电力电子技术习题及答案

精品文档 1欢迎下载 电力电子技术习题集 习题一 1 试说明什么是电导调制效应及其作用 2 晶闸管正常导通的条件是什么 导通后流过的电流由什么决定 晶闸管由导通变为关 断的条件是什么 如何实现 3 有时晶闸管触发导通后 触发脉冲结束后它又关断了 是何原因 4 图 1 30 中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形 其最大值均为Im 试计算各波形的 电流平均值 有效值 如不考虑安全裕量 额定电流 100A 的晶闸管 流过上述电流波 形时 允许流过的电流平均值Id各位多少 0 t i 2 0 t i 2 0 t 2 i 0 t 2 i 0 t i 2 0 t i 2 a c e f d b 图 1 30 习题 1 4 附图 5 在图 1 31 所示电路中 若使用一次脉冲触发 试问为保证晶闸管充分导通 触发脉冲 宽度至少要多宽 图中 E 50V L 0 5H R 0 5 IL 50mA 擎住电流 T L R E UGS iG t t 图 1 31 习题 1 5 附图 图 1 32 习题 1 9 附图 6 为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流 而 GTO 却可以 7 GTO 与 GTR 同为电流控制器件 前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同 8 试比较 GTR GTO MOSFET IGBT 之间的差异和各自的优缺点及主要应用领域 9 请将 VDMOS 或 IGBT 管栅极电流波形画于图 1 32 中 并说明电流峰值和栅极电阻有 何关系以及栅极电阻的作用 10 全控型器件的缓冲吸收电路的主要作用是什么 试分析 RCD 缓冲电路中各元件的作用 11 限制功率 MOSFET 应用的主要原因是什么 实际使用时如何提高 MOSFET 的功率容量 习题二 精品文档 2欢迎下载 1 具有续流二极管的单相半波可控整流电路 带阻感性负载 电阻为 5 电感为 0 2H 电源电压的有效值为 220V 直流平均电流为 10A 试计算晶闸管和续流二极管的电流有 效值 并指出晶闸管的电压定额 考虑电压 2 3 倍裕度 2 单相桥式全控整流电路接电阻性负载 要求输出电压在 0 100V 连续可调 输出电压平 均值为 30 V 时 负载电流平均值达到 20A 系统采用 220V 的交流电压通过降压变压器 供电 且晶闸管的最小控制角 min 30 设降压变压器为理想变压器 试求 1 变压器二次侧电流有效值I2 2 考虑安全裕量 选择晶闸管电压 电流定额 3 作出 60 时 ud id和变压器二次侧i2的波形 3 试作出图 2 8 所示的单相桥式半控整流电路带大电感负载 在 30 时的 ud id iVT1 iVD4的波形 并计算此时输出电压和电流的平均值 4 单相桥式全控整流电路 U2 100V 负载中R 2 L值极大 反电动势E 60V 当 30 时 试求 1 作出ud id和i2的波形 2 求整流输出电压平均值Ud 电流Id 以及变压器二次侧电流有效值I2 5 某一大电感负载采用单相半控桥式整流接有续流二极管的电路 负载电阻R 4 电源 电压U2 220V 3 求 1 输出直流平均电压和输出直流平均电流 2 流过晶闸管 整流二极管 的电流有效值 3 流过续流二极管的电流有效值 6 三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳极接法 a b 两相的自然换相点是同一点 吗 如果不是 它们在相位上差多少度 试作出共阳极接法的三相半波可控的整流电路 在 30 时的ud iVT1 uVT1的波形 7 三相半波可控整流电路带大电感性负载 3 R 2 U2 220V 试计算负载电流 Id 并按裕量系数 2 确定晶闸管的额定电流和电压 8 三相桥式全控整流电路 U2 100V 带阻感性负载 R 5 L值极大 当 60 试 求 1 作出ud id和iVT1的波形 2 计算整流输出电压平均值Ud 电流Id 以及流过晶闸管电流的平均值IdVT和有效 值IVT 3 求电源侧的功率因数 4 估算晶闸管的电压电流定额 9 三相桥式不控整流电路带阻感性负载 R 5 L U2 220V XB 0 3 求 Ud Id IVD I2和 的值 并作出ud iVD1和i2的波形 10 请说明整流电路工作在有源逆变时所必须具备的条件 11 什么是逆变失败 如何防止逆变失败 12 三相全控桥变流器 已知L足够大 R 1 2 U2 200V EM 300V 电动机负载处于 发电制动状态 制动过程中的负载电流 66A 此变流器能否实现有源逆变 求此时的逆 变角 13 三相全控桥变流器 带反电动势阻感负载 R 1 L U2 220V LB 1mH 当 EM 400V 60 时求Ud Id和 的值 此时送回电网的有功功率是多少 精品文档 3欢迎下载 14 三相桥式全控整流电路 其整流输出电压中含有哪些次数的谐波 其中最大的是哪一 次 变压器二次电流中含有哪些次数的谐波 其中主要的是哪几次 15 试计算第 4 题中i2的 3 5 7 次谐波分量的有效值I23 I25 I27 并计算此时该电路 的输入功率因数 16 试计算第 6 题中的i2的 5 7 次谐波分量的有效值I25 I27 17 三相晶闸管整流器接至 10 5kV 交流系统 已知 10kV 母线的短路容量为 150MVA 整流 器直流侧电流Id 400A 触发延迟角 15 不计重叠角 试求 1 相移功率因数 cos 1 整流器的功率因数 2 整流测直流电压Ud 3 有功功率 无功功率和交流侧基波电流有效值 4 截止到 23 次的各谐波电流的大小 总谐波畸变率 18 晶闸管整流电路的功率因数是怎么定义的 它与那些因素有关 19 综述抑制相控整流电路网侧电流谐波的措施 20 综述改善相控整流电路网侧功率因数的措施 习题三 1 一升压换流器由理想元件构成 输入 Ud在 8 16V 之间变化 通过调整占空比使输出 U0 24V 固定不变 最大输出功率为 5W 开关频率 20kHz 输出端电容足够大 求使换 流器工作在连续电流方式的最小电感 2 一台运行在 20kHz 开关频率下的升降压换流器由理想元件构成 其中 L 0 05mH 输入电 压 Ud 15V 输出电压 U0 10V 可提供 10W 的输出功率 并且输出端电容足够大 试求 其占空比 D 3 在图 3 1 所示的降压斩波电路中 已知E 100V R 0 5 L 1mH 采用脉宽调制控制方 式 T 20 s 当ton 5 s 时 试求 1 输出电压平均值UO 输出电流的平均值IO 2 输出电流的最大和最小瞬时值并判断负载电流是否断续 3 当ton 3 s 时 重新进行上述计算 4 在图 3 35 所示降压斩波电路中 已知E 600V R 0 1 L EM 350V 采用脉宽调制 控制方式 T 1800 s 若输出电流IO 100A 试求 1 输出电压平均值UO和所需的ton值 2 作出 以及iG iD的波形 0 u 0 i E V M R L VD io EM uo iG iD 图 3 35 电流型降压斩波电路 5 升压斩波电路为什么能使输出电压高于电源电压 6 在图 3 4 所示的升压斩波电路中 已知E 50V L值和C值极大 R 20 采用脉宽调制 控制方式 当T 40 s ton 25 s 时 计算输出电压平均值UO和输出电流的平均值 精品文档 4欢迎下载 IO 7 说明降压斩波电路 升压斩波电路 升降压斩波电路的输出电压范围 8 在图 3 7 所示升降压斩波电路中 已知E 100V R 0 5 L和C极大 试求 1 当占空比 0 2 时的输出电压和输出电流的平均值 2 当占空比 0 2 时的输出电压和输出电流的平均值 并计算此时的输入功率 7 试说明升降压斩波电路 Boost Cuck Chooper 和 Cuk 斩波电路的异同点 8 在单相交流调压器中 电源电压U1 120V 电阻负载R 10 触发角 900 试计算 负载电压有效值UO 负载电流有效值IO 负载功率PO和输入功率因数 9 一电阻性负载加热炉有单相交流调压电路供电 如 00时位输出功率最大值 试求功 率为 80 50 时的触发角 10 一晶闸管单相交流调压器带阻感性负载 电源电压为 220V 的交流电源 负载 R 10 L 1mH 试求 1 触发角 的移相范围 2 负载电流的最大有效值 3 最大输出功率及此时电源侧的功率因数 4 当 900时 晶闸管电流的有效值 晶闸管导通角和电源侧功率因数 11 某单相反并联调功电路 采用过零触发 电源电压U1 220V 电阻负载R 1 控制的 设定周期 TC内 使晶闸管导通 0 3s 断开 0 2s 使计算送到电阻负载上的功率与假定 晶闸管一直导通时所送出的功率 12 交流调压电路和交流调功电路有什么区别 二者各运用于什么样的负载 为什么 13 用一对反并联的晶闸管和使用一只双向晶闸管进行交流调压时 他们的主要差别是什 么 14 反并联的晶闸管和负载接成内三角形的三相交流调压电路 问该电路有何优点 15 什么是 TCR 什么是 TSC 它们的基本原理是什么 各有何特点 16 交交变频电路的主要特点和不足之处是什么 其主要用途是什么 17 三相交交变频电路有哪两种接线方式 它们有什么区别 习题四 1 无源逆变电路和有源逆变电路有什么区别 2 在逆变电路中器件的换流方式有哪些 各有什么特点 试举例说明 3 为什么负载换向逆变器的负载阻抗必须呈容性而谐振式逆变器无次要求 4 什么是电压型逆变电路和电流型逆变电路 二者各有什么特点 5 电压型逆变电路中二极管的作用是什么 如果没有将出现什么现象 为什么电流型逆变 电路中没有这样的二极管 6 请说明整流电路 逆变电路 变流 变频 电路三个概念的区别 7 并联谐振式逆变器利用负载电压进行换相 为保证换相应满足什么条件 8 对于图 4 16 所示电路 测得 uDS波形如图右边 请分析波形出现电压尖峰的原因 并 说明消弱电压尖峰的办法 精品文档 5欢迎下载 L D G S E uDS R E 0 2 uR 图 4 16 习题 8 图 4 17 习题 9 9 若电路及其输出波形如题图 4 17 所示 请画出开关管上的电压波形 10 三相桥式电压型逆变电路 180 导电方式 Ud 100V 试求输出相电压的基波幅值UUN1m 和有效值UUN1 输出线电压的基波幅值UUV1m和有效值UUV1 输出 5 次谐波的有效值 UUV5 习题五 1 试说明 PWM 控制的基本原理 2 PWM 逆变器有哪些优点 其开关频率的高低有什么利弊 3 单极性和双极性 PWM 控制有什么区别 在三相桥式 PWM 逆变电路中 输出相电压 输出 端相对于中性点的电压 和线电压 SPWM 波形各有几种电平 4 脉宽调制 PWM 技术的制约条件主要表现在哪些方面 5 在 SPWM 调制中 何谓同步调制 何谓异步调制 为什么 常采用分段同步调制的方法 6 脉宽调制逆变器的基本控制方法有哪些 7 在图 5 31 中 半周期的脉冲数为 7 脉冲幅值为相应正 弦波幅值的 2 倍 试按照面积等效原理计算各脉冲的宽 度 8 什么是 SPWM 波形的规则采样法 和自然采样法相比 规 则采样法有和优缺点 9 单相和三相 SPWM 波形中 所含主要谐波的频率是多少 图 5 31 习题 7 10 简要说明空间矢量 PWM 控制的基本原理及特点 11 多电平逆变器的优缺点有哪些 12 目前多电平逆变器的拓扑结构主要有哪几种 各有什么 优缺点 习题六 1 什么是高压直流输电 和交流输电系统相比有何优缺点 2 直流输电工程按照直流联络线可分为几类 各有什么优缺点 3 简单介绍一下直流输电系统的主要结构 各个元件都有什么功能 4 为什么目前在绝大多数直流输电工程普遍采用晶闸管阀 5 对于目前广泛使用的 12 脉波换流桥 其交流侧电流和直流母线主要有那些次数的谐波 如果是采用 18 脉波换流桥呢 6 高压直流输电的交流滤波器主要有哪几种 各有什么优缺点 7 在高压直流输电系统中 调节输送的直流电流和直流功率的主要手段是什么 tO u a b O u t 精品文档 6欢迎下载 8 分析一下在高压直流输电系统中 如果采用全控型器件 如 IGBT 并利用 PWM 控制技 术的技术可行性 习题七 1 什么叫灵活交流输电系统 柔性交流输电系统 目前的主要应用有那些 2 为什么要对交流电网进行无功功率补偿 3 什么叫 SVC SVC 主要包括哪几种组合结构 4 为什么 TCR 常和 TSC 并联使用 试画出其单线电路图 5 在 TSC 中 电容的最优投切时刻如何选择 6 什么叫静止同步补偿器 STATCOM 和传统的 SVC 相比有何优缺点 7 画出不考虑损耗时 STATCOM 的等效电路图和其感性 容性向量图 并分析其工作原理 习题八 1 对电网的谐波补偿有何重要意义 2 与传统的无源滤波器相比 有源电力滤波器有何优缺点 3 试分析图 8 27 所示的 APF 的电路结构和工作原理 4 根据有源电力滤波器接入电网的方式 有