哈工大2009年电力电子技术考试试题.pdf

哈工大 2009 年 春 季学期 电力电子技术电力电子技术 试试 题题 A 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 总分 分数 阅卷人 第第 1 页页 共 共 10 页 页 班号班号 姓名姓名 注 卷面 80 分 平时成绩 20 分 答题所需参考信息 有关波形及其傅立叶级数 一 选择题 5 分 下列电力电子器件 A SCR B GTO C GTR D P MOSFET E IGBT F 电力二极管 属于半控型器件的是 属于全控型器件的是 属于单极型的是 属于电流驱动的是 工作频率最高的是 试 题 班号 姓名 第第 2 页页 共 共 10 页 页 二 简答题 5 小题 共 17 分 1 从晶闸管的物理结构角度 分析为什么晶闸管一旦触发导通之后 就可以自锁导通 而不再需要触发电流 晶闸管导通之后 门极就失去控制作用 那么如何使已导通的晶 闸管关断 4 分 4 分 2 画出 IGBT 的 RCD 缓冲电路的电路图 并简述 RCD 缓冲电路中各器件的作用 5 分 5 分 3 直流开关电源与直流线性电源相比具有体积小 效率高等优点 试简要分析其原因 4 分 4 分 本题得分 试 题 班号 姓名 第第 3 页页 共 共 10 页 页 4 双桥反并联的晶闸管直流电动机系统 当电机正向电动时 变流器和电动机的工作状态 如图 1 所示 试回答 当电机正向制动时 哪组变流器工作 该变流器工作于整流状态 还是逆变状态 并简述理由 2 分 2 分 图 1 5 图 2 为电力 MOSFET 的驱动电路 其中光耦的作用是什么 为什么在栅源之间并联稳压 管 试分析其作用 2 分 2 分 图 2 试 题 班号 姓名 第第 4 页页 共 共 10 页 页 三 单相桥式晶闸管整流电路如图 3 所示 交流电源 vs的有效值为 220V 负载中 rd 2 Ld值足够大 输出电流平直连续 反电势 Ed 100V 回答下列问题 8 分 分 1 稳态时电机处于电动状态 电机电流的平均值 Io 10A 写出此时触发角 的计算表 达式 2 触发角 45 时 在一个工频电周期内 画出输出电压 vd及输入电流 is的波形 两 个波形的相位应彼此对应 并计算此时整流电路的功率因数 PF 图 3 本题得分 试 题 班号 姓名 第第 5 页页 共 共 10 页 页 四 图 4 为晶闸管三相桥式全控整流电路 输入为三相工频电源 负载电流连续 当 3 时 回答下列问题 6 分 6 分 1 在图 5 工频线电压波形上方的对应位置画出各器件的触发脉冲 并标明该脉冲所 对应的器件号 2 在图 5 中工频线电压波形的基础上 画出整流输出电压 ud一个工频电周期的波形 3 如果有一个晶闸管 VT6不能导通 在图 6 中画出此时的整流输出电压 ud波形 图 4 图 5 图 6 本题得分 试 题 班号 姓名 第第 6 页页 共 共 10 页 页 五 在图 7 所示的降压斩波电路中 已知 E 200V R 2 L值足够大 电感电流连续平 直 EM 100V 开关频率 fs 10 KHz 器件导通占空比为 0 6 回答下列问题 10 分 分 1 计算输入电流平均值 Iv和输出电流平均值 Io 2 在 1 个开关周期上 画出如下波形 输出电压 uo 器件 VD 上电流 iv 时间轴上应有 准确的时间标注 各波形的时间轴应相同 3 计算器件 VD 上电流平均值 IdVD和有效值 IVD 图 7 本题得分 试 题 班号 姓名 第第 7 页页 共 共 10 页 页 六 三相桥式逆变器如图 8 所示 方波控制方式 180 导电方式 负载为三相平衡的 纯阻性负载 Y 形连接 回答下列问题 6 分 6 分 1 在图 9 中画出稳态时一个开关周期内 下列电压的波形 幅值应符合图中的要求 UNVNUV vvv 2 设 Ud 300V 试计算输出线电压 UV v 的基波有效值 图 8 图 9 本题得分 试 题 班号 姓名 第第 8 页页 共 共 10 页 页 七 图 10 所示的单相全桥逆变电路工作于双极性 SPWM 模式 采用调制的方法产生器 件的开关控制信号 信号波和载波如图 11 所示 其中信号波的峰值为 4V 三角波的峰 值为 5V 试回答下列问题 10 分 10 分 1 在图 11 中画出 1 个调制信号波周期内 V1的开关控制信号波形 ug1 高电平表示 开通 低电平表示关断 以及输出电压 uo的波形 2 在图 11 的调制情况下 频率调制比是多少 若采用同步调制方式 当信号波的 频率分别为 10Hz 和 50Hz 时 三角波的频率分别是多少 3 设 Ud 300V 在图 11 的调制情况下 试计算输出电压 uo的基波有效值 图 10 uruc u O t uruc u O t ug1 Ud uo Ud t t t t 图 11 本题得分 试 题 班号 姓名 第第 9 页页 共 共 10 页 页 八 图 12 为工作于双极性 PWM 控制方式的桥式 DC DC 变换电路 电机处于电动状态 E 200V R 2 L 足够大 电机电流平直连续 EM 100V 此时将电机转为制动状态 且平均制动电流为 10A 回答下列问题 6 分 6 分 1 求开关器件 V1的控制占空比 2 画出开关器件 V1驱动信号的波形 高电平为开通 低电平为关断 并与之对应 地画出负载电压 uo的波形 3 说明开关器件 V1开通和关断时 负载电流的通路 图 12 本题得分 试 题 班号 姓名 第第 10 页页 共 共 10 页 页 九 设计题 2 小题 共 12 分 1 设计一个直流斩波器 满足以下要求 输入电压 E 在 50V 60V 之间变化 输出电压 Uo经调节后稳定在 100V 负载为电阻 全控型开关器件为 1 只 IGBT 回答下列问题 6 分 分 1 画出该斩波器的电路图 写出其名称 2 输入电压在 50V 60V 之间变化时 计算 IGBT 导通占空比的变化范围 2 设计一个单相变流电路 单