电力电子复习考研讲解

1、第一类：问答、选择、简答、填空类题第一章绪论1、什么是电力电子技术？(应用于电力领域的电子技术)2、电力变换通常分为哪四类？第二章电力电子器件1、电力电子器件按器件内部两种载流子参与导电的情况分为哪 3 种类型？其代表的器件是什么？（单级、双极、复合型）2、与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？（1）电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。（2）电力二极管在 P 区和 N 区之间多了一层低掺杂 N 区，也称漂移区。低掺杂 N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由

2、于掺杂浓度低，低掺杂 N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。3、电力电子器件按控制形式分为哪 3 种类型？其代表的器件是什么？（不可控、半控、全控）4、电力二极管的额定电流的定义是什么？是在指定的管壳温度和散热条件下，允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。5、晶闸管的通态平均电流的定义是什么？是指在环境温度为 40C 和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。6、典型的全控型器件有哪几种？其简称是什么？图形符号是什么？门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR) 、电力场效应晶体管（电力 。）IGBT、绝缘栅双极晶体管（）MOSFET7、晶闸管

3、导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使导通的晶闸管变为关断？晶闸管导通的条件是阳极承受正向电压，门极施加触发电流；阳极电流大于维持电流 I；利用外电路的作用，对晶闸管的阳极施加反向电压，使流过晶闸管阳极 H 电流小于维持电流 I，其时间大于晶闸管的关断时间。 H8、简述 IGBT，GTR，GTO 和电力 MOSEFT 各自的优缺点。（1）IGBT 的优点：开关速度快，输入阻抗高，驱动功率小而驱动电路简单；但目前电压电流容量小（大于电力 MOSEFT）。（2）GTR，GTO：耐高压、电流容量大；但驱动功率大且驱动电路复杂，开关速度低。（3）MOSEFT：开关速度快，输入阻抗高，

4、驱动功率小而驱动电路简单；但电压电流容量小。9、在常用的几种自关断器件：GTO、GTR、电力 MOSFET 和 IGBT中，哪些是电流驱动型器件？哪些是电压驱动型器件？举例 1：晶闸管在导通后，维持导通所必须的条件是：（a） A阳极电流大于维持电流。B门极持续加正电压。C门极持续加正电压，阳极电流大于维持电流。D阳极电压维持正。举例 2：设晶闸管额定电流为 500 安，门极触发电流为 0.35 安，那么在使用过程中，为使晶闸管正常工作，（）答案：BA阳极电流有效值不得超过 1.57 乘 500 安，门极触发电流不得大于 0.35 安。B阳极电流有效值不得超过 1.57 乘 500 安，门极触发

5、电流不得小于 0.35 安。C阳极电流有效值不得超过 500 安，门极触发电流不得小于 0.35安。D阳极电流有效值不得超过 500 安，门极触发电流不得大于 0.35安。举例 3：晶闸管的额定电流是指：（B） 允许通过最大电流有效值。A.B. 通态平均电流 I。 V)T(AC. 允许通过最大直流电流的值。D. 允许通过最大工频正弦半波电流的有效值。举例 4：晶闸管的通态平均电流 I(AV)是指：（A）TA最大允许通过工频正弦半波电流的平均值。B最大允许通过工频正弦半波电流的有效值。C最大允许通过任意波形电流的平均值。 D最大允许通过直流电流值。举例 5：在 GTR、GTO、电力 MOSFET

6、 和 IGBT 几种自关断器件中， 所需驱动功率从大到小依次排列的顺序为：（B）AGTO、GTR、电力 MOSFET、IGBT。BGTR、GTO、IGBT、电力 MOSFET。CGTO、GTR、IGBT、电力 MOSFET。DGTR、GTO、电力 MOSFET、IGBT。举例 6：N 沟道电力场效应晶体管的电气图形符号是，三个电极分别是源 极 S 、漏极 D和栅极 G。第三章整流电路1、什么是触发延迟角（控制角）？什么是导通角？举例：在单相半波可控整流电路中，从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度称为触发角 ；晶闸管在一个电源周期内导通的电角度称为 导 通角 。2、什么是自然换

7、相点？单相和三相可控整流电路中“触发角”的算起点从什么位置算起？举例：三相半波整流电路，相电压正半周交点处被称为：（共阴极接法的自然换相点），相电压负半周交点处被称为：（共阳极接法的自然换相点）。触发角 a（控制从（相电 a角）从（自然换相点） 开始计算。单相可控整流电路触发角（控制角）压过零点）开始计算。 、三相半波不可控整流电路中三个二极管的导电规律是什么？3 最中哪一个的瞬时 三个二极管对应的 相电压 举例：三相半波不可控整流电路， ，此（承受反压）关断 大，则该相所对应的二极管导通，并使另两相的二极管。相电压（电压值）时输出整流电压即为该相的三相( 、在可控整流电路中由于负载不同，其控

8、制角 的移相范围各为多少？49090 单相 180 15090；单相 180 )（全控 三相 120、单相、三相可控整流电路中晶闸管承受的最大反向电压各位多大？5。举例：三相半波可控整流电路，晶闸管承受的最大反向 电压是D1 D、CA、B、UU26U22U222222。C举例：单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大电压 为1 、DB、C、A、U6U2U22U222222、晶单相、三相可控整流电路中，变压器二次电流的电流有效值 I、负载电流 I、6d2 闸管的电流有效值 I 之间的关系是什么？T，那么变压器二举例：三相桥式可控整流电路带大电感负载， 设直流侧电流为 Id。次电流的电流有效值 I

9、 为D2 2112IC、 D、A、B、 IIId3d d d333，那么晶闸管的 Id 举例：三相桥式可控整流电路带大电感负载，设直流侧电流为 2Id 的关系是什么？和 电流有效值 I ITd37、通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为什么控制方式？相控8、双反星形电路与六相半波电路的区别是什么？9、三相桥式电路与双反星形电路的区别是什么？举例：三相桥式电路是两组三相半波电路的（串联 ）；双反星形电路是两 组三相半波电路的（并联），并且需要（平衡电抗器 ）；举例：三相桥式全控整流电路为（C）脉波整流电路。9、D6 、C3 、B2 、A10、整流变压器漏感 LB 对整流电路的影响

10、是什么？出现换相重叠角，使得整流输出电压平均值降低。举例：由于变压器绕组的漏感，使得整流电路的换相过程持续的时间（用电角度表示），称为（ ）。三相半波可控整流电路换相期间的输出电压为同时导通的两个晶闸管所对应的两个相电压的（ 差 ）。11、什么是逆变？什么是逆变失败？如何防止逆变失败？举例：逆变是把（直流 ）电转变成（交流）电，是（整流）的逆向过程；逆变可分为：（有源）逆变和（ 无源）逆变；逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过导通的晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。防止逆变失

11、败的方法是：采用精确可靠的触发电路、使用性能良好的晶闸管、保证交流电源的质量、留出充足的换向裕量角等。12、触发电路定相的关键是什么？触发电路定相的关键是确定“同步信号电压”与“晶闸管阳极电压” 之间的相位关系。第四章逆变电路1、换流方式有哪几种？各有什么特点？答：换流方式有 4 种： 器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件用此换流方式。 电网换流：由电网提供换流电压，把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。 负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。 强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强 迫换流

12、。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。例：单相电流型逆变电路采用负载换流方式时，要求负载电流略超前于（电压）。例：无源逆变电路在采用负载换相方式时，负载必须是（）。A、电感性负载；B、电容性负载；C、电阻性负载；D、电阻性负载或电容性负载； 2、什么是自换流？什么是外部换流?由器件或变流器自身的原因而实现换流的称为自换流，如器件换流和强迫换流。借助于外部手段（电网电压或负载电压）来实现换流的，称为外部换流，如电网换流和负载换流。3、电压型逆变器和电流型逆变器的主要特点各是什么？（1）电压型逆变器的主要特点有： 直流侧为电压源或并联有大的电容器，直流侧电压基本无脉动； 交流侧输出的电压

13、波形为矩形波，且于负载阻抗角无关； 逆变桥各臂都并联了反馈二极管， 为无功能量反馈提供通道。（2）电流型逆变器的主要特点有： 直流侧串有大电感相当于电流源，直流侧电流基本无脉动，直流回路呈高阻抗； 交流侧输出的电流波形为矩形波，且于负载阻抗角无关； 直流侧电感起缓冲无功能量的作用，由于无功能量时电流并不反向，所以不必在逆变桥各臂并联反馈二极管。4、三相电压型逆变电路采用的是什么导电方式？而电流型桥式逆变电路采用什么导电方式？5、三相电压型逆变电路的换流在同一相的两臂之间进行，称为（纵向）换流。三相电流型桥式逆变电路每时刻上下桥臂组中各有一个臂导通，为（横向）换流。 。第五章直流-直流变流电路1

14、、基本的直流斩波电路包括哪 3 种电路？升压斩波，降压斩波，升降压斩波2、简述升压斩波电路的基本工作原理。答： 假设电路中电感 L 值很大，电容 C 值也很大。当 V 处于通态时，电源 E 向电感 L 充电，充电电流基本恒定为 I，同时电容 C 上的电压向负载 R 供电，因 C1 值很大，基本保持输出电压为恒值u。设 V 处于通态的时间为 t，此阶段电感 Lono上积蓄的能量为。 当 V 处于断态时 E 和 L 共同向电容 C 充电并向负载 RtEIon1?； 释放的能量为 V 处于断态的时间为 t，则在此期间电感 L设提供能量。I?UtEoffoff1o 当电路工作于稳态时，一个周期 T 中

15、电感 L 积蓄的能量与释放的能量相等，t?tT，输出电压，式中的。化简得：即：offont(UI)?EItE?1t?T/E?E?U?offon101off0ttoffoff 高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。3、简述降压斩波电路的基本工作原理。答：在一个控制周期中，让 V 导通一段时间 t。，由电源 E 向L、R、E 供电，montt?ononEUE?EoTt?toffon在此期间，u=E 。然后使 V 关断一段时间 t，电感 L 通过二极管VD 向 R 和 Emooff 供电，u= 0。 一个周期内的平均电压，输出电压小于电源 o 电压，起到降压的作用。4、什么是复合斩波电路？什么是多

16、相多重斩波电路？复合斩波电路是：不同结构的基本斩波电路的组合；多相多重斩波电路是：相同结构基本斩波电路的组合；5、斩波电路的三种控制方式？（脉冲宽度调制、频率调制、混合控制）第六章交流-交流变流电路1、交流调压和交流调功电路的区别及各自的特点有什么？各适用于什么负载？答： 交流调压采用相位控制；交流调功是以电源周波数为控制单位进行控制的； 交流调压电路调节的是电路输出的电压 U；而交流调功电路则调节的是电路 0 输出的平均功率； 调压电路的负载通常是灯光、异步电动机的软起动、异步电动机的串极调速等； 调功电路的负载一般为时间常数较大的电炉等（因为对时间常数较大的负载没有必要在交流电源的每个周波

17、内进行频繁的控制，而以周波为单位进行控制即可满足负载的要求）。2、单相交交变频电路在一个输出电压周期内的四个工作状态是什么？举例：对于单相交交变频电路如下图，在 tt 时间段内，P 组晶闸管变流装置 32 与 N 组晶闸管变流装置的工作状态是（d）。A、P 组阻断，N 组逆变B、P 组阻断，N 组整流C、N 组阻断，P 组整流D、N 组阻断，P 组逆变举例：单相半桥电压型逆变电路工作过程中，tt 时间段内，电流的通路为（ D ）。 32A、VB、V C、VDD、VD（U= U ）/2dm 212 1控制技术 PWM 第七章PWM 波形分为几种？控制？什么是 SPWM 波形？1、什么是PWM P

18、WM 控制就是对脉冲的宽度进行调制控制的技术；PWM 波形； 脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的波两种；PWM 波和不等幅 PWM 等幅 单相桥式 PWM 逆变电路中的单极性调制（控制）方式的工作原理？2、 单相桥式 PWM 逆变电路中的双极性调制（控制）方式的工作原理？D ）。在电压的负半周是举例：单相桥式 PWM 逆变电路在单极性调制工作时，（V 关断；与 V 导通，V 与A、V3214 V 交替通断；V 常断，V 与 B、V 常通，4231V 与 V 导通；C、V 与 V 关断，3142 与 V 交替通断。、DV 常断，V 常通，V4231）。单相桥式举例：PWM 逆变电路在单极性调

19、制工作时，在电压的正半周是（B 关断；与与 V 导通，VV、AV3214 与常断，VV 交替通断；VB、常通，V4312 与 V 导通；与 C、VV 关断，V3421 交替通断。V 常通，V 与 V 常断，D、V4213什么是载波比 N？3、 称为：载波比。f/= 之比 f 与调制信号频率载波频率 fNfrccr 什么是异步调制？什么是同步调制？、4举例：根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM 调制方式可分为（异步调制）和（同步调制） 。第八章软开关技术1、什么是零电压开关？什么是零电流开关？使开关开通前两端电压为零，则开关开通时就不会产生损耗和噪声，这种开通方式称为零电压开通，简

20、称零电压开关；使开关关断前其流过的电流零，则开关关断时也不会产生损耗和噪声，这种关断方式称为零电流关断，简称零电流开关；2、根据电路中主要的开关元件是零电压开通还是零电流关断，可以 将软开关电路分成哪两大类？举例：软开关电路分成（ 零电压 ）电路和（ 零电流 ）电路两大类。3、根据软开关技术发展的历程，可以将软开关电路分成那三类？举例：根据软开关技术发展的历程，可以将软开关电路分成（ 准谐振电路 ）、（ 零开关 PWM 电路 ）和（ 零转换 PWM 电路 ）。第九章电力电子器件应用的共性问题1、多个晶闸管并联工作时通常采用如下均压措施：（） A挑选管压降相近的晶闸管并联，串均流电抗器。 B挑选

21、管压降相近的晶闸管并联，串均流电阻。 C串均流电阻，串均流电抗器。 D挑选管压降相近的晶闸管并联，串均流电阻，串均流电抗器。）（可起到以下保护作用：RC、给晶闸管两端并联 2 A吸收过电压，限制 du/dt、di/dt，有多个晶闸管串联时还可起均压作用。B吸收过电压，限制 du/dt，有多个晶闸管串联时还可起均压作用。C吸收过电压，限制 du/dt、限制 di/dt 。D限制 du/dt、di/dt，有多个晶闸管串联时还可起均压作用。3、驱动电路的主要作用是什么？驱动电路一般要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用（光或光耦合器）隔离或（磁或脉冲变压器）隔离。4、在晶闸管电路中，可用

22、于过压保护的方法有：（） 吸收电路 A并联硒堆、压敏电阻或 RCRC 吸收电路或串联电抗器 B并联硒堆、C并联压敏电阻、RC 吸收电路或串联电抗器D并联硒堆、压敏电阻或串联电抗器第二类：计算、画图类题举例 1：单相全控桥，反电动势阻感负载，U220V，负载中R0.8，L， 2变压器漏感 L1mH，反电动势Em120V。当 30o 时，求： B 画出电路原理图和输出电压u 波形； d 实际输出平均电压 U，输出电流 I，变压器二次电流有效值 I； 2dd 输入的功率因数 ； 考虑安全裕量为 2，确定晶闸管的额定电流 I 。 VTA）（注：U2XI/ddB 举例 2：三相全控桥逆变电路，反电势阻感

23、负载，R0.7，L，U200V， 2变压器漏感 L1mH， 当电动势 Em400V。45o 时，求： B 实际输出平均电压U，输出电流 I； dd 此时回送电网的有功功率是多少？ 画出电路原理图，并标明主要器件和有关参量的代号和参数方向。 画出输出电压 u 波形图。 d注 ： Ud3XI/dB 举例 3：单相桥式全控整流电路，反电动势阻感负载，U110V，负载中 R1， 2L，反电动势 E60V。当30o 时，求： m 画出电路原理图和输出电压 u 波形； d 输出平均电压 U，输出电流 I，变压器二次电流有效值 I； 2dd 输入的功率因数 ； 考虑安全裕量为 2，确定晶闸管的额定电流 I。 VTA）（，200VU0.7，L 值极大，举例 4：三相全控桥逆变电路，反电动势阻感负载，R2 o 时，求：120300V， 变压器漏感L1mH，当 EmB I； 实际输出平均电压 U，输出电流dd此时回送电网的有功功率是多少？画出电路原理图，并标明主要器件和有关参量的代号和参数方向。注：U3XI/dBd1，负载中 R举例 5：单相桥式全控