电力电子题库含答案

1.一型号为KP10-7的晶闸管,U TN= 700V I T(A V)= 10A 。1 2.中间直流侧接有大电容滤波的逆变器是电压型逆变器,交流侧输出电压波形为矩形波。

3.晶闸管串联时,给每只管子并联相同阻值的电阻R是__均压______措施。4.在SPWM的调制中,载波比是载波频率和调制波频率的比值。5.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,对应的电角度称为换相重叠角。

6.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二次击穿。7.三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150°。8.三相全控桥电路有 6 只晶闸管,应采用宽脉冲或双窄脉冲才能保证电路工作正常。电压连续时每个管导通120 度,每间隔60 度有一只晶闸管换流。接在同一桥臂上两个晶闸管触发脉冲之间的相位差为180°。

9.型号为KP100-8的晶闸管其额定参数为:额定电压800v,额定电流100 A 。10.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,对应的电角度称为换相重叠角

11.抑制过电压的方法之一是用_电容__吸收可能产生过电压的能量,并用电阻将其消耗。而为抑制器件的du/dt和di/dt,减小器件的开关损耗,可采用接入缓冲电路的办法。

12.在交-直-交变频电路中,中间直流环节用大电容滤波,则称之为电压型逆变器,若用大电感滤波,则为电流型逆变器。

13.锯齿波触发电路由脉冲形成环节、锯齿波的形成和脉冲移相环节、同步环节、双窄脉冲形成环节构成。

14.若输入相电压为U2,单相桥式电路的脉冲间隔= 180 ,晶闸管最大导通=

θ180 ,晶闸管承受的最大电压U dm= 0.9U2 , 整流电压脉动m a x

次数m= ; 三相半波电路的脉冲间隔= 120 , 晶闸管最大导通

θ150 ,晶闸管承受的最大电压U dm= 1.17U2 ,整流电压脉动次数=

m ax

m= ;

15.GTO、GTR、MOSFET、IGBT分别表示:可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管

16.在三相半波可控整流电路中,电感性负载,当控制角大于30°时,输

出电压波形出现负值,因而常加续流二级管。

17.三相电压型逆变电路基本电路的工作方式是180°导电方式,设输入电压为U d,输出的交流电压波形为矩形,线电压宽度为180°其幅值为U d;相电压宽度为120°,幅值为2/3 U d。

二、判断题

1.各种电力半导体器件的额定电流,都是以平均电流表示的。(× )

2.对于门极关断晶闸管,当门极上加正触发脉冲时可使晶闸管导通,而当门极

加上足够的负触发脉冲时又可使导通着的晶闸管关断。(√) 3.在规定条件下,不论流过晶闸管的电流波形如何,也不论管的导通角是多大,只要通过管子的电流的有效值不超过该管额定电流的有效值,管子的发热就是允许的。(√ ) 4.单相半波可控整流电路,无论其所带负载是感性还是纯阻性的,晶闸管的导通角与触发延迟角之和一定等于180°。(×)

5.三相半波可控整流电路的最大移相范围是0°~180°。(×)

6.若加到晶闸管两端电压的上升率过大,就可能造成晶闸管误导通。(√) 7.斩波器的定频调宽工作方式,是指保持斩波器通断频率不变,通过改变电压脉冲的宽度来使输出电压平均值改。(√) 8.无源逆变是将直流电变换为某一频率或可变频率的交流电供给负载使用。(√) 9.在单极性的SPWM调制方式中,参考信号为单极性信号而载波信号为双极性三角波。( ×) 10.在SPWM调制方式的逆变器中,只要改变载波信号的频率,就可以改变逆变器输出交流电压的频率。( ×)

二、选择

1.晶闸管串联时,给每只管子并联相同阻值的电阻R是(A )措施。

A.均压B.均流C.分压D.分流

2.把直流电能变换为所需频率的交流电的装置称为(B)。

A.整流器B.逆变器C.调功器D.斩波器

3.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( C)

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

4.双向晶闸管的额定电流值通常以(C)来定义。

A.最大值B.平均值C.有效值D.任意值

5.三相桥式可控整流电感性负载电路中不接续流二极管,控制角α的最大移相范围是( A)

A.90°

B.120°

C.150°

D.180°

6.晶闸管并联时应注意:(B)

A.均压B.均流C.分压D.分流

7.在我们所学的三相变流电路中,其中可实现有源逆变的有(A、C),不

可实现有源逆变的有(B、D)

A.三相半波整流电路B.三相半波带续流二极管

C.三相全控桥电路D.三相半控桥电路

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( B )

A.一次击穿

B.二次击穿

C.临界饱和

D.反向截止

9.180度导电型三相逆变器中,任意时刻有(B)个晶闸管同时导通。

A.2 B.3 C.1 D.4

10.三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(C )

A.90°

B.120°

C.150°

三、简答:

1、典型全控型电力电子器件有哪些,它们如何分类?

电流驱动:门极可关断晶闸管GTO 、电力晶体管GTR。

电压驱动:电力场效应晶体管MOSFET、绝缘栅双极晶体管IGBT。

2、单相交-交变频电路中,如何时输出电压波形接近正弦波?

为使uo波形接近正弦波,可按正弦规律对α角进行调制。

在半个周期内让P组α角按正弦规律从90°减到0或某个值,再增加到90°,每个控制间隔内的平均输出电压就按正弦规律从零增至最高,再减到零;另外半个周期可对N组进行同样的控制。

uo由若干段电源电压拼接而成,在uo的一个周期内,包含的电源电压段数越多,其波形就越接近正弦波。

3、晶闸管串联及并联分别要注意什么?为什么?

晶闸管的串联:当晶闸管的额定电压小于实际要求时,可以用两个以上同型号器件相串联。

1)静态不均压问题

为达到静态均压,首先应选用参数和特性尽量一致的器件,此外可以采用电阻均压。

2)动态不均压问题

为达到动态均压,同样首先应选择动态参数和特性尽量一致的器件,另外还可以用RC并联支路作动态均压;对于晶闸管来讲,采用门极强脉冲触发可以显著减小器件开通时间上的差异。

晶闸管的并联:大功率晶闸管装置中,常用多个器件并联来承担较大的电流。

1)晶闸管并联就会分别因静态和动态特性参数的差异而存在电流分配不均匀的问题。

2)均流的首要措施是挑选特性参数尽量一致的器件,此外还可以采用均流电抗器;同样,用门极强脉冲触发也有助于动态均流。

3)当需要同时串联和并联晶闸管时,通常采用先串后并的方法联接。

4、三相全控桥可控整流电路中,若采用单脉冲触发,其脉冲宽度至少多少度,为什么?

60°在整流电路合闸过程中,或电流断续时,为确保电路正常工作,需保证同

时导通的两个晶闸管均有脉冲,每只晶闸管顺序导通相位依次差60度,

5、什么叫有源逆变?有源逆变的条件是什么?

答:当交流侧和电网连结时,为有源逆变电路。

有源逆变的两个条件是

1有通流方向极性的直流电源和储能元件(足够大的电感)

2控制角大于90度 使U d 大于 E (反电动势)

6、SPWM 逆变器的输出电压基波频率及电压幅值分别由什么决定?作图说明如何用自然采样法产生SPWM 信号。

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周期、占空比。

脉冲宽度为:)]sin (sin 21[221't t M

T t t t t

on on p ωω++=+=

将基准正弦波与一个载波三角波相比较,由两者的交点决定出逆变器开关模式的方法。M 值越大,则输出电压也越高。ω为正弦波角频率,ω改变,则PWM 脉冲列基波频率也随

之改变。1t 、2t 为正弦波与三角波两个相邻交点的时刻。

7、斩波电路三种控制方式分别是什么?

1)脉冲宽度调制(PWM ):T 不变,改变ton 。

2)频率调制:ton 不变,改变T 。

3)混合型:ton 和T 都可调,改变占空比

8、测得三相半波整流电路带感性负载,并接有续流管电路的输出端电压波形如下图,试判断控制角大小,分析说明其正确与否,并分析可能造成此现象的原因。

60°,

原因:脉冲丢失;控制角突然增大到180°

突然切断触发电路。

9、晶闸管触发电路的基本要求是什么?

答:触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通;触发脉冲应有足够的幅度;所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率额定值且在门极伏安特性的可靠触发区域内;应有良好的抗干扰性能、温度稳定。

10、电力电子器件工作时产生过电压的原因及防止措施有哪些?

答:产生原因:1、由分闸、合闸产生的操作过电压;2、雷击引起的雷击过电

压;3、晶闸管或与全控型器件反并联的续流二极管换相过程中产生的换相电压。措施:压敏电阻,交流侧RC 抑制电路,直流侧RC 控制电路,直流侧RC 抑制电路,变压器屏蔽层,避雷器,器件关断过电压RC 抑制电路。

11、什么是同步调制、什么是异步调制,各有什么特点?

载波信号频率不变的调制方式称为异步调制。载波比N 是变化的。

异步调制的主要特点是:(1)不对称。(2)当信号波频率较低时,载波比较大, PWM 波形接近正弦波。信号频率增高时,载波比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,有时信号波的微小变化还会产生PWM 脉冲的跳动。这就使得输出PWM 波和正弦波的差异变大。

载波比N 等于常数,称为同步调制。

同步调制的主要特点是: 脉冲数固定的,脉冲相位也是固定的。输出频率很低时,载波频率也很低。谐波不易滤除。

12、试分析BUCK 斩波电路的工作原理,并绘制输出电压、电感电压及电流波形。

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当V 处于通态时,电源U i 向负载供电,U D =U i 。当V 处于断态时,负载电流经二极管D 续流,电压U D 近似为零,至一个周期T 结束,再驱动V 导通,重复上一周期的过程。负载电压的平均值为:

式中t on 为V 处于通态的时间,t off 为V 处于断态的时间,T 为开关周期,α为导通占空比,简称占空比或导通比(α=t on /T)。由此可知,输出到负载的电压平均值U O 最大为U i ,若减小占空比α,则U O 随之减小,由于输出电压低于输入电压,故称该电路为降压斩波电路。

i

i on i off on on

o aU U T t U t t t U ==+=

13、什么是逆变失败?逆变失败产生的原因有哪些?

逆变运行时,一旦发生换相失败,外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路,或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联,由于逆变电路的内阻很小,形成很大的短路电流,这种情况称为逆变失败,或称为逆变颠覆。

逆变失败的原因:

1.电路工作不可靠,不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲,如脉冲丢失、

脉冲延时等,致使晶闸管不能正常换相;

2.管发生故障,该断时不断,或该通时不通。

3.电源缺相或突然消失。

4.的裕量角不足,引起换相失败。

三、波形作图题

1、单相交流调压电路电感性负载,试画出α<Ψ,或α>Ψ时的u d、i d波形

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u d

i d

2、画出当α=300、600时,三相半波、全控桥整流电路分别带阻性、感性负载的u d、i T1波形。

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3、单相桥式逆变电路带RL 负载时,根据控制信号作出输出电压、电流的波形,并简要分析各个区间各器件的工作状态。

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工作时V1和V2通断互补,V3和V4通断也互补。以uo 正半周为例,V1通,V2断,V3和V4交替通断。负载电流比电压滞后,在电压正半周,电流有一段区间为正,一段区间为负。负载电流为正的区间,V1和V4导通时,uo 等于Ud 。V4关断时,负载电流通过V1和VD3续流,uo=0负载电流为负的区间, V1和V4仍导通,io 为负,实际上io 从VD1和VD4流过,仍有uo=Ud 。V4关断V3开通后,io 从V3和VD1续流,uo=0。uo 总可得到Ud 和零两种电平。

4、单相桥式逆变电路单极性或双极性控制方式波形绘制及控制规律分析

把正弦半波分成N 等分,就可以把正弦半波看成由N 个彼此相连的脉冲序列所组成的波形。如果把这些脉冲序列用相同数量的等幅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,就可得到下图所示的脉冲序列,这就是PWM 波形。这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM 波形,也称为SPWM 波形。图

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图(一):单极性PWM 控制方式波形

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图(二):双极性PWM 控制方式波形

O U d -U

O t U d - U d

5、三相半波有源逆变电路,α=300、600时,u d、i T1波形

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四、计算题

1、三相半波或(全控桥)可控整流电路,电阻性负载(或电感负载)。

已知输入电压U2=220V,大电感内阻为10Ω试求(1)当α=30o(或60o)

时的U d,I d,I dT;(2)选择满足负载要求的晶闸管的型号。(15分)

2、三相半波可控整流电路,负载为直流电动机串入足够的平波电抗器,并接有续流管。已知U2=220V,直流电动机在满载下运行,电动机电枢额定电流为20A,电枢回路总电阻为0.2Ω,要求起制动电流为额定电流的2倍。试求(1)当α=60o时的U d,I dT,I dD,及E值;(2)选择满足负载要求的晶闸管的型号。

3、降压式如下图所示,设输入电压为20V,占空比取80%,输出电流为4A连续,开关频率为100KHz。要求纹波电压小于10mV。试求电感的最小取值及电

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容的最小取值。

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