电力电子技术试题套答案

1、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）1、空2、空3、空4、空5、空6、空7、空&空1111111信息电子技术开关；空2开关载波比；空2同步；空3分段同步冲量；空2形状MOSFET;空 2 GTO;空 3 IGBT.'二.空 2二有源；空2无源1 VD1 ； 空 2 V1 ； 空 3 VD2;空 4 V2;空 5 VD1二、选择题1、（ B）6、（ A）三、简答题1、（ 7 分）（共10小题，前4题每题2分，其余每题1 分,2、(D)7、(C)3、(C)& (B)4、(C)9、(A)共14分）5、（D）10、（B）（共3小题，共22 分）r

2、tn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 要的最小阳极电流，即擎住电流IL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一维持电流IH 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

3、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 B <90区域，使直流端电压Ud的极性与整流状态时相 反，才能把直流功率逆变成交流功率返送回电网。这两个条件缺一不可。（2分）当出现触发脉冲丢失、晶闸管损坏或快速熔断器烧断、电源缺相等原因都会发生逆变失败。当逆变角太小时，也会发生逆变失败。（3分）四、作图题（共2小题，每题12分，共24分）1、（ 12 分）同步变压器的钟点数为Y/

4、Y-10,4晶？闸？管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主电路电压+Uu-Uw+Uv-Uu+Uw-Uv同步电压UsU-UsWUsV-UsUUsW-UsV2、（ 12 分）五、计算题(共1小题，20分)1、(1) (a)Ud=0.9U2cos a =0.9 x 220 x cos600=9分/? ld=Ud/R=99/4=24.75A (1 分)l2=ld=24.75A(1 分)EE (2 分)IdVT=1800/3600 X=24.75/2=13.38A (1 分)IVT=(b)波形如图1所示(3分)(2) (a) Ud=0.9U2 (1+cos a /2=0.9 220x( 1+cos60

5、0) /2=148.5V (1 分)(n-a)（2 分）Id=Ud/R=148.5/4=37.13A? IdVT= (1800- a) /3600 枸=(1800-600) /3600 37.13=12.38A (1 分)5U4/( 1 分)/町=(60°)(7T- a)开IdVD=2 a /3600 x Id=2 x 600/3600 x 37.13=12.38分)叨=(2xx 37.13 = 21.44,4 分)（b）波形如图2 所示（3分） 图1?波形图 试卷参考答案及评分;标准 、填空题：（本题共讦 空 空 空 空 空 空、选择题：I、（ D）6、（ B）II、（ C） 三、

6、简答题：1、（ 7 分）1、2、3、4、5、6、111111图24 -0：V31I1九:I 1 J1 kZ 23!Z i / 10血八分）GTR:基波电流相移 均压24 石 £ 交流变直流；V1 V（本题共:Jud4直流变直流；空 题）o :I ivP.,fedl 矿0* Tt空gj Id ;；V35*2nwtI 2JLIE答：（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。（2分）2、（ 8 分）答：图a不合理

7、（1分），电流小于维持电流（2分）图b不合理（1分），最高电压大于额定电压（1分）图c合理（1分），电流为150A小于100X1.57 （2分）3、（ 7 分）答：储存电能升压（3分）；保持输出电压稳定（4分）4、（ 8 分）答：出现换相重叠角，整流输出电压平均值 Ud降低；整流电路的工作状态增多；（2 分） 晶闸管的di/dt减小，有利于晶闸管的安全开通；（2分）有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的 di/dt ；换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路（2 分）；换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。（2分）四、作图题：（本题共3小题，共26分）1

8、、（ 8 分）2、（ 12 分）3、（ 6 分） 五、计算分）解：1、此为形平直。（3 分）题：（本题共1小题，共15 wL=2冗 fL=62.8 > 10R=10 大电感负载，负载端电流波（3分）Ud=2.34U2cos a =117Vld=Ud/R=117A（3 分）波形绘制试卷参考答案及评分标准（3卷） 课程名称：电力电子技术适用专业/年级：考试方式：闭卷一、填空题（本题共7小题，每空（3分）选课课号：抽（命）题人：卷面总分：100 分1分，共20分）（3分）1、空 1 GTR ;空 2 GTO;空 3 MOSFET;空 4 IGBT ;空 5 MOSFET;空 6 GTR。2、空

9、1要有足够的驱动功率；空2触发脉冲前沿要陡幅值要高； 空3触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。3、空1均流；空2串专用均流电抗器4、空1 正弦波；空2方波。5、空 1180。6、空1增加；空2下降。7、空1快速熔断器；空2串进线电抗器；空3接入直流快速开关； 空4控制快速移相使输出电压下降。二、选择题（本题共10小题，每小题1分，共10分）1、（A）2、（C）3、（B）4、（A）5、（A）6、（ D）7、（ C）8、（ C）9、（ B）10、（ D）三、判断题（本题共10小题，每小题1分，共10分）1、（话2、（3、（4、（5、（话6、（为7、（8、（9、（10、（话四、简答题（本题共3小题，共3

10、2分）1、（ 12 分答：对IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的优缺点的比较如下表：（每格1.5分）器件优点缺点IGBT开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击 的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱 动，驱动功率小开关速度低于电力MOSFET,电压，电流容量不及GTOGTR耐压咼，电流大，开关特性好，通流能力强，饱 和压降低开关速度低，为电流驱动，所需驱动 功率大，驱动电路复杂，存在二次击 穿问题GTO电压、电流容量大，适用于大功率场合， 具有电 导调制效应，其通流能力很强电流关断增益很小，关断时门极负脉 冲电流大，开关速度低，驱动功率大， 驱动电路复杂，开关频率低电力MOSF

11、ET开关速度快，输入阻抗咼，热稳疋性好，所需驱 动功率小且驱动电路简单， 工作频率咼，不存在 二次击穿问题电流容量小，耐压低，一般只适用于 功率不超过10kW的电力电子装置2、（10分答：图是带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路，它在中间直流电容两端并联一个由电力晶体管V0和能耗电阻R0组成的泵升电压限制电路。当泵升电压超过一定数值时， 使V0导通，把从负载反馈的能量消耗在 R0 上（ 5分）。其局限性是当负载为交流电动机， 并且要求电动机频繁快速加减速时，电路中消耗的能量较多，能耗电阻R0也需要较大功率， 反馈的能量都消耗在电阻上，不能得到利用（5分）。3、（ 10 分答：根据电路中

12、主要的开关元件开通及关断时的电压电流状态，可将软开关电路分为零电压电路和零电流电路两大类；根据软开关技术发展的历程可将软开关电路分为准谐振电路，零开关PWM电路和零转换PWM电路（4分）。准谐振电路：准谐振电路中电压或电流的波形为正弦波，电路结构比较简单，但谐振电 压或谐振电流很大，对器件要求高，只能采用脉冲频率调制控制方式（2分）。零开关PWM电路：这类电路中引入辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于 开关过程前后，此电路的电压和电流基本上是方波，开关承受的电压明显降低，电路可以采 用开关频率固定的PWM控制方式（2分）。零转换PWM电路：这类软开关电路还是采用辅助开关控制谐振的开始时

13、刻，所不同的 是，谐振电路是与主开关并联的，输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小，电路 在很宽的输入电压范围内并从零负载到满负载都能工作在软开关状态，无功率的交换被消减到最小（2分）。五、作图题（本题共1小题，共16分）每图4分六、计算题（本题共1小题，共12 分）酬：2t2 2屯=0.9U?一1 - cos a=. = ：' - " 2 分= 19.48 J2分选课课号：抽（命）题人：卷面总分：100 分，共20分）试卷参考答案及评分标准（4卷） 课程名称：电力电子技术适用专业/年级：考试方式：闭卷一、填空（本题共5小题，每空11、空 11.57;空 2157;空

14、31.5 2；2、空1 阴；空2 阳；空3 60度；空4120；空5 两；空6阴；空7阳；空8 不在同一桥臂上;3、空1零电压电路；空2零电流电路；4、 空1减小触发角；空2增加整流相数；空3采用多组变流装置串联供电； 空4设置补偿电容；5、空 10o-150o；空 2 0o-120o；空 3 0o-180o；二、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分）1、（V）2、（X）3、（X）4、（X）5>（V）；6、（V）7、（V）8、（V）9、（X）10、（X）三、选择题（本题共10小题，每题1分，共10分）1、（ D）2、（C）3、（A）4、（A）5、（B）6、（ D）7、（ D）8、（

15、C）9、（C）10、（B）四、简答题（本题共4小题，共28分）1、（ 8 分）答：逆变失败指的是：逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的 器件末导通。从而使逆变桥进入整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。逆变失败后果 是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件（4分）。产生逆变失败的原因：一是逆变角太小；二是出现触发脉冲丢失；三是主电路器件损坏；四是电源缺 相等（4分）。2、（ 6 分）答：储存电能升压（3分）；保持输出电压稳定（3分）。3、（ 7 分）答：采用整流变压器降压后可以使晶闸管工作在一个合适的电压上，可以使晶闸管的电压定额下降（2分），还

16、可以使晶闸管工作于小控制角，这有利于减少波形系数，提高晶闸管的 利用率，实际上也减少的晶闸管的电流定额（3分），另外由于控制角小，这对变流装置的 功率因素的提高也大为有利（2分）。4、（ 7 分）答：电阻性负载时，输出电压和输出电流同相位，波形相似，均为正负矩形波（2分）。电感性负载时，输出电压为正负矩形波，输出电流近似为正弦波，相位滞后于输出电压，滞 后的角度取决于负载中电感的大小（3分）。在电路结构上，电感性负载电路，每个开关管必须反向并联续流二级管（2分）。五、作图题（本题共2小题，共14分）1、（ 8 分）V2保持接通，V3交替处于接通、断开状态，形成一个提供负压的降压斩波电路，使电动

17、机 工作于反转电动工作状态（2分）。两条电流通路各3分。2、（ 6 分）六、计算题（本题共1小题，共18分）1、（ 18 分）解：丄=2九=2 3.14 50 0.2 =628（），而 Rd=4（Q ），所以， L»Rd，按大电感负载情况计算，三相全控桥式整流电路，相当于最小控制角a min=0°计算整流变压器次级相电压U2 （3分）Ud=2.34U2, J则 U2=220/2.34" 94（V）（2）.计算晶闸管电压、电流值，如果电压、电流按裕量系数2计算，选择晶闸管（8分）晶闸管承受的最大峰电压为U v 1 = 6U 2 = 230.35（v）按裕量系数2计算

18、，则U=230.25X 2=460.5（V），选额定电压500V晶闸管。（2分）Ud 叫554! V1AR4Id=-50=16.73(A) (3 分)I V1= 31.75(A)Av1 EARI V11.5731.7520.21.57A( 3 分)按裕量系数2计算，则20.2 X 2=40.4（A）,选额定通态平均电流为50A的晶闸管。（3）.计算变压器次级电流有效值I2 （4分）(A)（4）.计算整流变压器次级容量 S2 （3分）S2=3U2I2=3X 94X 44.9=12661.8（VA）12.66（KVA）试卷参考答案及评分标准（5卷） 课程名称：电力电子技术适用专业/年级： 考试方式

19、：闭卷选课课号：抽（命）题人: 卷面总分：100 分一、填空题：（本题共17小题，每空1分，共20 分） 空1螺栓型；空1、压4、冲&低。2平板型。2、空 1 1.5 23、空1阳极和门极同时承受正向电空1小于。空1三相半波。12、空1电网。16、空1阻容电路二、选择题：（本题共（C）（A）1、6、5、空1单向可控导电性。9、空1大于300。6、空1控制角10、空 1 900。7、空1双窄脉11、空1降13、空1反极性。17、空1脉冲宽度调制；空 分，共10分）4、（A）9、（C）10小题，每小题12、（ B）7、（ A）3、（ D）8、（ B）14、空 1300350。2频率调制；空

20、15、空 1 fc/fr。3混合调制。5、（ D）10、（C）问答题：（本题共5小题，共25分）5分）答：（1）维持晶闸管导通的条件是阳极电流大于维持电流（2）要使晶闸管关断，必须去掉阳极正向电压，或者给阳极加反压，或者降低正向阳极电压, 使通过晶闸管的电流小于维持电流IH。（3分）2、（ 5 分）答：1）有与通流方向一致的直流电源，电路工作在逆变状态。（3分）2）不能实现有源逆变的电路有：半控桥电路，带续流二极管的电路。3、（ 5 分）1、IH。（2 分）（2 分）答：直流斩波电路是将直流电源的恒定直流电压通过电力电子器件的开关作用变换为可调直 流电压的装置。（3分）U。云Ud"d

21、_ tonl off 丘 _ 丁 et off降压斩波电路的表达式为:O升压斩波电路的表达式为：4、（ 5 分）答：1）触发电路输出的脉冲应具有足够大的功率；2）触发电路必须满足主电路的移相要求；3）触发电路必须与主电路保持同步。5、（ 5 分）t Off（1分）（1 分）（1 分）2 分） （2分）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）四、作图题：（本题共2小题，每小题10分，共20分）1、°负载为大电感，流过负

22、载的电流可看为直线（1 分）1）当a =0时，输出电压平均值为220V（2 分）U2 =U=_22 =94V由式 Ud =2.34U2COS：知 2.34COS：2.342）由题知,UTn 丄 2Utm =2.6 94 = 460V （分）故取额定电压500V （1分）Id "Rd_55A（ 1 分）It.1 Id =31.75A3（1 分）故取额定电流50A （1分）（1分）-40.45A（1分）因此，选取晶闸管的型号为 KP50-512 = J? |d = 0.816x：55=44.9A3）；3（ 1 分）S2=3u2|2 =3 94 44.9 = 12.66KV.A （分）4）

23、. Pd =UI =220 55 = 12100W（1 分）COS"二巳S2121000.956126605）当触发脉冲距对应二次相电压波形原点 1200电度角时，Ud已为0。（2分）六、分析题：（本题共1小题，共10分）答：U相桥臂VT1、VT4之间的换流过程如下图示。1）VT1稳定导通如图a，iT仁iA，C1短路，C4充电至电压Ud。（ 1分）2）触发VT4换流开始，C4通过L4、VT4放电。如图b（ 1分）3）Uc1由零逐渐升到Ud，如图c（ 1分）4）换流过程结束，如图d （ 1分） 主要特点：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1

24、202）任一瞬间有三个桥臂同时导通（2分）3）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（试卷参考答案及评分标准（6卷） 课程名称：电力电子技术适用专业/年级： 考试方式：闭卷2 分)(2 分)一、填空题：（本题共17小题，每空1分，1、 空1三；空2四；空3三。2、空 下。4、空 1141.4A。 &空1小于300。12、空1负载。15、空1辅助电路选课课号：抽（命）题人：卷面总分： 100共20分）阳极。3、空阳极电流下降到维持电流以7、空 1 1800。11、空 14.5V。 2交叉连接。6、空1换相重叠角。10、空1并14、空17、空 共10分）4、（ B）9、（ A

25、）5、空1阻断。9、空1咼。13、空1电网。16、空1平均。10小题，每小题13、（ B）8、（C）O反并联；空 移相控制。二、选择题：（本题共（A）（B） 问答题：（本题共5小题，共25分） 5分）分,1、6、1、2、(D)7、(D)5、(C)10、(A)(3答：将交流电通过电力电子器件变换成大小可以调节的直流电的过程称为可控整流。 分）可控整流主要利用了晶闸管的单向可控导电特性。（2分）2、（ 5 分）答：1）在逆变电路中，使电源瞬时电压与直流电源E顺极性串联，出现很大的短路电流流过晶闸管与负载，称为逆变失败或逆变颠覆。（3分）2）逆变失败的原因主要有：晶闸管损坏；触发电路不可靠或快速熔断

26、器烧断；电源缺相以 及逆变角过小。（2分）3、（ 5 分）答：输出电压可调范围：01.17U2（2分）最大移相范围：900（1分）整流输出平均值Ud .17U2COS （2分）4、（ 5 分）答：电流型变频器的直流环节是电感器，而电压型变频器的直流环节是电容器。（3分）电压型变频器不能工作于再生制动状态，因为电容两端电压不能跃变。（2分）5、（ 5 分）答：PWM控制技术是控制半导体开关元件的导通和关断时间比，即调节脉冲宽度的或周期 来控制输出电压的一种控制技术。（2分）用正弦基波电压作为调制电压，对它进行调制的三角波称为载波电压， 当正弦基波与三角波 相交时，通过比较二者之间的大小来控制逆变

27、器开关的通断， 从而获得一系列等幅不等宽正 比于正弦基波电压的矩形波，这就是正弦脉宽调制方法（ SPWM）。（3分）四、作图题：（本题共2小题，每小题10分，共20分）II11 -II>2出I % I % I I珈I % I I1、2、1匸、1丿_ I匸 j” j. _、一 -五、计算题：（本题共1小题，共15 分）解：1） n7V（八;/V/ rr I f I I ¥ I I * I 丫 I w I / 1 *Y t/1"/ t緒汁*馬1伙 :I X A i i I ； i i X '；、i XId "Rd =117A（ 1 分）2）由题知，U&q

28、uot; - 23 6U2=10781616V （1 分）故取额定电压 1200V （1 分）I t I d = 67.5AlT（av）_ 1.5 2 丄 64.5 86.5A'3（2分）1.57（2分） 故取额定电流100A （1分）?I0.816 117=95.5A；3（3 分）因此，选取晶闸管的型号为 KP100-12（2分）I 2 二3）六、分析题：（本题共1小题，共10分） 答：如图所示为从VT1到VT3之间的换流过程1）换流前，VT1、VT2稳定导通，电容C13 （就是C3与C5串联后再与C1并联的等效电 容）被充电，左正右负；如图a （1分）VT1承受反压关断；如图b （

29、1分）2）触发VT3导通，在C1充电电压下3）二极管换流；如图c （1分）1 分）4）换相结束。如图d （1分） 电路的特点： ?直流侧串大电感，相当于电流源（2）?交流输出电流为矩形波，输出电压波形和相位因负载不同而不同（3）?直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管（4）电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多（1分）（5）换流方式有负载换流、强迫换流（6）基本工作方式是120°导电方式，个臂导通，横向换流。（1分） 试卷参考答案及评分标准（7卷） 课程名称：电力电子技术适用专业/年级： 考试方式： 一、填空题： 1、控制极 额定电压等级1分）1 分）1

30、分）即每个臂一周期内导电120°每时刻上下桥臂组各有一闭卷（本题共14小题，每空2、通态平均&控制角极组源、二、选择题：1、B2、BC三、问答题：正13、电容10、选课课号：抽（命）题人：卷面总分：100 分1分，共20分）3、反向4、大于7、单宽脉冲、双窄脉冲2U211、大于14、均压9、300350（本题共10小题，每小题1分，共10 分）3、D 4、B5、A 6、A7、D5、额定电流、8共阴极组、共阳12、触发电路、晶闸管、电&C9、A10、（本题共5小题，共25分）6只晶闸管构成，而三相半控桥式整流电路米用三只晶1、答：三相全控桥式整流电路采用 闸管和三只二极

31、管构成；（2分） 三相全控桥可以工作在有源逆变状态，而三相半控桥只能工作在整流状态; 三相半控桥可能会出现失控现象，而全控桥不会。（1分）（2 分）2、答：输出电压可调范围：01.17U2（2分）最大移相范围：900（ 1分）整流输出平均值Ud =1.17U2COS （ 2分）3、答：1）快速熔断器，在流过6倍额定电流时熔断时间小于20ms （2分）2）直流快速开关，动作时间只有 2ms （1分）3） 电流检测和过电流继电器，开关动作几百毫秒。（2分）4、答：同步变压器接法为 /丫 5接法。（5分）5、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，而对它进行 调制的三角

32、波或锯齿波称为载波信 载波频率fc与调制信号频率fr之比，四、作图题：（本题共2小题，每小题1、五、计算题:茨解：号。（3分）N= fc / fr称为载波比。（2分） 10分，共20分）2Id2）3 1II dT IT2=2 2=0.816 64.35 =52.54A13 （ 1 分）宰心珂為气'* 2Imd刚3514 A、:3；5 = 257.4Vrrxrx*/ 耳 >八1 A3）S2=3U2|2=3 220 （2 分）六、分析题：（本题共1小题，共10分）答：由180导电型逆变器的工作原理可知，产生相序为U、V、W的三相平衡输出电压，晶闸管应的触发导通顺序应按VT1 >

33、VT2 > VT3 > VT4 > VT5 > VT6的顺序；（5 分）若使相序反向，贝U触发导通顺序相反，为 试卷参考答案及评分标准（8卷） 课程名称：电力电子技术适用专业/年级： 考试方式：闭卷一、填空题：（本题共14小题， 1、阳极、阴极、控制极（门极）' 2 U 26、VT6 > VT5 > VT4 > VT3 > VT2 > VTiO选课课号：抽（命）题人： 卷面总分： 每空1分，共20分）100 分（5 分）2、2 37、6003、阳极电压、正向4、70.7A5、导通角（导电角）有源 11、顺向12、电容换流、电感换流相

34、控制环节、脉冲形成与放大环节二、选择题：（本题共10小题，每小题1分，共10分）8、小于60013、均压9、减小14、同步环节、移10、1、A 2、D 3、B 4、A 5、C 6、A7、B8、B9、D10、三、问答题：（本题共5小题，每小题5分，共25分）1、答：在晶闸管可控整流电路的直流拖动中，当电流断续时，电动机的理想空载转速将抬 高；机械特性变软，即负载电流变化很小也可引起很大的转速变化。2、答：在三相半波可控整流电路中，如果每只晶闸管采用独立的触发电路，那么控制脉冲 出现在自然换流点以前，电路将停止工作；如果三只晶闸管采用同一个触发电路（对共阴极 连接），则控制脉冲出现在自然换流点以前

35、，电路仍然能正常换相，但此时的控制角较大， 输出电压较低。3、 答：共阳极组三只晶闸管轮流导通 1200，其顺序是VT4 VT6 VT2。所以，当VT4导 通时，两端电压为零；当 VT6导通时，VT4两端电压为线电压uvu；当VT2导通时，VT4 两端电压为线电压uwu。4、答:UceM、集电2、时，输出电四、作图题：（本题共2小题，每小题10分，共20分）U2=12.8V5、答：功率晶体管（GTR）的安全工作区SOA由以下条曲线所限定：最高电压 极最大电流IcM、最大耗散功率PcM以及二次击穿临界线。Ud 151.17COS： - 1.17COS U 一 = 0.62）1.17U2 15所以

36、 a=5303）因为输出电最大值为130A，故|t（av）=52 丘=71.795.6A j57所以取额定电流100AUt广 23 6U 23 6 12.62.794V 所以取额定电压 100V因此，晶闸管的型号可选为 KP100-1F|2 二、Id =0.577 130 =75A4）3六、分析题：（本题共1小题，共10分）答：图示的有源逆变电路，只要增大'角，就能加快电动机的制动过程，增大电枢电流。因 为增大：角后，将减小逆变电压，提高回路中的电压差，即增大电枢电流。当电枢电流增大 后，换相重叠角会加大，但不会造成逆变失败选课课号：抽（命）题人：卷面总分：100 分试卷参考答案及评分

37、标准（9卷） 课程名称：电力电子技术适用专业/年级：考试方式：闭卷一、填空题：（本题共 7小题，每空 1分，共 20分）1、空1雪崩；空2上升率du/dt;空3门极触发。2、空 1 同步；空 2 异步；空 3 分段同步。3、空 1 20V。4、空 1 输出平均电压降低；空 2 电压出现缺口；空 3 di/dt 减少；空 4 整流电路工作状态增多。5、空 1 器件换流；空 2 电网换流；空 3 负载换流；空 4 强迫换流；空 5 器件换流6、空 1 过电压；空 2 过电流；空 3 缓冲电路保护。7、空 1 负载并联续流二极管。二、选择题：（本题共 1 0小题，每小题 1 分，共 10分）1 、（

38、 B）2、（C）3、（D）4、（B）5、（B）6、（ C）7、（B）8、（C）9、（A ）10、（D）三、问答题：（本题共 6小题，每小题 5分，共 30分）1 、（ 5 分）答：三相半控桥式整流电路是把全控桥中共阳极组的 3 个晶闸管换成整流二极管， 其显着特 点是共阴极组元件必须触发才能换流； 共阳极元件总是在自然换流点换流。 一周期中仍然换 流 6 次，3 次为自然换流，其余 3 次为触发换流，这是与全控桥根本的区别（ 3 分）。改变共 阴极组晶闸管的控制角 a,仍可获得02.34U2的直流可调电压。三相半控桥式整流电路只 需三套触发电路、不需要宽脉冲或双脉冲触发、线路简单经济、调整方便

39、。电路结构比三相 全控桥更简单、经济，而带电阻性负载时性能并不比全控桥差。所以多用在中等容量或不要 求可逆拖动的电力装置中（ 2分）。2、（5分） 答：如果令交流调压器中的晶闸管在交流电压自然过零时关断或导通， 则称之为晶闸管交流 开关（1 分）。交流调压器中的晶闸管有两种控制方式： （1）相位控制在电源电压的每一周期， 在选定的时刻将负载与电源接通， 改变选定的时刻即可达到调压的目的， 即相控方式（2分）； （2）通-断控制将晶闸管作为开关，使负载与电源接通若干周波，然后再断开一定的周波，通 过改变通断的时间比达到调压的目的。有全周波连续式和全周波间隔式两种形式（2分）。3、（5分）答：在电

40、压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无 功能量的作用。 为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道， 逆变桥各臂都并联了反馈 二极管。当输出交流电压与电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输 出电压与电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道（ 3 分）。在电流型逆变电路中，直 流电流极性是一定的， 无功能量由直流侧电感来缓冲。 当需要从交流侧向直流侧反馈无功能 量时，电流并不反向，依然经电路中的控开关器件流通，因此不需要并联二极管（2分）。4、（5 分）答：组合变流电路是将某几种基本的变流电路（ AC/DC 、 DC/DC 、 AC/AC 、

41、DC/DC ）组合 起来，以实现一定新功能的变流电路 （2分）。开关电源通常采用交 -直-交-直方式组合（1分）。 由于开关电源采用了工作频率较高的交流环节， 变压器和滤波器都大大减小， 因此同等功率 条件下其体积和重量都远小于相控整流电源。 除此之外， 工作频率的提高还有利于控制性能 的提高。由于这些原因， 在数百 KW 以下的功率范围内， 开关电源正逐渐取代相控整流电源 （2 分）。5、（5 分）答：电压源型变频器：交 -直-交变频器中，直流部分采用大电容器滤波，理想情况下直流电 压波形为一直线，可看作是一个内阻为零的电压源，再经逆变器输出交流电压波形；交-交变频器虽无滤波电容器，但是交流

42、电源系统的阻抗很低。 （2 分）电流源型变频器：交 -直- 交变频器中采用大电感滤波，其直流电流波形较平直，可看作是一个电流源；交-交变频器在输出端接有电抗器。（2分）两种类型变频器的区别在于滤波器形式的不同，于是在用途 上也各不相同：电压源型变频器因电容器上的电压不能突变，所以对电压控制响应慢，对调 整型负载动态响应慢，适于多台电动机同步运行的电源，且无快速加减速的负载；电流型变 频器因滤波电感上的电流不能突变，虽对负载变化反应慢，但对系统调速的动态响应灵敏， 因而适于单台变频器配用单台电动机的系统，可满足快速起动、制动和可逆运行的要求。如果将不可控整流改成可控整流，还可实现电动机的回馈制动

43、。（1分）6、（ 5 分）从晶闸管开始承受正向电压起，到触发脉冲出现时的电角度，称为触发延迟角；移相触发就是改变晶闸管每周其导通的起始点即触发延迟角的大小，达到改变输出电压，功率的目的。移相触发的主要缺点是使电路中出现包含高次谐波的缺角正弦波，在换流时刻会出现缺口毛刺”造成电源电压波形畸变和高频电磁波辐射干扰。大触发延迟角运行时，功率因数较低（3分）。晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称导通角，导通角的最大值与电路的结构形式和负载性质有关（2分）。四、作图题：（本题1小题，共10分）当负载为电阻时，ud的波形如下：（5分）当负载为电感时，ud的波形如下：（5分）五、计算题：（本题共2小题，

44、每题15分，共30分）1、（ 15）解：（1）ud、id和i2的波形如下图：（5分）（2） 整流输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次侧电流有效值12分别为Ud = 0.9 U2 cos 円0.9 >K00>Cos30 = 77.97（A） （1 分）Id = （Ud - E）/R = （77.97-60）/2 = 9（A） （2 分）I2 = Id = 9（A）（2 分）（3）晶闸管承受的最大反向电压为：流过每个晶闸管的电流的有效值为：IVT = Id / = 6.36 （A）故晶闸管的额定电压为：UN = （23） >141.4= 283424 （V） （2 分）晶闸管的

45、额定电流为：IN = （1.52） X 6.36 =168 （A） （3 分）晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取2、（ 15 分） 负载阳抗角为:2, /r x 50 x 2 x 10_sV）=aictan （ ） =arctan （） =0.8986451.49R0.5开通角W的变化范围为：a 7：即0.89864（ 5 分）当fu*时，输出电压最大.负裁电流也为最大此时输出功率最大，为/ 2. 220F沖尸珥碍R=、RW血（KW）（5分）&圧+（应）-丿功率因数为PC1111X%试卷参考答案及评分标准（10卷） 课程名称：电力电子技术适用专业/年级：考试方式：

46、闭卷一、填空题：（本题共8小题，每空；7S32云誉矿心（5分）选课课号：抽（命）题人：卷面总分：100 分1分，共20分）1、空1答案=（24）。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。&am

47、p;空1答案改变加到负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：在晶闸管阳极一一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Ig，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）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

48、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分）（2） 触发脉冲应有足够的幅度。（2分）（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。（1分）4、（ 5 分）答：当流

49、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,I 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

50、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

51、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W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，都等于二/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12分别为Ud=0.9U2cos： =0.9X 100X cos30 =