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20套答案第一套题答案！一、填空题（共8小题，每空1分，共20分）2、空1 开关；空2 开关 3、空1 载波比；空2 同步；空3 分段同步4、空1 冲量；空2 形状 7、空1 有源；空2 无源8、空1 VD1；空2 V1；空3 VD2；空4 V2；空5 VD1三、简答题（共 3 小题，共22分）1、（7分）晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流以上。导通后的晶闸管管压降很小。（3分）使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值维持电流以下。其方法有二：（1）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压；（2分）（2）增加负载回路中的电阻。（2分）2、（8分）(1) 直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动；（2分）(2) 输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同；（3分）(3) 阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。（3分）3、（7分）（1）外部条件：要有一个能提供逆变能量的直流电源，且极性必须与直流电流方向一致，其电压值要稍大于Ud；（2分）（2）内部条件：变流电路必须工作于减小阳极电压。 2增大负载阻抗。 3加反向电压。 （2分）2、（5分）答：晶闸管变流器在逆变运行时，一旦不能正常换相，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器输出的平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败，或叫逆变颠覆。造成逆变失败的原因主要有： （2分）触发电路工作不可靠。例如脉冲丢失、脉冲延迟等。晶闸管本身性能不好。在应该阻断期间管子失去阻断能力，或在应该导通时不能导通。交流电源故障。例如突然断电、缺相或电压过低等。换相的裕量角过小。主要是对换相重叠角估计不足，使换相的裕量时间小于晶闸管的关断时间。 （3分）6、（5分）PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制 来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。 （1分）在采样控制理论中有一条重要的结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯蚌的 环节上时,其效果基本相同,冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理。 （1分）以正弦pWM控制为例。把正弦半波分成等份,就可把其看成是N个彼此相连的脉 冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等,都等于/n,但幅值不等且脉冲顶部不是水平直 线而是曲线,各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲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PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按下弦规律变化的。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。可见,所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。 （3分）四、计算题：（本题共4小题，每小题10分，共40分）1、（10分）解：（1）解:Ud、Id、和I2的波形;如下图: （4分）输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次电流有效值I2分别为 Ud=0.9U2cos=0.9100cos77.97（V） IdUd/R=77.97/2=38.99(A) I2=Id=38.99(A) （3分）晶闸管承受的最大反向电压为: U2=100=141.4(V) - 考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为: UN=(23)141.4=283424(V) 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 流过晶闸管的电流有效值为: IVT=Id/=27.57(A) 晶闸管的额定电流为: IN=(1.52)27.57/1.57=2635(A) 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 （3分）试卷参考答案及评分标准( 11 卷)一、填空题：（本题共13小题，每空1.5分，共30分）12、空1答案交流电源异常；空2答案逆变角太小。13、空1答案；空2答案。二、问答题：（本题共4小题，每小题5分，共20分）1、（5分）答：（1）晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流以上。导通后的晶闸管管压降很小。（3分）（2）使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值维持电流以下。其方法有二：a、减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压；b、增加负载回路中的电阻。 （2分）试卷参考答案及评分标准( 12 卷)2、（5分）答：（1）将变流器的交流侧接到交流电源上，变流器把直流电逆变为50HZ的交流电回送到电网去。 （2分）（2）条件：外部条件为EM稍大于Ud ，内部条件a90或（90）在电动机的运动，机车行驶下坡中。 （3分）试卷参考答案及评分标准( 13 卷)2、（4分）答：（1）由于变压器漏感和线路电感等因素的影响，晶闸管的换流（换相）不能瞬时完成，均需一定的时间即换相重叠角所对应的时间。 （2分）（2）如果逆变角/2，使Ud为负值。4、答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是 0180，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是090。 三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是 0120，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是090。五、计算题（共 1 小题，15分）1、解：ud、id和i2的波形如下图： 整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2分别为Ud0.9 U2 cos0.9100cos3077.97(A)Id (UdE)/R(77.9760)/29(A)I2Id 9(A) 晶闸管承受的最大反向电压为：U2100141.4（V）流过每个晶闸管的电流的有效值为：IVTId 6.36（A）故晶闸管的额定电压为：UN(23)141.4283424（V） 晶闸管的额定电流为：IN(1.52)6.361.5768（A）试卷参考答案及评分标准( 17 卷)一、填空题：（本题共17小题，每空1分，共20分）1、额定电流；发热效应。2、电感；电容。3、不可控；半可控；全可控。4、24。5、；。1、答：换流（commutation）指电力电子电路中支路间电流的转移。换流方式可分为： 电网换流：换流电压取自交流电网。 负载换流：换流电压取自呈容性的负载端电压。 器件换流：利用全控型器件的自关断能力进行换流。 强迫换流：换流电压由附加的独立电路产生。2、答：在正弦脉冲宽度调制（SPWM）中，把希望输出的波形称作调制信号；（2分）而对它进行调制的三角波或锯齿波称为载波信号；（2分）载波频率fc与调制信号频率fr之比，N= fc / fr称为载波比。（1分）3、答：它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制电流的目的。4、答：软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一, 它应用谐振的原理, 使开关器件中的电流(或电压) 按正弦或准正弦规律变化。当电流自然过零时, 使器件关断(或电压为零时, 使器件开通) , 从而减少开关损耗。它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题, 而且还能解决由硬开关引起的EMI 等问题。试卷参考答案及评分标准( 19 卷)一、填空题：（本题共7小题，每题1分，共20分）4、脉冲宽度调制、频率调制、混合型调制。5、变频电路、交直交变频、直接变换、间接变换6、逆变；有源逆变；无源逆变形三、简答题：（本题共3小题，每题5分，共15分）1、当a 突然增大至180或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，这使ud成为正弦半波，其平均值保持恒定，称为失控。增加续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，避免了失控的现象。续流期间导电回路中只有一个管压降，有利于降低损耗。2、器件换流是利用全控型器件的自关断能力进行换流。电网换流是将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。负载换流是由负载提供换流电压的换流方式。强迫换流是设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流的换流方式称为强迫换流。3、效率较高（一次变流）、可方便地实现四象限工作、低频输出波形接近正弦波接线复杂，采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用36只晶闸管。受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低。输入功率因数较低。输入电流谐波含量大，频谱复杂。主要用于500kW或1000kW以上的大功率、低转速的交流调速电路中。目前已在轧机主传动装置、鼓风机、矿石破碎机、球磨机、卷扬机等场合应用。既可用于异步电动机，也可用于同步电动机传动。四、作图题：（本题共2小题，每题15分，共30分）1、(1)每桥臂导电180，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120 。任一瞬间有三个桥臂同时导通。每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流。(2)2、OU2OudIdIdOOOIdIdIdawtwtwtwtwtap-ap-aIVT1IVT2五、计算题：（本题共3小题，每题10分，共30分）1、2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4 Ud77.85伏Id38.9安I238.9安 晶闸管的额定电压234伏晶闸管的额定电流17.5安2、解：ud、id和 iVT1的波形如下图：Ud、Id、IdT和IVT分别如下 Ud2.34U2cosa2.34100cos60117（V） IdUdR117523.4（A） IDVTId323.437.8（A） IVTId 323.4 313.51（A）3、假设L和C值很大。V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。设V通态的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为，设V断态的时间为toff，则此期间电感L释放能量为，稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等， Uo=80伏 Io= 4 安试卷参考答案及评分标准( 20 卷)一、填空题：（本题共5小题，每题2分，共10分）1、通态损耗、开关损耗、4、电压型、电流型三 简答题：（本题共3小题，每题5分，共15分）1、逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流。采用最小逆变角min防止逆变失败。2、载波信号和调制信号不同步的调制方式，是异步调制。载波信号和调制信号保持同步的调制方式，当变频时使载波与信号波保持同步，即N等于常数，是同步调制。异步调制的特点是当fr较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利影响都较小；当fr增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大。同步调制的特点是使一相的PWM波正负半周镜对称，N为奇数。分段同步调制异步调制和