电力电子变流技术模拟题.doc

中国地质大学（北京）继续教育学院 2014年05课程考试电力电子变流技术模拟题（补） 一. 问答题1. 晶闸管的关断条件是什么? 如何实现? 晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定?答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流IA减小，IA下降到维持电流IH以下时，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。进而实现晶闸管的关断，其两端电压大小由电源电压UA决定。2. 什么是有源逆变？有源逆变的条件是什么？有源逆变有何作用？整流与逆变区别？如果将逆变电路交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电，反送到电网上去称为有源逆变。答：有源逆变的条件：（1） 一定要有直流电动势，其极性必须与晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平均电压；（2） 变流器必须工作在的区域内使Ud0。有源逆变的作用：它可用于直流电机的可逆调速，绕线型异步电动机的串级调速，高压电流输电太阳能发电等方面。整流就是把交流电能转换成直流电能，而将直流转换为交流电能称为逆变，它是对应于整流的逆向过程。3. 晶闸管装置中不采用过电压、过电流保护，选用较高电压和电流等级的晶闸管行不行，为什么？答：晶闸管装置中必须采用过电压、过电流保护，而不能用高电压、高电流的晶闸管代替，因为在电感性负载装置中，晶闸管在开关断过程中，可能会出现过冲阳极电压，此时极易损坏晶闸管。当未采取过电流保护，而电路过载或短路时更易损坏晶闸管。4. 晶闸管变流装置主电路对门极触发电路的要求是什么？答：触发脉冲应有足够的功率，触发脉冲的电压和电流应大于晶闸管要求的数值，并留有一定的余量。触发脉冲的相位应能在规定范围内移动。触发脉冲于晶闸管主电路电源必须同步，两者频率应相同，而且要有固定的相位关系，使每一周期在同样的相位上触发。二. 电路分析题1. 写出单相桥式全控整流电路电阻性负载输出电压平均值、电流平均值公式并画出电路图。答：整流电路输出平均电压 整流电路输出平均电流 Ud = 0.9U21+COS/2 Id = 0.9U2/R1+COS/2 2. 下图所示电路为脉冲形成与放大环节，说明工作原理。答：脉冲形成环节由V4、V5组成；放大环节由V7、V8组成。控制电压UCO加在V4的基极上，电路的触发脉冲由脉冲变压器TP二次侧输出，其一次侧接在V8的集电极电路中。当控制电压UCO0时，V4截止。+E1电源通过R11供给V5一个足够大的基极电流，使V5饱和导通，这时V5的集电极电压UC5接近于-E1。V7、V8处于截止状态，无脉冲输出。另外，电源的+E1(15V)经R9、V5发射结到-E1(-15V)，对电容C2充电，充满后电容两端电压接近于2E1(30V)。当控制电压UCO0.7V时，V4导通，A电位由+E1(+15V)迅速降低至1V左右，由于电容C3两端电压不能突变，所以V5基极电位迅速降至约-2E1(-30V),由于V5发射结反偏置，V5立即截止。它的集电极电压由-E1(-15V)迅速上升到2.1V(VD6、V7、V8三个PN结正向压降之和），于是V7、V8导通，输出触发脉冲。同时，电容C3经电源+E1、R11、VD4、V4放电和反向重充电，使V5基极电位又逐渐上升，直到UB5-E1(-15V)，V5又从新导通。这时VC5又立即降至-E1，使V7、V8截止，输出脉冲终止。可见脉冲前沿由V4导通时刻确定，V5(或V6)截止持续时间即为脉冲脉冲宽度。所以脉冲宽度与反向充电回路时间常数R11C3有关。3. 下图电路为锯齿波的形成和脉冲移项环节，试分析之。答：电路由V1、V2、V3和C2等元件组成，其中V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路。当V2截止时，恒流源电流I1C对电容C2充电，所以C2两端电压为UC=(1/C)I1Ct 按线性增长，即V3的基极电位UB3按线性增长。调节电位器RP2，即改变C2的恒定充电电流I1C，因此RP2是用来调节锯齿波斜率的。当V2导通时，由于R4阻值很小，电容C2迅速放电，使Ub3电位迅速降到零伏附近。当V2周期性地导通和关断时，Ub3便形成一锯齿波，同样UC3也是一个锯齿波电压。射极跟随器V3地作用是减小控制回路的电流对锯齿波电压Ub3的影响V4管子的基极电位是由锯齿波电压、直流控制电压UCO、直流偏移电压UP三电压作用的叠加值所确定，它们分别通过电阻R6、R7、R8与基极相连。如果Uco0，Up为负值时，b4点的波形由UhUp确定。当Uco为正值时，b4点的波形由Uh+Up+Uco确定。由于V4的存在，上述电压波形与实际波形有出入，当b4点淡雅等于0.7V后，V4导通。之后Ub4一直被钳制在0.7V。 当Up为固定值时，改变Uco就可以改变Ub4点的时间坐标，即改变脉冲产生的时刻，脉冲移项，从而改变晶闸管电路整流 电压的大小。可以看出，加Up目的是为了确定控制电压Uco0时脉冲的初始相位。当感性负载电流连续时，三相全控桥的脉冲初始相位应定在90；如果时可逆系统，需要在整流和逆变状态下工作，这时需要脉冲的移项范围理论上为180（实为120）三. 绘图题1. 电路如下图所示，当=60时，画出下列故障情况下的ud波形。(1) 熔断器1FU熔断。 (2) 熔断器2FU熔断。(3) 熔断器2FU、3FU同时熔断。答：这三种情况下的波形图如下所示：(1) (2)(3)2. 画出单相桥式全控整流电路负载为电阻性负载、电感性负载时的电路图及波形。答：Ud，idUT14i2w tw tw t3. 试述单相交-交变频电路的工作原理。三相交-交变频电路有哪两种接线方式？它们有什么区别？答：其电路有两组整流圈，一组为正组整流器，另一组为反组整流器，其正组和反组整流器以交替地以低于电源的频率切换正反组整流器的工作状态，当正组工作，反组封锁时，负载输出电压为上正下负，如果负组工作，正组封锁，则为上负下正，如果控制角的大小不变，则输出电压波形为矩形波，如果让控制角按900逐渐减小，然后再从090逐渐增大。那么正组整流电流的输出电压的平均值按正弦规律变化，从零增大到最大，然后从最大减小到零，反组用上述同样的控制方法，就可以得到接近正弦波的输出电压。第一种：公共交流母线方法。它由三组彼此独立的，输出电压相位相互错开120的单相交-交变频电路组成，他们的电源进线通过进线电抗器接在公共的交流母线上。因为电源进线端公用，所以三相单相变频电路的输出端必须隔离。为此，交流电动机的三个绕组必须拆开，同时引出六根线。第二种：输出星形连接方式。由三组彼此独立的，输出电位相互错开120的单相交交变频电路组成，共电源进线通过线电抗器接在公共的交流母线上