电力电子技术经典试题.doc

1. 什么是电力电子技术？答：应用于电力领域的、使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。是一门与电子、控制和电力紧密相关的边缘学科。2. 说“电力电子技术的核心技术是变流技术”对吗？答：对。3. 模拟电子技术和数字电子技术也是电力电子技术吗？答：不是。4. 举几例日常生活中应用电力电子技术的装置。答：电动自行车的充电器，手机充电器，电警棍等。5. 简答“开关电源”和“线性电源”的主要优缺点。答：开关电源：优点：体积小、重量轻、效率高、自身抗干扰性强、输入和输出的电压范围宽、可模块化。 缺点：由于开关工作模式和高频工作状态，对周围设备有一定的干扰。需要良好的屏蔽及接地。线性电源：优点：电源技术很成熟，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的噪声干扰。缺点：是需要庞大而笨重的变压器，所需的滤波电容的体积和重量也相当大，效率低。将逐步被开关电源所取代。6. 解释：不可控器件(说明导通和关断的条件)、半控型器件、全控型器件，并举出代表性器件的名称。答：不可控器件：不用控制信号来控制其通、断。导通和关断取决于其在主电路中承受电压的方向和大小。典型器件：电力二极管 导通条件：正向偏置，即承受正向电压，且正向电压阀值电压。 关断条件：反向偏置，即承受反向电压。半控型器件：用控制信号来控制其导通，一旦导通门极就失去控制作用。关断取决于其在主电路中承受的电压、电流的方向和大小。典型器件：晶闸管全控型器件：导通和关断均由电路的触发控制信号驱动（驱动状态需保持）。 典型器件：GTR、IGBT、POWER MOSFET。7. 如图示的二极管伏安特性曲线，示意性地在坐标曲线上标注二极管的参数“反向击穿电压UB”、“门槛电压UTO”、“正向导通电流IF”及其对应的“正向压降UF”、“反向漏电流”。答：128. 教科书P42：第4题图中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im，写出各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3的计算表达式(不必计算出结果)。解：9. 依据教材P20图2-8，简要说明晶闸管的工作原理。答：晶闸管的工作原理:开通：在有阳极正向电压EA的情况下，驱动电路注入门极电流IG后，由于电源EA和晶闸管结构形成的电流IC1的正反馈作用，实现开通。 晶闸管开通后，如果保持阳极正向电压EA和晶闸管导通电流IK不变，停止驱动电流IG，晶闸管保持继续导通。关断：去掉阳极正向电压EA,或给阳极施加反压，使流过晶闸管的电流IK降低到接近于零的某一数值以下才能关断。门极驱动控制不能关断已导通的晶闸管,只能依靠外部电路实施关断。10. 简述使晶闸管导通和关断的条件。答： 导通条件：承受正向电压，并由电路的触发信号驱动(在门极施加触发电流)。 关断条件：取决于其在主电路中承受的电压和电流状态。即利用外加反向电压使晶闸管的电流减小到近于零(小于维持电流)。11绘出晶闸管、MOSFET(含N、P沟道两种)、GTR、IGBT四个常见电力电子器件的电路符号,并标注它们的引脚代号和引脚名称。答：12. 解释AC-DC电路、AC-DC电路、DC-DC电路、AC-AC电路，并说明主要功能。答：AC-DC电路：交流变直流即整流电路。取交流电源供直流负载使用。DC-AC电路：直流变交流即逆变电路。取直流电源供交流负载使用。DC-DC电路：直流变直流电路。改变直流电源的电压，也可实现输入和输出之间的电气隔离作用。AC-AC电路：交流变交流电路。可以改变交流电源的电压、频率、波形。13. 把“?”改成答案和在括符中作出选择：单相桥式全控整流电路带电阻负载电路如下图，设控制角=。在u2正半周期间，电源电压相位小于，四个晶闸管均(不导通 / 导通)。在u2正半周期间，在触发角a处触发VT? 和VT?，输出电流从电源a端到b端的流经回路是：？在u2负半周期间，电源电压相位小于，四个晶闸管均(不导通 / 导通)。在u2负半周期间，在触发角a处触发VT?和VT?，输出电流从电源b端到a端的流经回路是：？答： (不导通)。 (VT1和VT4)。VT1RVT4 (不导通)。 (VT2和VT3)。VT3RVT214.单相全波可控整流电路带电阻负载的电路图如下。设控制角=。问：在电源u2的两个正、负半周期间，各是哪个晶闸管工作，变压器哪个绕组中有电流？答：在u2正半周期间，仅VT1工作，变压器二次绕组上半部分流过电流。 在u2负半周期间，仅VT2工作，变压器二次绕组下半部分流过电流。 15. 下图三相二极管半波不控整流电路。说明在t1和t2两个电角度时刻： 哪个二极管导通？导通二极管向负载施加的电压是相电压或线电压(电压名称)？不导通的二极管，承受的是正向或反向电压？是相电压或线电压(电压名称)？ 变压器原、副边的接线方式是型或Y型？ 思路：任何时刻只有一只二极管导通给负载施加相电压，与该时刻相电压最高一相相连接的二极管导通。解答：哪个二极管导通？答：t1：VD2导通t2：VD1或VD3导通导通二极管向负载施加的电压是相电压或线电压(电压名称)？答：t1：负载电压是相电压ubt2：负载电压相电压uc=ua不导通的二极管，承受的是正向或反向电压？是相电压或线电压(电压名称)？答：t1：VD1承受反向线电压UbaVD3承受反向线电压Ubct2：VD2承受反向线电压Uab=Ucb变压器原、副边的接线方式是型或Y型？答：原边的接线方式是型。副边的接线方式是Y型。16. 如右图的二极管三相桥式不控整流电路。说明：在“t1t4”期间内有哪几个二极管导通？在“t1t4”期间内有无自然换相？是正极换相或负极换相？在“t2t4”期间负载电压是多少？在t3时刻，二极管VD5承受的电压是多少？思路：任何时刻输出的线电压是正半周较高的相电压减负半周较低的相电压。任何时刻有两只二极管导通，分别是连接正半周较高的相电压和负半周较低的相电压的二极管。答：在t1t2”期间内：VD3和VD2导通。在t2t4”期间内：VD3和VD4导通。答：在t2时刻发生“负极自然换相”：由uc换相到ua答：负载电压ud=Uba=ub-ua答：在t3时刻，二极管VD5承受反向线电压Ubc=ub-uc=ub17. 说明：“有源逆变”与“无源逆变”的区别。答：无源逆变：逆变电路输出电能到负载。有源逆变：逆变电路输出电能到电网。18. 如下图单相桥式逆变电路及其输出电压电流波形。说明：桥式逆变电路把直流电Ud变成交流电uo的工作原理。如何改变逆变输出交流电的工作频率。答：对角两组开关S1、S4与S2、S3在一个供电周期的两个半周中轮流导通和关断。改变供电周期的长短即可改变逆变输出交流电的工作频率。19. 绘出下述基本逆变电路图电压型单相半桥逆变电路电压型单相全桥逆变电路电压型单相带中心抽头变压器的逆变电路电压型三相逆变电路20. 如下图电压型三相桥式逆变电路，同一相的上下两个IGBT交替驱动180，各相开始导电的角度依次相差120。三输出点U、V、W对于参考点N的电压波形已给出。 在图中绘出逆变电路输出线电压uWU的波形。解：线电压 uWU=uWN - uUN如下图中蓝色波形：21. 说明(单端)正激电路和(单端)反激电路工作原理的区别。答：(单端)正激电路：开关管导通期间：电源通过变压器向负载提供能量。 开关管关断期间：电源不提供能量，由电路储能向负载提供能量。(单端)反激电路开关管导通期间：电源仅向变压器提供储能。 开关管关断期间：电源不提供能量，由电路储能向负载提供能量。22. 阻感负载的单相交流调压电路和在晶闸管控制角a =0时的电压电流波形如下图。设负载的阻抗角为：=tg-1(L/R)。1. 设t =期间VT1被触发导通。问：该期间电源与负载之间电能流动的方向？答：电源向负载提供电能。2. 在t =+期间：问：电源与负载之间电能流动的方向？答：负载电感储能回馈到电源。问：在该期间内如果触发VT2，VT2是能否导通？原因？答：在该期间内如