电力电子技术复习资料大全包括简答题计算题画图题填空题等练习题试题王兆安等教材

1、电力电子技术复习资料大全（包括简答题、计算题、画图题、填空题等）（1） 晶闸管两端并联R、C吸收回路的主要作用有哪些？其中电阻R的作用是什么？R、C回路的作用是：吸收晶闸管瞬间过电压，限制电流上升率，动态均压作用。R的作用为：使L、C形成阻尼振荡，不会产生振荡过电压，减小晶闸管的开通电流上升率，降低开通损耗。、2、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？直流侧必需外接与直流电流Id同方向的直流电源E，其数值要稍大于逆变器输出平均电压Ud，才能提供逆变能量。逆变器必需工作在<90º（>90º）区域，使Ud< 0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。3、晶

2、闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？A:触发信号应有足够的功率。B触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。C：触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。4、单相桥式半控整流电路，电阻性负载。当控制角=90º时，画出：负载电压ud、晶闸管VT1电压uVT1、整流二极管VD2电压uVD2，在一周期内的电压波形图。 6、什么是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成的原因是什么逆变失败指的是：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

3、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。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。7、单相半波可控整流电路，如（1）晶闸管内部短路，（2）晶闸管内部开路，在下面的坐标中画出其直流输出电压Ud和晶闸管两端电压UT的波形。 8、指出下图中各保护元件及VD、Ld的名称和作用。星形接法的硒堆过电压保护；三角形接法的阻容过电压保护；桥臂上的快速熔断器过电流保护；晶闸管的并联阻容过电压保护；桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护；直流侧的压敏电阻过电压保护；直流回路上过电流快速开关保护；VD是电感性负载

4、的续流二极管；Ld是电动机回路的平波电抗器；9、为使晶闸管变流装置正常工作，触发电路必须满足什么要求？A、触发电路必须有足够的输出功率；B、触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步；C、触发脉冲要有一定的宽度，且脉冲前沿要陡；D、触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求；10、下图为一单相交流调压电路，试分析当开关Q置于位置1、2、3时，电路的工作情况并画出开关置于不同位置时，负载上得到的电压波形。Q置于位置1：双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上无电压。Q置于位置2：正半周，双向晶闸管+触发方式导通。负半周，由于二极管VD反偏，双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上得到半波整流电压。Q置

5、于位置3：正半周，双向晶闸管+触发方式导通。负半周，双向晶闸管-触发方式导通，负载上得到近似单相交流电压。11、在下面两图中，一个工作在整流电动机状态，另一个工作在逆变发电机状态。 （1）、标出Ud、ED及id的方向。 （2）、说明E与Ud的大小关系。 （3）、当与的最小值均为30度时，控制角的移向范围为多少？ 整流电动机状态：电流方向从上到下，电压方向上正下负，反电势E方向上正下负，Ud大于E，控制角的移相范围0°90°。逆变发电机状态：电流方向从上到下，电压Ud方向上负下正，发电机电势E方向上负下正，Ud小于E，控制角的移相范围90°150°。1、实

6、现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？答：（1）直流侧必需外接与直流电流Id同方向的直流电源E，其数值要稍大于逆变器输出平均电压Ud，才能提供逆变能量。（2）逆变器必需工作在<90º（>90º）区域，使Ud< 0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。2、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？答：（1）触发信号应有足够的功率。（2）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。（3）触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。2、PWM逆变电路的控制方法主要有哪几种？简述

7、异步调制与同步调制各有哪些优点？答：（1）PWM逆变电路的常用控制方法有两种，一是计算法；二是调制法。其中调制法又可分为两种，一是异步调制法；二是同步调制法。（2）通常异步调制法是保持载波频率不变，信号频率根据需要而改变时，载波比是变化的。优点是：信号频率较低时载波比较大，一周期内脉冲数较多，输出较接近正弦波。（3）同步调制时，保持载波比为常数，并在变频时使载波和信号波保持同步变化。优点是：信号波一周内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的，对称性好。3、什么是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成的原因是什么答：（1）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

8、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。（2）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。（3）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。2、根据对输出电压平均值进行控制的方法不同，直流斩波电路可有哪三种控制方式？并简述其控制原理。答：（1）第一种调制方式为：保持开关周期不变，改变开关导通时间ton称为脉宽调制。简称“PWM”调制。（2）第二种调制方式为：保持开关导通时间ton不变，改变开关周期，称为频率调制。简称为“PFM”调制。（3）第三种调制方式为：同时改变周期T与导通时间t

9、on。使占空比改变，称为混合调制。3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？ 答：电压型逆变器当交流侧为阻感性负载时，需要向电源反馈无功功率。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，逆变桥各臂开关器件都反并联了反馈二极管。1、 对晶闸管的触发电路有哪些要求？答：为了让晶闸管变流器准确无误地工作要求触发电路送出的触发信号应有足够大的电压和功率；门极正向偏压愈小愈好；触发脉冲的前沿要陡、宽度应满足要求；要能满足主电路移相范围的要求；触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压取得同步。2、 正确使用晶闸管应该注意哪些事项？ 答：由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电

10、器产品要小的多，使用中除了要采取必要的过电流、过电压等保护措施外，在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的安全余量。另外，使用中的晶闸管时还应严格遵守规定要求。此外，还要定期对设备进行维护，如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情况。3、 晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用？ 答：在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出，可降低脉冲电压，增大输出的触发电流，还可以使触发电路与主电路在电气上隔离，既安全又可防止干扰，而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配，达到同时触发多个晶闸管的目地。6、 晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常是用来作为“最后一道

11、保护”用？ 答：晶闸管的过电流保护常用快速熔断器保护；过电流继电器保护；限流与脉冲移相保护和直流快速开关过电流保护等措施进行。其中快速熔断器过电流保护通常是用来作为“最后一道保护”用的。五、计算题1、指出下图中各保护元件及VD、Ld的名称和作用。 解：星形接法的硒堆过电压保护；三角形接法的阻容过电压保护；桥臂上的快速熔断器过电流保护；晶闸管的并联阻容过电压保护；桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护；直流侧的压敏电阻过电压保护；直流回路上过电流快速开关保护；VD是电感性负载的续流二极管；Ld是电动机回路的平波电抗器；2、在下面两图中，一个工作在整流电动机状态，另一个工作在逆变发电机状

12、态。  （1）、标出Ud、ED及id的方向。  （2）、说明E与Ud的大小关系。  （3）、当与的最小值均为30度时，控制角的移向范围为多少？  2、解：整流电动机状态：电流方向从上到下，电压方向上正下负，反电势E方向上正下负，Ud大于E，控制角的移相范围0°90°。逆变发电机状态：电流方向从上到下，电压Ud方向上负下正，发电机电势E方向上负下正，Ud小于E，控制角的移相范围90°150°。 3. 单相桥式全控整流电路，负载中，L值极大，当时，要求：（1）作出、和的波形；（2）求整流输出平均电压

13、、平均电流，变压器二次电流有效值；解：（1）作图。（2）当时， 4. 在图1所示的降压斩波电路中，已知，L值极大，。（1）分析斩波电路的工作原理；（2）采用脉宽调制控制方式，当，时，计算输出电压平均值、输出电流平均值。解：（1）参考书上简要说明。（2）根据公式得 四、问答题 （每小题6分，共计24分）答：电力电子变流技术现在一般都应用在可控整流、有源逆变、交流调压、逆变器（变频器）、直流斩波和无触点功率静态开关等几个方面。29、 晶闸管的正常导通条件是什么？晶闸管的关断条件是什么？如何实现？答：当晶闸管阳极上加有正向电压的同时，在门极上施加适当的触发电压，晶闸管就正常导通；当晶闸管的阳极电流小

14、于维持电流时，就关断。只要让加在晶闸管两端的阳极电压减小到零或让其反向，就可以让晶闸管关断。30、 对晶闸管的触发电路有哪些要求？答：为了让晶闸管变流器准确无误地工作要求触发电路送出的触发信号应有足够大的电压和功率；门极正向偏压愈小愈好；触发脉冲的前沿要陡、宽度应满足要求；要能满足主电路移相范围的要求；触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压取得同步。31、 正确使用晶闸管应该注意哪些事项？答：由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小的多，使用中除了要采取必要的过电流、过电压等保护措施外，在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的安全余量。另外，使用中的晶闸管时还应严格遵守规定要求。此外

15、，还要定期对设备进行维护，如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情况。32、 晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用？答：在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出，可降低脉冲电压，增大输出的触发电流，还可以使触发电路与主电路在电气上隔离，既安全又可防止干扰，而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配，达到同时触发多个晶闸管的目地。33、 一般在电路中采用哪些措施来防止晶闸管产生误触发？答：为了防止晶闸管误导通，晶闸管门极回路的导线应采用金属屏蔽线，而且金属屏蔽层应接“地”；控制电路的走线应远离主电路，同时尽可能避开会产生干扰的器件；触发电路的电源应采用静电屏蔽变压器。同步变

16、压器也应采用有静电屏蔽的，必要时在同步电压输入端加阻容滤波移相环节，以消除电网高频干扰；应选用触发电流稍大的晶闸管；在晶闸管的门极与阴极之间并接0.01F0.1F的小电容，可以有效地吸收高频干扰；采用触发电流大的晶闸管。1、 晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常是用来作为“最后一道保护”用？答：晶闸管的过电流保护常用快速熔断器保护；过电流继电器保护；限流与脉冲移相保护和直流快速开关过电流保护等措施进行。其中快速熔断器过电流保护通常是用来作为“最后一道保护”用的。2、 对晶闸管的触发电路有哪些要求？计算题 （每小题10分，共计20分）1、 单相半波可控整流电路，电阻性负载。要

17、求输出的直流平均电压为5092V之间连续可调，最大输出直流电流为30A，由交流220V供电，求晶闸管控制角应有的调整范围为多少？选择晶闸管的型号规格（安全余量取2倍，=1.66）。解： 单向半波可控整流电路的 UL=0.45U2当UL=50V时COS=1=10则=90°当UL=92V时COS=1=1=0.87·则=30°控制角的调整范围应为090°由=1.66知I=1.66Id=1.66×30=50A 为最大值 IT(AV)=2×=2×=64A 取100A又 Uyn=2UTM=2××220=624V 取7

18、00V晶闸管的型号为：KP100-7。2、 一台由220V供电的自动恒温功率为1kW的电炉，采用单相半控桥整流电路。通过计算选择晶闸管和续流二极管的型号。解：电炉电阻丝的电阻Rd=48当=0°时晶闸管与整流管的电流有效值才最大为ITm=IDm=3.2A选择晶闸管和整流管的型号IT(AV)=(1.52)=(1.52)=34A取5A(电流系列值)UTn=(23)UTM=(23)×220=625936V所以，晶闸管的型号为KP5-8同理，整流管的型号为ZP5-83、 单相半波可控整流电路中，已知变压器次级U2=220V，晶闸管控制角=45°，负载RL=10。计算负载两端

19、的直流电压平均值、负载中电流平均值和每只晶闸管流过的电流平均值。4、 某感性负载采用带续流二极管的单相半控桥整流电路，已知电感线圈的内电阻Rd=5，输入交流电压U2=220V，控制角=60°。试求晶闸管与续流二极管的电流平均值和有效值。解：首先求整流使出电压的平均值Ud=0.9=0.9×220×=149 V再求负载电流Id = Ud / Rd = (149 / 5) 30 A晶闸管与续流二极管的电流平均值和有效值分别为IdT = Id = = 10 AIT = Id = ×30 = 17.3 AIdD = Id = × 30 = 10 AID

20、= Id = ×30 = 17.3 A5、 某小型发电机采用的单相半波晶闸管自励励磁电路（见图）。L为励磁绕组，发电机满载时相电压为220V，要求励磁电压为45V，励磁绕组内阻为4，电感量为0.2H。试求满足要求时，晶闸管的导通角及流过晶闸管、续流二极管的电流平均值和有效值。解：6、 单相半控桥式整流电路对恒温电炉供电，电炉电热丝电阻为34。直接由220V输入，试选用晶闸管与计算电炉功率。解：I = U / R = 220 / 34 = 6.47 A IT = I / =6.47 / = 4.59 A7、 单相全控桥式整流电路带大电感负载时，若已知U2=220V。负载电阻Rd=10，

21、求=60°时，电源供给的有功功率、视在功率以及功率因数为多少？（P=980.1W,S=2.178VA,cos=0.45） （P160）解：识、作图题 （10分）v 画一个有整流变压器的单结晶体管触发电路，并指出改变哪些元件的参数，就可以改变输出触发脉冲的相位角，通常是采用改变什么元件的参数来实现改变相位角的？v 画一个有整流变压器的单结晶体管触发电路，并分别画出变压器二次绕组电压U2波形；稳压管V1两端的波形；电容C两端的波形；该电路输出的电压波形（R1两端）。3、要让图示电路能正常、可靠地工作，还应在电路中增设哪些元器件？（直接画在图中）6、单相半波可控整流电路中，如：晶闸管内部短

22、路，晶闸管内部短开，晶闸管门极不加触发信号。画出上述三种情况晶闸管两端电压uT与负载两端电压ud的波形。7、画出单相半控桥可控整流电路，并分析电路的工作过程。8、画出单相半波可控整流电路控制角=60°时，下列五种情况的u d、iT、uT波形。电阻性负载；大电感负载不接续流二极管；大电感负载接续流二极管；反电动势负载不串入平波电抗器；反电动势负载串入平波电抗器还并接续流二极管。9、画一个具有完整保护措施，能正常工作的单相全控桥式晶闸管可控整流带大电感负载的主电路。 晶闸管的额定电压：门极断开（Ig=0），元件处在额定结温时，正向阳极电压为正向阻断不重复峰值电压UDSM（此电压不可连续加

23、压）的80所对应的电压称为正向重复峰值电压UDRM（此电压可重复施加，其重复频率为50Hz，每次持续时间不大于10ms）。元件承受反向电压时，阳极电压为反向不重复峰值电压URSM的80所对应的电压，称为反向重复峰值电压URRM。晶闸管铭牌标注的额定电压，通常取与中的最小值，然后取标准系列。       晶闸管的额定电流：在环境温度为400和规定的冷却条件下，晶闸管在电阻性负载导通角不小于1700的单相工频正弦半波电路中，当结温稳定且不超过额定结温时，所允许的最大通态平均电流，称为额定通态平均电流，用IT(AV)表示，将此电流按表1.2

24、.4（见后）所示的晶闸管标准电流系列取相应的电流等级，称为元件的额定电流。3、动态平均电压（管压降）：在规定的环境温度、标准散热条件下，当元件流过正弦半波的额定电流平均值和处于稳定结温时，元件阳极与阴极之间电压降的平均值称为通态平均电压。4、维持电流：在室温下门极断开时，元件从较大的通态电流降至刚好能保持导通的最小阳极电流为维持电流。5、掣住电流：在晶闸管加上触发电压，当元件从阻断状态刚好转为导通状态就去除触发电压，此时要保持元件导通所需要的最小阳极电流称为掣住电流。6、晶闸管断态电压临界上升率：晶闸管的结在阻断状态下相当于一个电容，若突加一正向阳极电压，便会有一个充电电流流过结面，该充电电流

25、经靠近阴极的PN结时，产生相当于触发电流的作用，如果这个电流过大，将会使元件误触发导通，因此对晶闸管必须规定允许的最大断态电压上升率。我们把在规定条件下，晶闸管直接从断态转换到通态的最大阳极电压上升率称为断态电压临界上升率。7、GTR的二次击穿：处于工作状态的GTR，当其集电极反偏电压UCE逐渐增大到最大电压定额BUCEO时，集电极电流急剧增大（雪崩击穿），但此时集电结的电压基本保持不变，这叫做一次击穿。发生一次击穿时，如果有外接电阻限制电流Ic的增大，一般不会引起GTR的特性变坏。如果继续增大UCE，又不限制Ic的增长，当Ic上升到A点（临界值）时，UCE突然下降，而Ic继续增大（负阻效应）

26、，这个现象称为二次击穿。8、GTR安全工作区：是指在输出特性曲线上GTR能够安全运行的电流电压的极限范围。9、换相重叠角：在以前分析和计算可控整流电流时，都认为晶闸管为理想开关，实际上整流变压器有漏抗，晶闸管之间的换流不能瞬时完成，会出现参与换流的两个晶闸管同时导通的现象，同时导通的时间对应的电角度称为换相重叠角。10、晶闸管的伏安特性：晶闸管阳极与阴极之间的电压Ua与阳极电流Ia的关系曲线。11、换相过电压：是指晶闸管与全控型器件反向并联的二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断，因而有较大的反向电流流过，当恢复了阻断能力时，该反向电流急剧减少，会由线路电感在器件两端感应出过电压。12、关断过电压

27、：全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。13、控制角：在单相相控整流电路中，定义晶闸管从承受正向电压起到触发导通之间的电角度称为控制角或触发角。14、导通角：晶闸管在一个周期内导通的电角度称为导通角。15、自然换相（流）点：是三相电路中各相晶闸管能被正常触发导通的最早时刻，在该点以前，对应的晶闸管因承受反压而不能触发导通，称为自然换流点。四、简答题（每题5分，共15分）       简述GTR基极驱动电路的功能：答：（1）提供合适的正反向基流以保证GTR可靠导通与关断。（2）实现主电路与控制电路的隔离

28、。（3）自动保护功能，以便在故障发生时快速自动切断驱动信号，避免损坏GTR。（4）电路尽可能简单，工作稳定可靠、抗干扰能力强。       简述IGBT的性能与参数特点：答：（1）IGBT的开关特性好，开关速度快，其开关时间是同容量GTR的1/10。（2）IGBT的通态压降低。（3）IGBT的集电极电流最大值ICM。（4）IGBT的安全工作区比GTR宽，且具有耐脉冲电流冲击的能力。（5）IGBT的输入阻抗高，可达1091011数量级，呈纯电容性，驱动功率小。（6）与VDMOS和GTR相比，IGBT的耐压可以做的更高，最大允许电压可达4

29、500V以上。       IGBT的最高允许结温TjM为1500。VDMOS的通态压降随结温升高而显著增加，而IGBT的通压降在室温和最高结温之间变化很小，具有良好的温度特性。3、简述晶闸管整流电路对触发脉冲的要求：答：（1）触发信号可为直流、交流或脉冲电压。（2）触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。（3）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流迅速上升到掣住电流而维持导通。（4）触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步。4、简述晶闸管有源逆变的条件：答：（1）有直流电动势源，极性与晶闸管的导通

30、方向一致，且数值稍大于变流器直流侧的平均电压。（2）变流器工作在>900范围。（3）直流侧串接大电感。5、简述无源逆变电路的分类：答：（1）根据输入直流电源特点分：电压型；电流型。（2）根据电路的结构特点分：半桥式；全桥式；推挽式。（3）根据换流方式分：负载换流型；脉冲换流型；自换流型。（4）根据负载特点分：非谐振式；谐振式。6、简述逆导晶闸管在使用时应注意的问题。答：（1）逆导晶闸管的反相击穿电压很低，只能适用于反向不需承受电压的场合。（2）逆导晶闸管存在着晶闸管区和整流区之间的隔离区。（3）逆导晶闸管的额定电流分别以晶闸管和整流管的额定电流表示。11、简述交交变频的优缺点。答：优点：

31、（1）只有一次变流，且使用电网换相，提高了变流效率。（2）可以很方便的实现四象限工作。（3）低频时输出波形接近正弦波缺点：（1）接线复杂，使用的晶闸管数目多。（2）受电网频率和交流电路各脉冲数的限制，输出频率低。（3）采用相控方式，功率因数较低。12、简述变频器的作用：答：（1）标准50Hz电源，用于人造卫星，大型计算机等特殊要求的电源设备，对其频率，电压波形与幅值及电网干扰等参数有很高的精度要求。（2）不间断电源（UPS），平时电网对蓄电池充电，当电网发生故障停电时将蓄电池的直流电逆变成50Hz的交流电，对设备作临时供电。（3）中频装置，用于金属熔炼，感应加热及机械零件淬火（4）变频调速，用

32、于三相变频器产生频率、电压可调的三相变频电源，对三相感应电动机和同步电动机进行变频调速。13、简述防止误触发常用的措施。答：（1）脉冲变压器初、次级间加静电隔离。（2）应尽量避免电感元件靠近控制电路。（3）控制极回路导线采用金属屏蔽线，且金属屏蔽应接地。（4）选用触发电流较大的晶闸管。（5）在控制极和阴极间并接一个0.010.1F电容器，可以有效的吸收高频干扰。（6）在控制极和阴极间加反偏电压。14、简述逆变失败的原因。答：（一）交流电源方面的原因：（1）电源缺相或一相熔丝熔断。（2）电源突然断电。（3）晶闸管快熔烧断。（4）电压不稳，波动很大。（二）触发电路的原因：（1）触发脉冲丢失。（2）

33、触发脉冲分布不均匀。（3）逆变角太小。（三）晶闸管本身的原因。15、简述PWM逆变电路的异步调制控制方式的特点。答：在三相逆变电路中当载波比N不是3的整数倍时，载波与调制信号就存在不同步的调制称为异步三相PWM波形，在调制中通常fc固定不变，逆变输出电压频率的调节是通过改变fr的大小来实现的。特点：（1）控制相对简单。（2）在调制信号的半个周期内，输出脉冲的个数不固定，脉冲相位也不固定，正负半周的脉冲不对称，而且半周期前后1/4周期的脉冲也不对称，输出的波形就偏离了正弦波。（3）载波比N越大，半周期内调制的PWM波形脉冲数越多，正负半周不对称和半周内前后1/4周期脉冲不对称的影响就越小，输出波

34、形愈接近正弦波。16、简述“分段同步调制”的方法。答：即（1）在输出为高频率段时，取较小的载波比，这样载波频率不致过高，能在功率开关器件所允许的频率范围。（2）在输出频率为低频率段时，取较大的载波比，这样载波频率不致过低，谐波频率也较高且幅值也小，也易滤除，从而减小了对异步电动机的不利影响。       分析说明题（15分）1、试以三相全控桥式反并联电路为例，分析工作制的主电路的工作原理。答：（1）正转。给I组和II组晶闸管触发信号，I<900，II>900，即II<900且保证III，此时第一组工作在整流状态，输出

35、电压为UdI=2.34U2cosI，电动机电枢得到右正左负的电压后运行，且产生反电动势E。第二组晶闸管由于触发脉冲II<900，其输出电压为UdII=-2.34U2cosII，和UdI大小相等，极性也为右正左负，由于此时UdII>E，不满足逆变条件，二组晶闸管工作在待逆变状态。（2）调速。当需要速度升高时，使I减小，II减小，输出电压增大，电流增大，电磁转矩增大，电动机转速升高，减速时相反。（3）停机。第一组晶闸管的触发脉冲移动到大于900，在移相过程中，电枢电流迅速下降，电感将产生感应电动势，使一组晶闸管继续导通，工作在有源逆变状态，将电感中储存的能量逆变为交流电能回馈电网，称本

36、桥逆变，由于电流下降很快，转速还来不及变化。当电流下降到零时，将第二组晶闸管的触发脉冲移相到II<900，使的IUdIII<E，二组进入它桥逆变，电枢电流反向，电动机发电制动，机械惯性能量回馈电网。（4）反转。当电动机停机完成后，再继续将二组晶闸管的脉冲由大于900移到小于900区域，一组进入待逆变状态，二组进入整流状态，直流电压极性改变，电动机反转。2、试分析反并联供电时逻辑控制无环流可逆电路的工作原理。答：采用逻辑方作于电动状态。当id下降到零时，将第一组晶闸管封锁，电动机惯性运转310ms后，第二组晶闸管进入有源逆变状态，且使Ud在数值上随电动机E减小，以使电动机保持运行在发

37、电制动状态，将系统的惯性能量逆变反送电网即他桥逆变，电动机的转速进一步下降，当转速下降到零时，将第二组晶闸管的触发脉冲继续移至到大于900，第二组晶闸管进入整流状态，电动机反转。3、试分析交交变频工作过程的六个阶段。答：（1）、第一阶段：输出电压过零为正，由于电流滞后，io<0。因为整流器的输出电流具有单向性，负载负向电流必须由反组整流器输出，则此阶段为反组整流器工作，正组整流器被封锁。由于uo为正，则反组整流器必须工作在有源逆变状态。（2）、第二阶段：电流过零。为无环流死区。（3）、第三阶段：io>0，uo>0。电流方向为正，此阶段正组整流器工作，反组整流器被封锁。由于uo

38、为正，则正组整流器必须工作在整流状态。（4）、第四阶段： io>0，uo<0。由于电流方向没有改变，正组整流器工作，反组整流器仍被封锁，由于电压方向为负，则正组整流器工作在有源逆变状态。（5）、第五阶段：电流为零，为无环流死区。（6）第六阶段： io<0，uo<0。电流方向为负，反组整流器工作，正组整流器被封锁。此阶段反组整流器工作在整流状态。4、试分析单相PWM逆变电路的工作原理。答：载波信号uc在信号波正半周为正极性的三角波，在负半周为负极性的三角波，调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制逆变器电力晶体管T3、T4的通断。在ur的正半周期，T1保持导通，T4交替通

39、断。当ur>uc时，使T4导通，负载电压uo=Ud；当ur<uc时，使T4关断，由于电感中的电流不能突变，负载电流将通过当D3续流，负载电压uo=0。在ur的负半周期，T2保持导通，T3交替通断。当ur<uc时，使T3导通，负载电压uo=-Ud；当ur>uc时，使T3关断，由于电感中的电流不能突变，负载电流将通过当D4续流，负载电压uo=0。这样就得到uo的SPWM波形，像这样在ur的半个周期内三角波只在一个方向变化，所得到的PWM波形也只在一个方向变化的控制方式称为单极性PWM控制方式。与单极性PWM控制方式对应，另一种称为双极性PWM控制方式在ur的正负半周内，对各

40、晶体管控制规律相同，同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制各开关器件的通断。当ur>uc时，使T1、T4导通，T2、T3关断，此时uo=Ud；当ur<uc时，使T2、T3导通，T1、T4关断，此时uo=-Ud。5、试分析说明电力电子电路的驱动、保护与控制包括那些内容。答：（1）电力电子开关管的驱动：驱动器接受控制系统输出的控制信号经过处理后发出驱动信号给开关管，控制开关器件的通、断。（2）过流、过压保护：它包括器件保护和系统保护俩个方面。检测开关器件的电流、电压，保护主电路中的开关器件，防止过流、过压损坏开关器件。检测系统电源输入、输出以及负载的电流、电压，实时保护系统，防

41、止系统崩溃而造成事故。（3）缓冲器：在开通和关断过程中防止开关管过压和过流，减少du/dt、 di/dt，减小开关损耗。（4）滤波器：电力电子系统中都必须使用滤波器。在输出直流的电力电子系统中输出滤波器用来滤除输出电压或电流中的交流分量以获得平稳的直流电能；在输出交流的电力电子系统中滤波器滤除无用的谐波以获得期望的交流电能，提高由电源所获得的以及输出至负载的电力质量。（5）散热系统：散热系统的作用是散发开关器件和其它部件的功耗发热，降低开关器件的结温第一章 电力电子变换和控制技术导论1、电源可分为两类：直流电（D.C） ，频率f=0 ； 交流电（A.C） ，频率f02、利用开关器件实现电力变换

42、的基本原理：答案见第二版第七页。（可省略写关键点不能少）3、AC/DC基本整流电路工作（控制）方式：相控整流、PWM（脉冲宽度调制）控制整流。4、DC/AC基本逆变电路工作方式：方波、PWM5、AC/AC直接变频、变压电路工作方式：周期控制6、DC/DC直流变换电路：PWM、PFM.。7、课本第十五页：在图1.8（a）中(1)、(2)、(3)三条8、电力变换类型：*3、 电力技术、电子技术和电力电子技术三者所涉及的技术内容和研究对象是什么？三者的技术发展和应用主要依赖什么电气设备和器件？电力技术涉及的技术内容：发电、输电、配电及电力应用。其研究对象是：发电机、变压器、电动机、输配电线路等电力设

43、备，以及利用电力设备来处理电力电路中电能的产生、传输、分配和应用问题。其发展依赖于发电机、变压器、电动机、输配电系统。其理论基础是电磁学(电路、磁路、电场、磁场的基本原理)，利用电磁学基本原理处理发电、输配电及电力应用的技术统称电力技术。电子技术，又称为信息电子技术或信息电子学，研究内容是电子器件以及利用电子器件来处理电子电路中电信号的产生、变换、处理、存储、发送和接收问题。其研究对象:载有信息的弱电信号的变换和处理。其发展依赖于各种电子器件（二极管、三极管、MOS管、集成电路、微处理器电感、电容等）。 电力电子技术是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。它涉及电力电子变换和控

44、制技术，包括电压（电流）的大小、频率、相位和波形的变换和控制。研究对象：半导体电力开关器件及其组成的电力开关电路，包括利用半导体集成电路和微处理器芯片构成信号处理和控制系统。电力电子技术的发展和应用主要依赖于半导体电力开关器件。4、 开关型电力电子变换器有那些基本特性？（1）变换器的核心是一组开关电路，开关电路输出端电压和开关电路输入端电流都不可能是理想的直流或无畸变的正弦基波交流，含有高次谐波。（2）要改善变换电路的输出电压和输入电流的波形，可以在其输出、输入端附加LC滤波电路；但是最有效方法是采用高频PWM控制技术。（3）电力电子变换器工作时，开关器件不断进行周期性通、断状态的依序转换，为

45、使输出电压接近理想的直流或正弦交流，一般应对称地安排一个周期中不同的开关状态及持续时间。因此对其工作特性的常用分析方法或工具是：开关周期平均值（状态空间平均法）和傅立叶级数。3、开关型电力电子变换器有哪两类应用领域？（1）开关型电力电子变换电源或简称开关电源。由半导体开关电路将输入电源变换为另一种电源给负载供电。这一类应用现在已经十分广泛。（2）开关型电力电子补偿控制器。它又分为两种类型：电压、电流（有功功率、无功功率）补偿控制器和阻抗补偿控制器。它们或向电网输出所要求的补偿电压或电流，或改变并联接入、串联接入交流电网的等效阻抗，从而改善电力系统的运行特性和运行经济性。这类应用将导致电力系统的

46、革命并推动电力电子技术的继续发展。第2章 半导体电力开关器件课上重点1、PN结高频等效电路：Q: PN结中的电荷量。 V：外加电压正偏时，R值很小，结电容很大反偏时，R值很大，结电容很小2、额定电流的定义：其额定发热所允许的正弦半波电流的平均值 。当正弦半波电流的峰值为Im时，则3、最大允许全周期均方根正向电流的定义：当二极管流过正弦半波电流的平均值为IFR时，与其发热等效的全周期均方根正向电流IFrms称为最大允许全周期均方根正向电流。4、二极管电流定额的含义：如手册上某电力二极管的额定电流IFR为100A，说明：允许通过平均值为100A的正弦半波电流；允许通过正弦半波电流的幅值为314A；

47、允许通过任意波形的有效值为157A的电流；在以上所有情况下其功耗发热不超过允许值。 5、逆阻型晶闸管SCR的符号及A、G、K代表的意义。 逆阻型晶闸管如何导通的？答案在：第三十五页、在IA、IC很小时-从断态转为通态。6、维持电流 IH ：使晶闸管维持导通所必需的最小电流。擎住电流 IL ：晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后， 能维持导通所需的最小电流。对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的24倍。7、8、双向晶闸管TRIAC有四种触发和开通方式。答案在第四十页1、2、3、4。9、为什么门极可关断晶闸管GTO能靠反向触发电流关断？（1）、设计2较大，使晶体管V2控 制灵敏，易于GTO。（2）

48、、导通时1+2更接近1，导通时接近临界饱和，有利门极控制关断，但导通时管压降增大。 (3）、多元集成结构，使得P2基区横向电阻很小，能从门极抽出较大电流。 10、GTR和GTO的特点双极型，电流驱动，通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。MOSFET的优点单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。11、什么是擎住效应：NPN晶体管基极与发射极之间存在体区短路电阻Rbr，P形体区的横向空穴电流会在该电阻上产生压降，相当于对T2基极和发射极施加正偏压，一旦Ic瞬时过大，Rbr上的压降过大，可使T2导通，即使撤除VGE， IGBT仍然通

49、，使门极G失去控制作用。产生擎住效应的原因：集电极电流IC过大；集电极电压过高；关断速度过快，IC减小的过快。解决方法：集电极C和发射极E两端并连接入电容减小关断时的；增大Rg，减慢关断过程；12、不可控器件：仅二极管D是不可控开关器件。半控器件：仅普通晶闸管SCR属于半控器件。可以控制其导通起始时刻，一旦SCR导通后，SCR仍继续处于通态。全控型器件：三极管BJT、可关断晶闸管GTO、电力场效应晶体管P-MOSFET、绝缘门极晶体管IGBT都是全控型器件，即通过门极（或基极或栅极）是否施加驱动信号既能控制其开通又能控制其关断13、SCR、BJT和GTO为电流驱动控制型器件PMOSFET、IG

50、BT均为电压驱动控制型器件*4、电力三极管BJT的四个电压值、和的定义是什么？其大小关系如何？、和分别为不同基极状态下的三极管集-射极击穿电压值： 定义为基极反偏时，三极管集-射极电压击穿值；为基极短接、基极电压为0时，三极管集-射极电压击穿值；为基极接有电阻短路时的集-射极击穿电压值要；为基极开路时集-射极击穿电压值。 其大小关系为：。5、说明晶闸管的基本工作原理。在哪些情况下，晶闸管可以从断态转变为通态？已处于通态的晶闸管，撤除其驱动电流为什么不能关断，怎样才能关断晶闸管？基本工作原理：见课本p36-37；应回答出承受正向压、门极加驱动电流时的管子内部的正反馈过程，使不断增大，最后使，很大

51、，晶闸管变成通态；撤去门极电流后由于，仍可使很大，保持通态。有多种办法可以使晶闸管从断态转变成通态。 常用的办法是门极触发导通和光注入导通。另外正向过电压、高温、高的都可能使晶闸管导通，但这是非正常导通情况。要使晶闸管转入断态，应设法使其阳极电流减小到小于维持电流，通常采用使其阳极A与阴极K之间的电压为零或反向。6、额定电流为10A的晶闸管能否承受长期通过15A的直流负载电流而不过热？额定电流为10A的晶闸管能够承受长期通过15A的直流负载电流而不过热。因为晶闸管的额定电流是定义的：在环境温度为40和规定的散热冷却条件下，晶闸管在电阻性负载的单相、工频正弦半波导电、结温稳定在额定值125时，所

52、对应的通态平均电流值。这就意味着晶闸管可以通过任意波形、有效值为1.57的电流，其发热温升正好是允许值，而恒定直流电的平均值与有效值相等，故额定电流为10A的晶闸管通过15.7A的直流负载电流，其发热温升正好是允许值。7、说明GTO的关断原理。在GTO的设计制造时，等效晶体管T2的集电极电流分配系数a2较大。当GTO处于通态时，突加一个负触发电流-Ig，使a2减小， 1-a2变大，急剧减小，就是阳极电流急剧减小，又导致电流分配系数a2和a1减小，使急剧减小，又使、减小。在这种循环不已的正反馈作用下，最终导致GTO阳极电流减小到维持电流以下，GTO从通态转入断态。改善电力系统的运行特性和运行经济

53、性。这类应用将导致电力系统的革命并推动电力电子技术的继续发展。8、作为开关使用时PMOSFET器件主要的优缺点是什么？作为开关使用时，PMOSFET器件的优点是：输入阻抗高，驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高；其缺点是：通态压降大（通态损耗大），电压、电流定额低。补充：SCR、BJT和GTO为电流驱动控制型器件：PMOSFET、IGBT均为电压驱动控制型器件。第3章 直流/直流变换器一降压变换器 （Buck变换器）1）6种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、 升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。2） 改变开关管T的导通时间，即改变导通占空比D ，即可改

54、变变压比M, 调节或控制输出电压VO。3）控制方式1 脉冲宽度调制方式 PWM (Pulse Width Modulation) 开关频率不变，改变输出脉冲电压的宽度q2 脉冲频率调制方式 PFM（Pulse Frequency Modulation） 脉宽q 不变，改变开关频率或周期。4）：为什么实际应用中广泛采用PWM方式？（1）输出电压中的频率固定，滤波器设计容易，开关过程所产生电磁干扰容易控制。（2）由控制系统获得可变脉宽信号比获得可变频率信号容易实现5.）LC滤波电路：滤波电感的作用：对交流高频电压电流呈高阻抗，对直流畅通无阻滤波电容的作用：对直流电流阻抗为无穷大，对交流电流阻抗很小

55、。6）Buck变换器有两种可能的运行工况：（1）电感电流连续模式 CCM(Continuous Current Mode)： 指电感电流在整个开关周期中都不为零；（2）电感电流断流模式 DCM（Discontinuous Current Mode）：指在开关管T阻断期间内经二极管续流的电感电流已降为零。二者的临界：称为电感电流临界连续状态：指开关管阻断期结束时，电感电流刚好降为零。7）: 电流连续模式跟哪些因素有关?v 电感中的电流iL是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。8）各谐波经过滤波器后几乎衰减为零。直流量通过滤波器时其大小不受任何影响二升压变压器 （Boost 变换器）

56、1）工作原理1.假设L和C值很大。2.T处于通态时，电源VS向电感L充电，电流恒定iL，电容C向负载R供电，输出电压Vo恒定。3.T处于断态时，电源VS和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。4.压升高的原因：电感L储能使电压泵升的作用， 电容C可将输出电压保持住.2）注意：1.对Boost 电路一般使用PWM控制2.不能空载运行；3.占空比不能接近1；4.输入电流脉动较小，运行中对电源的扰动小。 3）纹波：叠加在直流稳压上的交流分量称为纹波，一般为频率为高于公频类似正选拨的谐波那另一种则是宽度很窄的脉冲波。4）谐波：一定频率的的电压或是电流的作用用于非线性负载时会产生不同于与频率类的其它频率正