电力电子模拟试卷十(附答案)

1、电力电子模拟试卷十（附答案）一、填空题：（本题共 8 小题，每空 1 分，共 20 分）1、同一晶闸管，维持电流I H与掣住电流 I L 在数值大小上有I L_I H。2、常用的晶闸管有式、式两种。3、单相半控桥整流电路，带大电感性负载，晶闸管在_时刻换流，二极管则在时刻换流。4、过电压产生的原因、，可采取、保护。5、变频电路所采取的换流方式、。6、门极可关断晶闸管主要参数有、。7、电力变换通常分为四大类，即、。8、斩波器是在接在恒定直流电源和负载电路之间，用于。二、选择题：（本题共 5 小题，每小题 2 分，共 10 分）1、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

2、作在 ()A.导通状态B.关断状态C.饱和状态D.不定2、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( )A.90B.120C.150D.1803、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( )2 U 2B.2U 2C.22U 2D.6U 2A. 24、在下列可控整流电路中，不能实现有源逆变的是（）A、单相全控桥整流电路B、单相双半波整流电路C、单相半控桥整流电路D、三相全控桥整流电路5. 电流型逆变器中间直流环节贮能元件是 ( )A. 电容B.电感C.蓄电池D.电动机三、简答题：（本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 分）1、晶闸管实现导通的条件是什么

3、？关断的条件及如何实现关断？2、什么叫逆变失败？逆变失败的原因是什么？3、简述对触发电路的三点要求。4、什么叫过电流？过电流产生的原因是什么？5、IGBT、GTR、 GTO和电力 MOSFET的驱动电路各有什么特点?。6、试说明 PWM控制的基本原理。四、计算题：（本题共 4 小题，每小题 10 分，共 40 分）1、单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中 R=20,L 值极大当= 30 时,要求 : 作出 Ud、 Id 、和 I2 的波形 ;求整流输出平均电压Ud、电流 Id, 变压器二次电流有效值I2;考虑安全裕量 , 确定晶闸管的额定电压和额定电流。2、光台灯由单相交流调压电路供电

4、, 设该台灯可看作电阻负载, 在=O时输出功率为最大值 , 试求功率为最大输出功率的80%,50%时的开通角。3、三相半波可控整流电路,U2=100V,带电阻电感负载 ,R=50,L值极大 , 当60 时 , 要求 : 画出 Ud, Id 和 I VT1的波形 ; 计算 Ud、I d、 I dT 和 I VT4、某一电阻负载，要求输出直流电压Ud 24v,最大负载电流I d。采用单=0=30A相半波可控整流电路。用 220V 直接供电或用变压器降压到60V 供电。计算两种方案下，不考虑完全裕量时，晶闸管的导通角NN，额定电流 I ,额定电压 U，电源的功率因数和电源容量。参考答案一、填空题：（

5、本题共 8 小题，每空 1 分，共20 分）1、空 1 答案 =（ 2 4）。2、空 1 答案螺栓式；空2 答案平板式。3、空 1答案触发；空 2 答案电源电压过零点。4、空 1答案浪涌电压；空2答案操作过电压；空3 答案阻容吸收；空 4 答案硒堆；空 5 答案压敏电阻。5、空 1答案自然换流；空2答案负载换流；空3 答案强迫换流。6、空 1 答案最大可关断阳极电流IATO；空 2 答案电流关断增益off ；空 3 答案强擎住电流IL 。7、空 1 答案交流变直流（整流） ；空 2 答案直流变交流（逆变） ；空 3 答案直流变直流（直流斩波）；空 4 答案交流变交流。8、空 1 答案改变加到负

6、载电路上的直流电压平均值的一种电力电子器件变流装置。二、选择题：（本题共 5 小题，每小题2 分，共 10 分）1、（ B） 2 、（ D） 3 、（ B） 4 、（ B）5、（B）三、问答题：（本题共 6 小题，每小题5 分，共 30 分）1、（ 5 分）答：在晶闸管阳极阴极之间加正向电压，门极也加正向电压，产生足够的门极电流则晶闸管导通，其导通过程叫触发。关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。（3 分）实现关断的方式：1减小阳极电压。2 增大负载阻抗。3 加反向电压。（ 2 分）Ig ，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

7、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）3、（ 5 分）答：（ 1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠通电。（2）触发脉冲应有足够的幅度。（3）不超过门级电压，电流和功率定额，且在可能触发区域之间。4、（ 5 分）（ 2 分

8、）（ 2 分）（ 1 分）答：当流过晶闸管的电流大大超过其正常工作电流时，称为过电流。产生的原因有：（ 1）直流侧短路；（ 2）机械过载；（ 3）可逆系统中产生环流或者逆变失败；（4）电路中管子误导通及管子击穿短路等。（ 5 分）5、（ 5 分）IGBT 驱动电路的特点是 : 驱动电路具有较小的输出电阻, GBT是电压驱动型器件 ,IGBT 的驱动多采用专用的混合集成驱动器。（ 1 分）GTR 驱动电路的特点是 : 驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿, 并有一定的过冲 , 这样可加速开通过程, 减小开通损耗 , 关断时 ,驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流,并加反偏截止电压, 以加速

9、关断速度。（ 1 分）GTO 驱动电路的特点是 :GTO 要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度, 且一般需要在整个导通期间施加正门极电流, 关断需施加负门极电流, 幅值和陡度要求更高, 其驱动电路通常包括开通驱动电路, 关断驱动电路和门极反偏电路三部分。（ 2 分）电力 MOSFET驱动电路的特点 : 要求驱动电路具有较小的输入电阻, 驱动功率小且电路简单。（ 1 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

10、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,

11、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=0.9 100 cos 30 77.97 （ 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:2U2=1002=141.4(V)-考虑安

12、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/2=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）2、（ 10 分）解:=O时的输出电压最大, 为12U 1 sint ) U 1(Uomax=0此时负载电流最大, 为uo maxU 1Iomax=RR（ 3 分）因此最大输出功率为输出功率为最大输出功率的80%时 , 有 :U 12Pmax=Uomax Iomax=R此时 ,Uo=0.8U 1又由sin

13、2Uo=U12解得60.54同理 , 输出功率为最大输出功率的50%时 , 有:Uo=0.5U 1又由sin 2Uo=U12903、（ 10 分）解: Ud, Id和 IVT1 的波形如下图:（ 3 分）（ 4 分）（ 5 分） Ud、 Id 、IdT 和 IVT 分别如下Ud=1.17U2cos=1.17 100 cos 60 =58.5(V)IdUd/R=58.5/5=11.7(A)IdvT=Id/3=11.7/3=3.9(A)IVT=Id/3 =6.755(A)（ 5 分）4、（ 10 分）解： U2=220v 时(1cos 1)Ud=0.45U22（ 1 分）2Ud224Cos = 0.45U 2 1= 0.45220 1= 0.5（ 1 分）1120 1=180 120 60（ 1 分）Ud24电流平均值Id=30ARd=Rd = 30=0.8（ 1 分）UU