电力电子考试宝典

0607学年第二学期工厂供电期末考试试卷（A）考试时间：90分钟 考试形式：闭卷 班级： 姓名： 学号： 评分： 一、填空题（每格1分,共35分）1、工厂变电所分 和 。2、电力系统的接线图按其在电力系统中的作用可分两种：一次接线图表示 的接线图。其中 的电气设备，称为 。二次接线图表示 、 、 、 和 的接线图。其中 的电气设备，称为二次设备。3、高压隔离开关主要用来 ，因为它没有 装置，所以不能断开 电流和 电流。4、高压负荷开关专门用在高压装置中通断 电流。5负荷开关与隔离开关的原则区别是：隔离开关 ，而负荷开关 。6、高压断路器专门用在高压装置中 ，并在 和 时自动跳闸，切断 和 。7、架空电力线路由 、 、 、 和 等组成。8、配电系统的基本接线方式有三种： 、 和 。9、选择电气设备的一般原则概括起来就是：按 条件选择，按 条件校验。10、带电作业时人身与带电体间应保持的安全距离：10KV以下 米；35KV 米；110KV 米。二、判断题（每题2分，共14分）1、用电设备的额定电压就是供电线路的额定电压。（ ），2、我国电力系统额定频率是50HZ。（ ）3、熔断器熔件的额定电流应大于熔断器的额定电流.( )4、母线中的允许电流密度是随母线截面的增大而增加的.( )5、保护接地是将电气设备不会带电的金属外壳与接地体连接.( )6、变电所停电时,先拉隔离开关后切断断路器.( )7、变电所送电时,先闭合隔离开关,再闭合断路器.( )三、选择题:(每题2分,共16分)1)、下列各电能用户,哪些属一级负荷?( )A、电视台 B、面粉厂 C、一般建筑工地 D、居民住宅2)、衡量电能质量的重要指标是什么?( )A、安全可靠 B、可靠优质 C、电压和电流 D、电压和频率3)、户外跌落式熔断器的型号是( )A、RN2 B、RN5 C、RN6 D、RW4)、电力变压器的其本结构由( )构成.A、铁心和绕组 B、铁心和油箱 C、绕组和油箱5)、高压熔断器的熔体是( )材料的A、铅锡合金 B、锌 C、铜丝焊有小锡球6)、35KV以下架空线路多用( )A、铁塔 B、钢筋混凝土杆 C、木杆7)、架空线路的电气故障中,出现概率最高的是( )A 、三相短路 B、两相短路 C、单相接地 D、断相8)、建筑工地用的电夯所用电缆是哪类电缆?( )A、油浸纸绝缘电缆 B、塑料绝缘电缆 C、橡胶绝缘电缆四、电力系统由哪几部分组成?各部分和作用是什么?(10分)五、安全用电的技术措施有哪些?(9分)六、某220/380V的TN-C线路,给大批量生产的冷加工机床电动机供电,总容量为100KW,其中较大容量的电动机有:7.5KW2台,5KW2台;4KW8台.试分别用需要系数法和二项式法计算有功功率计算负荷，无功功率计算负荷,视在功率计算负荷。 (16分)（查表知KX0.2 cos=0.5 tan=1.73 b=0.14 c=0.5）第 2 页 共 45 页电子与电气工程系_ _专业_级 _ 班 姓名_学号_装 订线 系 专业 班 姓名 学号 装 订线南阳理工学院电子与电气工程系20092010学年第一学期期末考试卷课程名称 电力电子技术 试卷编号 A 考试方式 闭卷 满分分值 100分 考试时间 120分钟 题 号一二三四五总 分得 分得 分评卷人一、 填空题（每空1分，共25分）1. 将直流电变为交流电称为逆变。当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为 ；当交流侧直接和负载相连时，称为 。2. PWM逆变电路根据直流侧电源性质的不同，也可分为 和 两种。3. 三相桥式全控整流电路，若整流变压器副边电压V,带反电动 势阻感负载，则整流输出平均电压= 。4. 按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可以将电力电子器件分为以下三类： 、 和 。5电力半导体器件由于承受过电压、过电流的能力太差，所以其控制电路必须设有 和 保护电路。6. 晶闸管导通的条件有二：一是 ，二是 。7. 电力电子器件驱动电路的任务是将 。 驱动电路还要提供 。8. 若晶闸管电流的有效值是314A，则其额定电流为 A。若该晶闸管 阴、阳极间所加电压为100sinV，则其额定电压应为 V。（不考虑晶闸管电流、电压的安全裕量。）9. 电力变换通常可分为四大类，即交流变直流、 、 和 。10. 电子技术包括 和 两大分支。 11. 在电压型逆变电路的PWM控制中，同一相上下两个桥臂的驱动信号是 的。但实际上为了防止上下两个桥臂直通而造成短路，在上下两臂通断切换时要留一小段上下臂都施加关断信号的 。12. 在三相全控桥整流电路中，触发脉冲可采用 触发与 触发两种方法。得 分评卷人二、单项选择题（每小题2分，共10分）13. 下列电力半导体器件中，（ ）最适合用在小功率、高开关频率的电力电子电路中。a. 晶闸管 b. GTR c. 电力MOSFET d. IGBT14. 三相桥式全控整流电路带大电感负载，则电路中晶闸管的触发角的移相范围是（ ）。 a. 1800 b. 1500 c. 1200 d. 900 15. 有两组三相半波可控整流电路，一组是共阳极接法，一组是共阴极接法，如果它们的触发角都是，那么共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，在相位上相差（ ）。a. 900 b.1800 c.1500 d. 120016. 对于晶闸管可控整流电路，无论其工作在整流状态还是有源逆变状态，其换流方式都属于（ ）。a. 器件换流 b. 电网换流 c. 负载换流 d. 强迫换流17. 下列电力电子器件中，属于电压控制型器件的是（ ） a. GTO b. GTR c.晶闸管 d. IGBT电子与电气工程系_ _专业_级 _ 班 姓名_学号_装 订线得 分评卷人三、问答题（每小题5分，共25分）18. 全控型器件的缓冲电路的作用是什么？试分析图1中RCD缓冲电路中各元件的作用。图119. 使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？20. 什么是PWM控制？简述PWM控制的基本原理。21. 什么是电压型逆变电路？有什么特点？22. 在电力电子电路中，什么开关称为软开关？得 分评卷人四、计算题（每小题10分，共30分）23. 单相桥式全控整流电路如图2，负载中，值极大，当时，要求：作出、和的波形；求整流输出平均电压、电流和变压器二次电流有效值。 图224.一单相交流调压电路，电源为工频220V，电阻性负载，R=5，延迟角=300。试求：负载电压有效值；负载电流有效值；电源侧的功率因数。25. 在图3的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，采用脉宽调制控制方式，当，时，计算输出电压平均值和输出电流平均值。 图3得 分评卷人五、波形分析题（10分）26. 在图4所示三相半波整流电路中，如果b相的触发脉冲消失，试绘出在电阻负载和阻感负载下整流电压的波形（）。 图4电子与电气工程系_ _专业_级 _ 班 姓名_学号_装 订线 系 专业 班 姓名 学号 装 订线南阳理工学院电子与电气工程系20092010学年第一学期期末考试卷课程名称 电力电子技术 试卷编号 B 考试方式 闭卷 满分分值 100分 考试时间 120分钟 题 号一二三四五总 分得 分得 分评卷人一、填空题（每空1分，共25分）1. 电压型逆变电路中，逆变桥各桥臂都反并联了二极管。二极管的作用有两个：一是 ， 二是 。2. 在PWM控制电路中，载波比是指 。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 和 两种。3. 三相桥式全控整流电路，若整流变压器副边电压V,阻感性 负载，电感值极大，则整流输出平均电压= 。4. 电力电子装置中可能发生的过电压分为 和 两类。5变流电路工作于整流状态与逆变状态的区别仅仅是控制角的不同，当 时，电路工作在整流状态， 时，电路工作在逆变状态。6. 在电力电子电路中，常设置缓冲电路，其作用是 。7. 电力电子电路中控制电路和主电路之间的电气隔离环节一般采用 和 。8. 若晶闸管电流的有效值是628A，则其额定电流为 A。若该晶闸管阴、阳极间所加电压为500sinV，则其额定电压应为 V。（不考虑晶闸管电流、电压的安全裕量。）9. 从外形上看，晶闸管主要有 和 两种封装结构。10. 电力电子技术是应用于 的电子技术，具体地说就是 的技术。11将直流电变成交流电称为逆变。有源逆变是指 ，无源逆变是指 。12. 电力变换通常分为四大类，即 、直流变直流、 和 。13. 在1800导电方式的逆变器中，为了防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源的短路，在同一相上下两桥臂换流时要采取 的方法。得 分评卷人二、单项选择题（每小题2分，共10分）14. 下列电力半导体器件中，耐压和耐流能力最高的是（ ）。 a. 晶闸管 b. GTR c. 电力MOSFET d. IGBT15. 三相桥式全控整流电路带电阻性负载，则电路中晶闸管的触发角的移相范围是（ ） a. 1800 b. 1500 c. 1200 d. 900 16. 三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相的自然换相点在相位上相差（ ） a. 900 b.1800 c.1500 d. 1200 17. 凡是采用IGBT、电力MOSFET、GTO、GTR等全控型器件的电力电子电路中，其换流方式均属于（ ） a. 器件换流 b. 电网换流 c. 负载换流 d. 强迫换流18. 下列电力半导体器件中，属于电流控制型器件的是（ ） a. GTO b. MOS控制晶闸管MCT c. 电力MOSFET d. IGBT得 分评卷人三、问答题（每小题5分，共25分）19. 使晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为截止？20. 什么是逆变失败？逆变失败的原因是什么？21. 简述正弦脉宽调制（SPWM）技术的基本原理。22. 什么是电流型逆变电路？有什么特点？23. 在电力电子电路中，什么开关称为软开关？得 分评卷人四、计算题（每小题10分，共30分）24 三相半波可控整流电路如图1所示，电阻电感负载，值极大，当时，要求：画出和的波形；计算、和。 图125.一台220V、20kW的电炉，采用晶闸管单相交流调压。现使其工作在10kW，试求电路的控制角、工作电流及电源侧的功率因数。26在图2所示的降压斩波电路中，已知，值极大，。采用脉宽调制控制方式，当，时，计算输出电压平均值和输出电流平均值。 图2得 分评卷人五、波形分析题（10分）27. 单相桥式全控整流电路，=300，晶闸管VT3因故断开，请画出下列两种情况下的波形： 电阻性负载； 阻感性负载，。第 45 页 共 45 页20092010学年第一学期期末考试卷答案课程名称 电力电子技术 试卷编号 A 专业 电气二、 填空题（每空1分，共25分）1有源逆变 无源逆变 2电压型 电流型 31174半控型器件 不控型器件 全控型器件 5过电压保护 过电流保护6有正向阳极电压 门极有足够大的触发电流 7按控制目标的要求施加开通或关断的信号，对半控型器件提供开通控制信号，对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节8. 200A 100V 9. 直流变交流 交流变交流 直流变直流10. 信息电子技术 电力电子技术 11. 互补 死区时间 12. 双窄脉冲 单宽脉冲二、单项选择题（每小题2分，共10分）13. c 14. d 15. b 16. b 17. d三、问答题（每小题5分，共25分）18. 缓冲电路的作用是抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。（3分）RCD缓冲电路中各元件的作用是：开通时，Cs经Rs放电，Rs起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经VDs从Cs分流，使du/dt减小，抑制过电压。（2分）19. 使变流器工作于有源逆变状态的条件有二：一是有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压（3分）；二是晶闸管的控制角a /2，使Ud为负值（2分）。 20. 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的波形（含形状和幅值）。（1分）采样控制理论中有一条重要的理论：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。把正弦分成N等分，就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列组成的波形。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相等，就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用相同的方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波是等效的。（3分）21. 直流侧电源为电压源的逆变电路称为电压型逆变电路。（2分）电压型逆变电路的特点如下：(1) 直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。（1分）(2) 输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。（1分）(3) 阻感负载时需提供无功功率,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，逆变桥各臂并联反馈二极管。（1分）22. 在电力电子电路中，在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，构成辅助换流网络（2分），在开关过程前后引入谐振（1分），开关开通前电压先降为零，或关断前电流先降为零，消除电压、电流的重叠。可降低甚至消除开关损耗和开关噪声。这样的电路称为软开关电路。具有这样开关过程的开关称软开关（1分）。五、波形分析题（10分）四、计算题（每小题10分，共30分）23.20092010学年第一学期期末考试卷答案课程名称 电力电子技术 试卷编号 B 专业 电气 三、 填空题（每空1分，共25分）1. 提供负载向直流侧反馈能量的通道 使负载电流连续2. 载波频率与调制信号波频率之比 同步调制 异步调制 3. 117V4. 内因过电压 外因过电压 5. 0 /2 /2/2，使Ud为负值9. 要有正向阳极电源；有足够大的门极触发电流10. 100A；100V11. 电压驱动型；电流驱动型12. 交流变直流；直流变直流13. 一般工业；交通运输；电力系统；电子装置用电源（答出其中两个即为正确）二、问答题（每小题5分，共30分）14.答:开关开通前其两端电压为零，则开关开通时不会产生损耗和噪声，这种开通方式称为零电压开通（3分）；开关关断前其电流为零，则开关关断时不会产生损耗和噪声，这种关断方式称为零电流关断（2分）。15.答：（1）按控制目标的要求对器件施加开通或关断的信号。对半控型器件提供开通控制信号，对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号(3分)。（2）提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节（2分）。16.答：三角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（2分）。三角载波始终是有正有负为双极性的，所得的SPWM波形在半个周期中有正有负，则称为双极性PWM控制方式(1分)。三相桥式PWM逆变电路中，输出相电压有两种电平： 和(1分)。输出线电压有三种电平：、0、(1分)。17.答：图2所示的电路是电流型逆变电路。（2分）电流型逆变电路的主要特点是：直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。(1分)电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。(1分)当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流测电惑起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。(1分)18.答：与信息电子电路的MOSFET相比，电力MOSFET有如下的结构特点使其能够耐受高电压和大电流：（1）电力MOSFET大都采用垂直导电结构（2分）；（2）电力MOSFET是多元集成结构，一个器件由许多个小MOSFET元组成的（1分）；（3）与信息电子电路中的MOSFET相比，电力MOSFET多了一个N-漂移区，这是用来承受高电压的（2分）。19.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（2分），当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0（1分）。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（1分），当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0（1分）。三、计算题（每小题10分，共30分）20.解：作出ud、id、和i2的波形如下图：（每个波形各1分）整流输出平均电压Ud、电流Id、变压器二次测电流有效值I分别为： Ud=0.9U2cos=0.9200cos600=90(V) （1分） Id=Ud/R=90/5=18（A） （1分） I2=Id=18(A) （1分）晶闸管承受的最大反向电压为： U2=200=282.8(V) （1分） 流过每个晶闸管的电流有效值为： IVT=Id/=12.73(A) （1分） 故晶闸管的额定电压为： UN=(23)282.8=565.6848.4(V) （1分）晶闸管的额定电流为： IN=(1.52)12.73/1.57=12.1616.22(A) （1分）21.解：（1） （2分）所以触发角的变化范围是： （1分）（2）时，输出电压最大，负载电流也最大且导通角 （1分） （1分） （2分）(3) 时，输出功率也最大，为 （1分） （2分）或者 22. 解：输出电压平均值为： （5分）输出电流平均值为： （5分） 注：表达式正确4分，值1分。四、波形分析题（10分）23.解：波形如下：评分标准：每小题5分，每小题中触发角正确2分，波形正确3分。20112012学年第一学期期末考试卷答案课程名称 电力电子技术 试卷编号 B 专业 电气工程及其自动化一、 填空题（每空1分，共30分）1抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的开关损耗；用于吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗；抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。2. 载波频率fc与调制信号频率fr之比；同步调制；异步调制3. 5；44. 交流电力控制电路；变频电路5. 改变信号波的频率；改变信号波的幅值6. 逆变；有源逆变；无源逆变7.电网换流；强迫换流；电网换流8. 0a /2；/2 a 9. 要有正向阳极电源；有足够大的门极触发电流10. 200A；50V11. 半控型器件；全控型器件12. 直流变交流；交流变交流13. 家用电器；交通运输；电力系统；电子装置用电源（答出其中两个即为对）二、问答题（每小题5分，共30分）14.答:通过在开关过程前后引入谐振，开关开通前电压先降为零，或关断前电流先降为零，消除电压、电流的重叠。可降低甚至消除开关损耗和开关噪声。这样的电路