电力电子技术第四版习题集.doc

电力电子技术学习指导书 附录：习 题 集一、填空1、晶闸管的问世，使 电子技术 进入了强电领域，形成了 电力电子 学科。2、电力电子变流技术的应用主要有以下几方面： 整流 、 直流斩波 、 逆变 、 交流电力控制 、 变频 和 变相 。3、在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为_通态损耗_，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为_开关损耗_。4、电力电子器件在实际工作中应用中，一般是由 控制电路 、 驱动电路 和以电力电子器件为核心的 主电路 组成的一个系统。由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护_。5、普通晶闸管内部四个区形成 三个 PN结,外部有三个电极，分别是 阳极A 极、 阴极K 极和 门极G 极。6、晶闸管在其阳极与阴极之间加上 正向 电压的同时，门极上加上 触发 电压，晶闸管就导通。7、只有当阳极电流小于 维持电流 电流时，晶闸管才通转为截止。8、正弦半波电流的波形系数为： 1.57 9、晶闸管的工作状态有正向 阻断 状态，正向 导通 状态和反向 阻断 状态三种。10、某半导体器件的型号为KP507的，其中KP表示该器件的名称为 普通晶闸管 ，50表示 额定电流50A ，7表示 额定电压700V 。11、逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反向并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。12、在晶闸管两端并联的RC回路是用来防止 关断过电压 损坏晶闸管的。13、用来保护晶闸管过电流的熔断器叫 快速熔断器 。14、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是_静态均压_措施，给每只管子并联RC支路是_动态均压_措施，当需同时串联和并联晶闸管时，应采用_先串后并_的方法。15、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 不可控 型器件、 半控 型器件和 全控型 器件。16、电力二极管可分为 普通 二极管、 快恢复 二极管和 肖特基 二极管。17、从外型上看，电力二极管主要有 螺栓 型和 平板 型两种封装。引出 阳极 A和 阴极 K。18、从外型上看，晶闸管主要有 螺栓 和 平板 型两种封装。均引出 阳极 A、 阴极 K和 控制极 G三个连接端。19、晶闸管的派生器件包括有 快速 晶闸管、 双向 晶闸管和 逆导 晶闸管以及 光控 晶闸管。20、写出下列典型全控型器件的英文缩写：门极可关断晶闸管（ GTO ）、电力晶体管（ GTR ）、电力场效应晶体管（ Power-MOSFET ）、绝缘栅双极晶体管（ IGBT ）。21、GTO的全称是 门极可关断晶闸管 ， GTR的全称是 大功率晶体管 ；P-MOSFET的全称是 功率场效应管 ；IGBT的全称是 绝缘门极晶体管 。22、GTO的关断是靠门极加 负信号 出现门极 反向电流 来实现的。23、功率场效应管是一种性能优良的电子器件，是用 栅 极电压来控制 漏 极电流的，因此它显著特点是： 驱动电路简单 ， 开关速度快 ，但是 缺点是电流容量小 和 耐压底 。24、在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是_电力二极管_，属于半控型器件的是_晶闸管_，属于全控型器件的是_门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）_；属于单极型电力电子器件的有_电力场效应管（电力MOSFET ）_，属于双极型器件的有_电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）_，属于复合型电力电子器件得有 _绝缘栅双极型晶体管（IGBT）_；在可控的器件中，容量最大的是_门极可关断晶闸管（GTO）_，工作频率最高的是_电力场效应管（电力MOSFET ）_，属于电压驱动的是_电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）_，属于电流驱动的是_晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）_。25、电力电子器件的保护一般包括 过电压 保护、 过电流 保护、 du/dt 保护和 di/dt 保护。26、电力电子装备中可能发生的内因过电压包括 换相 过电压和 关断 过电压。27、当晶闸管的额定电流小于实际要求时，可以用两个以上同型号的器件相 并联 。28、晶闸管并联使用时需要解决的问题是： 均流 。29、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的器件相 串联 。30、晶闸管串联使用时需要解决的问题是： 均压 。31、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。32、晶闸管导通以后，其电流取决于 主电路负载 。33、晶闸管的门极作用是 当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流时才能导通 。34、变压器漏抗对整流有影响，它使输出电压 减小 。35、单相桥式全控整流电路带电阻负载，变压器二次绕组输出电压为U2，则整流输出电压平均值为： 。 答案：36、单相桥式全控整流电路带阻感负载，变压器二次绕组输出电压为，则整流电压连续时的平均值为： 。答案：37、三相桥式全控整流电路带阻感负载，变压器二次绕组输出相电压为U2，则整流输出电压平均值为： 。答案：38、单相桥式桥式整流电路中，当增大晶闸管控制角，负载上得到的直流电压平均值会 减小 。39、三相桥式桥式整流电路中，当增大晶闸管控制角，负载上得到的直流电压平均值会 减小 。40、按负载的性质不同，晶闸管可控整流电路的负载分为 电阻 性负载， 电感 性负载和 带反电动势 负载三大类。41、当晶闸管可控整流的负载为大电感负载时，负载两端的直流电压平均值会 减小 ，解决的办法就是在负载的两端 并联 联接一个 续流二极管 。42、单相桥式半控整流电路大电感负载，加续流二极管的目的是： 防止失控 。43、单相半波可控整流，阻性负载。移相范围为 0180 。44、单相全控桥式整流电路，大电感负载。触发间隔为 180 ，移相范围为 090 。45、 三相半波桥式可控整流电路，阻性负载。移相范围为 0150 。46、三相桥式全控整流电路，阻性负载。移相范围为 0120 。47、三相桥式全控整流电路，感性负载。移相范围为 090 。48、 三相桥式全控整流，6个晶闸管的脉冲触发间隔为 60 ，需采用 宽脉冲 或 双脉冲 触发方式。49、三桥式全控整流电路，电阻性负载，如果有一只晶闸管不能导通，则输出的电压波形为 4脉波 。50、当增大晶闸管可控整流的控制角，负载上得到的直流电压平均值会 减小 。当增大晶闸管可控整流的导通角，负载上得到的直流电压平均值会 增大 。51、实现有源逆变的条件二，是： 要有直流电动势 ，其极性需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 ， 要求晶闸管的控制角 ， 使Ud为负值 。52、触发电路送出的触发脉冲信号必须与晶闸管阳极电压 同步 ，保证在管子阳极电压每个正半周内以相同的 时刻 被触发，才能得到稳定的直流电压。53、晶闸管整流装置的功率因数定义为 交流 侧 有功功率 与 视在功率 之比。54、晶闸管装置的容量愈大，则高次谐波 愈大 ，对电网的影响 愈大 。55、整流是把 交流 电变换为 直流 电的过程；逆变是把 直流 电变换为 交流 电的过程。56、把直流电变成交流电的电路称为_逆变电路_，当交流侧有电源时称为_有源_逆变电路_，当交流侧无电源时称为_无源逆变电路_。57、逆变角与控制角之间的关系为 = 。58、逆变角的起算点为对应相邻相 负半周 的交点往 左 度量。59、为了保证逆变器能正常工作，最小逆变角应为 3035 。60、将直流电源的恒定电压， 通过电子器件的开关控制，变换为可调的直流电压的装置称为 斩波 器。61、直流斩波电路完成得是直流到_直流_的变换。62、直流斩波电路中最基本的两种电路是_降压斩波电路_和_升压斩波电路_。63、变频电路从变频过程可分为 交流交流 变频和 交流直流交流 变频两大类。64、由晶闸管组成的直流斩波器通常有 定频调宽 式， 定宽调频 式和 调宽调频 式三种工作方式。65、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_电压型逆变电路_，当直流侧为电流源时， 称此电路为_电流型逆变电路_。66、PWM波形的生成方法包括 计算 法和 调制 法以及 跟踪控制 法。67、PWM波形只在单个极性范围内变化的控制方式称_单极性PWM_控制方式，三相桥式PWM型逆变电路采用_双极性PWM_控制方式。68、PWM跟踪控制法中，常用的有 滞环比较 比较方式和 三角波 比较方式。69、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_120_。70、对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使用输出电压平均值_减小_。71、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是_静态均压_措施。72、抑制过电压的方法之一是用_储能元件_吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。73、 180导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在_同一相_的上、下二个开关元件之间进行。74、改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变_输出电压基波_的幅值。75、功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用_快速恢复_型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。二、判断正误（对的用表示、错的用表示）1、电力二极管的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管是一样的，都是以半导体PN结为基础的。 （ ）2、当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。 （ ）3、当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下，晶闸管才能导通。 （ ）4、晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，无论门极触发电流是否还存在，晶闸管都保持导通。（ ）5、普通晶闸管内部有两个PN结。 （）6、普通晶闸管外部有三个电极，分别是基极、发射极和集电极。 （）7、型号为KP507的半导体器件，是一个额定电流为50A的普通晶闸管。 （）8、只要让加在晶闸管两端的电压减小为零，晶闸管就会关断。 （）9、只要给门极加上触发电压，晶闸管就导通。 （）10、晶闸管加上阳极电压后，不给门极加触发电压，晶闸管也会导通。 （）11、加在晶闸管门极上的触发电压，最高不得超过100V。 （）12、晶闸管的通态电流（额定电流）是用平均电流来表示的。 （ ）13、单向半控桥可控整流电路中，两只晶闸管采用的是“共阳”接法。 （）14、晶闸管采用“共阴”接法或“共阳”接法都一样。 （）15、增大晶闸管整流装置的控制角，输出直流电压的平均值会增大。 （）16、在触发电路中采用脉冲变压器可保障人员和设备的安全。 （）17、为防止“关断过电压”损坏晶闸管，可在管子两端并接压敏电阻。 （）18、雷击过电压可以用RC吸收回路来抑制。 （）19、晶闸管串联使用须采取“均压措施”。 （）20、为防止过电流，只须在晶闸管电路中接入快速熔断器即可。 （）21、快速熔断器必须与其它过电流保护措施同时使用。 （）22、晶闸管并联使用须采取“均压措施”。 （）23、实际使用电力晶体管时，必须要有电压电流缓冲保护措施。 （）24、晶闸管触发电路与主电路的同步，主要是通过同步变压器的不同结线方式来实现的。（） 25、晶闸管装置的容量愈大，对电网的影响就愈小。 （）26、双向晶闸管的额定电流是用有效值来表示的。 （）27、使用大功率晶体管时，必须要注意“二次击穿”问题。 （）28、电力晶体管的外部电极也是：集电极、基极和发射极。 （）29、电力场效应晶体管属于电流型控制元件。 （）30、绝缘栅双极型晶体管具有电力场效应晶体管和电力晶体管的优点。 （）31、把交流电变成直流电的过程称为逆变。 （）32、应急电源中将直流电变为交流电供灯照明，其电路中发生的“逆变”称有源逆变。（）33、晶闸管变流装置会对电网电压波形产生畸变。 （）34、对低电压大电流的负载供电，应该用带平衡电抗器的双反星型可控整流装置。（） 35、电源总是向外输出功率的。 （）36、晶闸管可控整流电路就是变流电路。 （）37、只要控制角90，变流器就可以实现逆变。 （）38、只要给门极加上触发电压，晶闸管就导通。 （ ） 39、晶闸管加上阳极电压后，不给门极加触发电压，晶闸管也会导通。 （ ）40、增大晶闸管整流装置的控制角，输出直流电压的平均值会增大。 （ ）41、晶闸管串联使用须采取“均压措施”。 （ ）42、普通单向晶闸管不能进行交流调压。 （ ） 43、晶闸管变流装置会对电网电压波形产生畸变。 （ ）44、可控整流装置容量大于4kW，且要求直流电压脉动较小，应选用三相可控整流。 （ ） 45、IGBT的开关速度高，开关损耗大。（ ）46、电力MOSFET的通态电阻具有负的温度系数，并联使用时具有电流自动均衡的能力，易于串联使用。（ ）47、三相桥式整流电路中，每个时刻需2个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中，1个晶闸管是共阳极组的，一个晶闸管是共阴极组的，且不能为同一相的晶闸管。（ ）48、三相桥式整流电路中，对触发脉冲的要求有：6个晶闸管按VT1VT2VT3VT4VT5VT6的顺序，相位依次差60；（ ）49、三相桥式整流电路中，对触发脉冲的要求有：共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差180，共阳极组VT4、VT6、VT2依次差180；（ ）50、三相桥式整流电路中，对触发脉冲的要求有：同一相的上、下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2脉冲相差120。（ ）51、三相桥式整流电路，整流输出电压一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，因此，该电路又称为6脉波整流电路。（ ）52、各种电力电子装置在电力系统、工业、交通、家庭等众多领域的应用，由此带来谐波和无功因数问题：1）无功功率会导致电流增大和视在功率增加，导致设备容量增加。 （ ）2）无功功率增加，会使总电流增加，从而使设备和线路的损耗增加。 （ ）3）使线路压降增大，冲击性无功负载还会使电压剧烈波动。 （ ）4）谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低发电、输电以及用电设备的效率，大量的3次谐波流国中线会使线路过热甚至发生火灾。 （ ）5）谐波影响各种电气设备的正常工作，使电机发生机械振动、噪声和过热等。 （ ）6）谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，甚至引起严重事故。（ ）7）谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并使电气测量仪表计量不准确。（ ）8）谐波会对邻近的通信设备系统产生干扰。（ ）三、单项选择题 （ 把正确答案的番号填在括号内）1、晶闸管内部有（ C ）PN结。A 一个， B 二个， C 三个， D 四个2、电力二极管管内部有（ A ）个PN结。A 一个， B 二个， C 三个， D 四个3、双向晶闸管是用于交流电路中的，其外部有（C）电极。A 一个， B 两个， C 三个， D 四个。4、比较而言，下列半导体器件中开关速度最快的是（ C ）。A、GTO B、GTR C、P-MOSFET5、下列半导体器件中属于电流型控制器件的是（A ）A、GTR B、P-MOSFET C、IGBT。6、比较而言，下列半导体器件中开关速度最慢的是（ A ）。A、GTO B、GTR C、P-MOSFET7、下列半导体器件中属于电压型控制器件的是（ C ）A、GTO B、GTR C、P-MOSFET8、压敏电阻在晶闸管整流电路中主要是用来（ C ）。A 分流， B 降压， C 过电压保护， D 过电流保护。9、 晶闸管两端并联一个RC电路的作用是（ C ）。A 分流， B 降压， C 过电压保护， D 过电流保护10、晶闸管整流电路中直流电动机应该属于（ B ）负载。A 电阻性， B 电感性， C 反电动势。11、普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（ C ）来表示的。A 有效值 B 最大值 C 平均值12、 晶闸管可控整流电路中的控制角减小，则输出的电压平均值会（ B ）。A 不变 B 增大 C 减小 13、三相可控整流与单相可控整流相比较，输出直流电压的纹波系数（ B ）。A 三相的大 B 单相的大 C一样大14、 单相半波可控整流电路输出直流电压的平均值最大可等于整流前交流电压有效值的（ C ）倍。A 1， B 0.5， C 0.45， D 0.9.15、单相桥式可控整流电路输出直流电压的平均值最大等于整流前交流电压有效值的（ D ）倍。A 1， B 0.5， C 0.45， D 0.9.16、为了让晶闸管可控整流电感性负载电路正常工作，应在电路中接入（ B ）。A 三极管， B 续流二极管， C 保险丝。17、晶闸管可整流电路中直流端的蓄电池或直流电动机应该属于（C）负载。A 电阻性， B 电感性， C 反电动势。18、晶闸管在电路中的门极正向偏压（ B ）愈好。A 愈大， B 愈小， C 不变19、晶闸管两端并联一个RC电路的作用是（C ）。A 分流， B 降压， C 过电压保护， D 过电流保护。20、快速熔断器在晶闸管整流电路中主要是用来（ D ）。A 分流， B 降压， C 过电压保护， D 过电流保护。21、变压器一次侧接入压敏电阻的目的是为了防止（ C ）对晶闸管的损坏。A 关断过电压， B 交流侧操作过电压， C 交流侧浪涌。22、晶闸管变流装置的功率因数比较（ B ）。A 高， B 低， C 好。23、普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（ C ）来表示的。A 有效值 B 最大值 C 平均值24、普通的单相半控桥整流装置中一共用了（B）晶闸管。A 一只， B 二只， C 三只， D 四只。25、三相可控整流输出直流电压的纹波系数比单相可控整流输出直流电压的纹波系数（B）。A 大， B 小 C一样大。26、三相全控桥整流装置中一共用了（ B ）晶闸管。A 三只， B 六只， C 九只。27、若可控整流电路的功率大于4kW，宜采用（ C ）整流电路。A 单相半波可控 B 单相全波可控 C 三相可控28、带平衡电抗器的双反星型可控整流电路适用于（ A ）负载。A 大电流， B 高电压， C 电动机。29、下列不可以实现逆变的电路是（ B ）式晶闸管电路。A 单相全波 B单相半控桥 C三相全控桥30、变流器必须工作在（ A ）区域，才能进行逆变。A 90 B 0 C 90 D 031、为了保证逆变能正常工作，变流器的逆变角不得小于（ D ）。A 5 B 15 C 20 3032、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 (B )。A.导通状态 B.关断状态 C.饱和状态 D.不定33、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的信号是(A )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34、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(D )A.90 B.120C.150 D.18035、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(B )A. U2 B. U2 C.2U2 D. U236、单相全控桥式整流大电感负载电路中，控制角的移相范围是(A )A.090 B.0180 C.90180D.18036037、三相半波可控整流电路的自然换相点是(B )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30D.比三相不控整流电路的自然换相点滞后6038、采用多重化电压源型逆变器的目的，主要是为(C )A.减小输出幅值 B.增大输出幅值C.减小输出谐波 D.减小输出功率四、问答题：1、 晶闸管的正常导通条件是什么？晶闸管的关断条件是什么？如何实现？答：当晶闸管阳极上加有正向电压的同时，在门极上施加适当的触发电压，晶闸管就正常导通；当晶闸管的阳极电流小于维持电流时，就关断。只要让加在晶闸管两端的阳极电压减小到零或让其反向，就可以让晶闸管关断。2、绝缘门极晶体管的特点有哪些？答：绝缘门极晶体管具有输入阻抗高、速度快、热稳定性好、驱动电路简单、通态电压低、耐压高和承受电流大等特点。3、 正确使用晶闸管应该注意哪些事项？答：由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小的多，使用中除了要采取必要的过电流、过电压等保护措施外，在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的安全余量。另外，使用中的晶闸管时还应严格遵守规定要求。此外，还要定期对设备进行维护，如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情况。4、 晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用？答：在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出，可降低脉冲电压，增大输出的触发电流，还可以使触发电路与主电路在电气上隔离，既安全又可防止干扰，而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配，达到同时触发多个晶闸管的目地。5、 一般在电路中采用哪些措施来防止晶闸管产生误触发？答：为了防止晶闸管误导通，晶闸管门极回路的导线应采用金属屏蔽线，而且金属屏蔽层应接“地”；控制电路的走线应远离主电路，同时尽可能避开会产生干扰的器件；触发电路的电源应采用静电屏蔽变压器。同步变压器也应采用有静电屏蔽的，必要时在同步电压输入端加阻容滤波移相环节，以消除电网高频干扰；应选用触发电流稍大的晶闸管；在晶闸管的门极与阴极之间并接0.01F0.1F的小电容，可以有效地吸收高频干扰；采用触发电流大的晶闸管。6、 晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常是用来作为“最后一道保护”用？答：晶闸管的过电流保护常用快速熔断器保护；过电流继电器保护；直流快速开关过电流保护等措施进行。其中快速熔断器过电流保护通常是用来作为“最后一道保护”用的。7、什么叫整流？什么叫逆变？什么叫有源逆变？什么叫无源逆变？答：把交流电变为直流电的过程叫整流；把直流电变为交流电的过程叫逆变；将直流电变为和电网同频率的交流电并反送到交流电网去的过程称为有源逆变；将直流电变为交流电直接供给负载使用的过程叫无源逆变。8、实现有源逆变的条件有哪些？答：直流侧必须外接与直流电流Id同方向的直流电源E。其数值要稍大于Ud，才能提供逆变能量；变流器必须工作在90（90）区域，使Ud0，才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。9、晶闸管整流装置的功率因数是怎样定义的？它与哪些因素有关？改善功率因数通常有哪些方法？答：晶闸管整流装置的功率因数定义为交流侧有功功率与视在功率之比。晶闸管整流装置的功率因数与电路的畸变系数与位移因数的乘积大小成正比。改善功率因数通常有以下几种方法：小控制角（逆变角）运行；采用两组变流器的串联供电；增加整流相数；设置补偿电容。10、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? 答：意义为利用电感的储能作用来平衡电流的脉动和延长晶闸管的导通时间。 原则是：在最小的负载电流时，保证电流连续，即使晶闸管导通角=180。11、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与电源电压Ud的关系式。 答：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。 降压斩波电路U0=KtUd 升压斩波电路12、画出升压直流斩波电路（Boost Chopper）的电路图，并简述其工作原理。电路图及工作原理图如下图所示：图3-1降压斩波电路答：当L的值较大时，设电流连续，工作波形如图b所示：在t=0时刻，驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压U0=E，负载电流i0按指数曲线上升。在t=t1时刻，控制V关断，二极管VD导通续流，负载电压近似为零，负载电流呈指数规律下降。串联电感L可使电流连续且脉动小。至一个周期结束，再驱动V导通，重复上一周期过程。当电路工作于稳态时，如图所示，负载电流在一个周期的初值和终值相等。负载电压平均值为： （3-1） 由此可知，输出到负载的电压平均值u0最大为E，若减小占空比，u 0 随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。13、画出降压式直流斩波电路（Buck Chopper）的电路原理图，并简述其工作原理。答：原理图和工作波形如图所示：图3-2 升压斩波电路工作原理是：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u0为恒值，记为U0。设V处于通态的时间为ton，此阶段电感L上积蓄的能量为EI1 ton。当V处于断态时E和L共同向电容C充电，并向负载及提供能量。设V处于断态的时间为toff，则在此期间电感上释放的能量为(U0 - E) I1tof f 。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即： 化简得： （3-2）由于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。14、斩波电路有哪几种控制方式？答：斩波电路有三种控制方式：1)保持开关周期T不变，调节开关导通时间ton，称为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation 缩写为PWM)或脉冲调宽型。2)保持开关导通时间ton不变，改变开关周期T，称为频率调制或调频型。3) ton和T都可调，使占空比改变，称为混合型。15、为什么升压斩波电路能使输出电压高于电源电压？答：升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因：一是L储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。16、交流调压电路与交流调功电路在控制上有何区别？各运用于什么样的负载？答：交流调压电路：在交流电力控制电路中，在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。交流调功电路：在交流电力电路中，以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断，改变通态周期数和断态周期数的比，可以方便地调节输出功率的平均值，这种电路称为交流调功电路。交流调压电路与交流调功电路的电路形式完全相同，只是控制方式不同。交流调功电路不是在每个交流电源周期都对输出电压波形进行控制，而是将负载与交流电源接通几个整周波，再断开几个整周波，通过改变接通用波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。交流调压电路广泛用于灯光控制(如调光台灯和舞台灯光控制)及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供用电系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。交流调功电路电路常用于电炉的温度控制。17、无源逆变电路有哪四种换流方式？简述各个方式的特点。答：无源逆变电路换流方式可分为以下几种：器件换流、电网换流、负载换流和强迫换流。器件换流：利用全控型器件的自关断能力进行换流称为器件换流。电网换流：由电网提供换流电压称为电网换流。负载换流：由负载提供换流电压称为负载换流。凡是负裁电流的相位超前于负载电压的场合，都可以实现负载换流。强迫换流：设置附加的换流电路，给欲关断的品闸管强迫施加反向电压或反向电流的换沥方式称为强迫换流。强迫换流通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换流。18、简述电压型逆变电路的主要特点。答：电压型逆变电路特点为：1）直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流例电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。2）由于直流电压源的钳位作用，交流例输出电压波形为矩形波并且与负兹阻抗角无关。而交流例输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。3）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。19、简述电流型逆变电路的主要特点。答：电流型逆变电路特点为：1）直流例串联有大电感，相当于电流源。直流例电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。2）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。3）当交流例为阻感负载时需要提供无功功率直流侧电感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，因此不必象电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。20、简述单极性SPWM调制法控制的基本原理和指导思想。答：单极性PWM控制方式，即：在SPWM中，信号波ur的半个周期内三角波载波只在正极性或负极性一种极性范围内变化，所得到的PWM波形也只在单个极性范围变化的控制方式称为单极性PWM控制方式。其基本原理和指导思想是把正弦半波分成N等份，就可以把正弦半波看成是由N个被此相连的脉冲序列所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于pN，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序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，就得到脉冲序列，这就是PWM波形。各脉冲的幅值相等，而宽度是按正弦规律变化的。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。像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SPWM(Sinusoidal PWM)波形。而要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按照同一比例系数改变上述各脉冲的宽度即可。四、计算以及波形分析1、读出下列图形符号的名称并标出管脚符号。a b c d e f g i 答：a为电力二极管，管脚从左到右为 A，K； b为晶闸管，管脚从左到右为 A，K，上端为G ； c 为逆导晶闸管，管脚从左到右为 A，K，上端为G； d 为光控晶闸管，管脚从上到下为 A，K，左端为G e 为门极可关断晶闸管（GTO），管脚从左到右为 A，K，上端为G； f 为电力晶体管（GTR），管脚从左到右为 b，e，上端为c； g 为绝缘栅双极晶体管（IGBT），管脚从左到右为 G，E，上端为C； i 为电力场效应晶体管（P-MOSFET），管脚从左到右为 G，S，上端为D。 2、已知：图1.1中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形,波形的电流最大值为Im,试计算该波形的电流平均值Id1和电流有效值I1以及其波形系数。0图1-1：晶闸管导电波形 解:电流平均值为:电流有效值: 波形系数: 3、在1题中,若取安全裕量为2,问额定电流为100A的晶闸管,其允许通过的电流平均值是多少?这时,相应的电流最大值是多少?解:100A的晶闸管允许通过的电流平均值为: (A)电流最大值为:(A)4、单相半波可控整流电路，电阻性负载，已知U2 为220V交流，要求输出的直流平均电压为85V，最大输出直流平均电流为20A