有的逆变器都是采用PWM控制策略。 3）PWM控制使逆变器的控制策略更加

18、灵活多样，使逆变器的性能得到很大的提升。 4）PWM逆变器的整流电路可以采用二极管，使电网侧的功率因数得到提高。 5）只用一级可控的功率环节，电路结构较简单。 开关频率高则输出谐波更小、响应速度更快，但是电力电子器件的开关损耗增加、整机效率下降，带来较强的高频电磁干扰；开关频率低则正好相反。一般对于中小容量的逆变器开关频率可适当取高些，大功率逆变器由于高压大功率开关器件的限制，开关频率则相对较低。 3单极性和双极性PWM控制有什么区别？在三相桥式PWM逆变电路中，输出相电压和线电压SPWM波形各有几种电平？ 答：三角载波在调制信号的正半波或负半波周期里只有单一的极性，所得的PWM波形在半个周期

19、内也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM控制方式。 三角载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM波形在半个调制波周期内有正有负。则称之为双极性PWM控制方式。 三相桥式PWM逆变电路中，输出相电压有两种电平：0.5Ud和-0.5Ud。线电压SPWM波形有三种电平：Ud，0，-Ud。 1. 什么叫灵活交流输电系统？目前的主要应用有那些？ 2. 为什么要对交流电网进行无功功率补偿？ 3. 3.电力电子装置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？为什么提高开关频率可以减小变压器的体积和重量？高频化之后带来的问题是什么？ 4. 4.什么是软开关？采用软开关技术的目的是什么

20、？ 分析题： 10. Buck型零电压开关准谐振变换器，如下图所示，试分析其工作原理。 11. Buck型零电流开关准谐振变换器，如下图所示，试分析其工作原理。 CrSVDSLrLRUiVDCVDSLrCrLVDCRUiVTS五、计算题 如图所示的电路工作在电感电流连续的情况下，器件T的开关频率为100kHz，电路输入电压为220V，当RL两端的电压为400V时： (1) 求占空比的大小； (2) 当RL=40时，求维持电感电流连续时的临界电感值； (3) 若允许输出电压纹波系数为0.01，求滤波电容C的最小值。 6 1在图示升压斩波电路中，已知E=50V，负载电阻R=20，L值和C值极大，采

21、用脉宽调制控制方式，当T=40s，ton=25s时，计算输出电压平均值U0，输出电流平均值I0。 1、1333V；6。67A。 2、三相半波整流电路，如图所示：将变压器二次侧绕组等分为二段，接成曲折接法，每段绕组电压为100V。试求： 晶闸管承受的最大反压是多少？ 变压器铁心有没有直流磁化？为什么？ 2、423.8V 没有被磁化。因为在曲折接法时，流过同一相的两段绕组的电流大小相等，方向相反，故变压器铁心内不会被直流磁化。 6、三相半波可控整流电路带大电感性负载，/3，R=2，U2=220V，试计算负载电流Id，并按裕量系数2确定晶闸管的额定电流和电压。 解：Ud=1.17U2cosa=1.172200.5=128.7(V) Id=Ud128.7=64.35(A) R212pIVT=2p30Id2d(wt)=Id30.577Id37.13(A) 按裕量系数2确定晶闸管的电流定额为： IVT247.3050(A)；电压定额为：6U2210771200(V) 1.57 7