电力电子技术1简答题

1、考试试卷（1 ）卷三、简答题（共3小题，22分）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I L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）增加负载回路中的电阻。2、电压型逆变电路的主要特点是什么？ （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

2、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、简述实现有源逆变的基本条件，并指出至少两种引起有源逆变失败的原因（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3 10R=10，此为大电感负载，负载端电流波形平直。（3分）Ud=2.34U2cos a =117V（3 分）Id=Ud/R=117A（3 分）I2=175.5A。四、简答题（本题共3小题，共32分）1、试说明IGBT、G

3、TR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。（12分）IGBT Y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 Q开关速度低于电力 MOSFET,电压，电流容量不及 GTOGTR Y耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低 Q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GTO Y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Q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MOSFET Y开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱

4、动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题Q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3、软开关电路可以分为哪几类？各有什么特点？ （10分）答：根据电路中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

5、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）1、在三相半波整流电路中，如果 U相的触发脉冲消失，试绘出在电阻负载下整流电压均的波形和V上晶闸管丫丁2的管压降波形。设触发角分别为15洞600b六、计算题（本题共1小题，共12分）1、单相桥式全控整流电路

6、，U2=100V,负载中R=20Q, L值极大，反电动势E = 60V。当a= 300时，要求：（1）作出ud、id和i2的波形；（3分）（2）求整流输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次电流有效值I2 ； （4分）（5分）（3）考虑安全裕量，确定品闸管的额定电压和额定电流diJ?1 4 =09 400 =2A”二二上二以我月工记V J四、简答题：（本题共4小题，共28分）1、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？ （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

7、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）3、晶闸管变流装置中为什么在主电路上要加入整流变压器进行降压？ （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（4、单相电压型逆变电路中，电阻性负载和电感性负载对输出电压、电流有何影

8、响？电路结构有哪些变化？ （ 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 联续流二级管五、作图题：（本题共2小题，共14分）1、对于下图所示的桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于反转电动状态，试分析 电路的工作情况，并绘出相应的两条电流流通路径，同时标注电流流向。（8分）2、设三相桥式可控整流电路工作于有源逆状态，试画出i=60o时的整流输出电压波形(6分)六、计算题(本题共1小题，共

9、18分)1、三相全控桥式整流电路，L=0.2H, R=4Q,要求Ud从0220V之间变化。试求：(1)不考虑控制角裕量时的，整流变压器二次线电压。(3分)(2)如电压，电流裕量取2倍，计算晶闸管额定电压，电流值。(8分)(3)变压器二次电流有效值12。(4分)(4)计算整流变压器二次侧容量 S2。(3分)L 2 fL 2 3.14 50 0.2 62.8“解：(Q),而 Rd=4( Q ),所以，3 LRd ,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amin=0 计算.整流变压器次级相电压 U2 (3分)Ud=2.34U2,则 U2=220/2.34 94(V)(2) .计

10、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Uvim 包2230.35(V)按裕量系数2计算，则U=230.25 X 2=460.5(V),选额定电压500V晶闸管。(2分)IdUd当554(A),1 ,1一Iviar -Id - 50 16.733(A) (3 分)1 V1AV1EAR1 Id31 V11.5731.75(A)31.75 20.21.57 a (3 分)50A的晶闸管。按裕量系数2计算，则20.2X2=40.4(A),选额定通态平均电流为(3) .计算变压器次级电流有效值12 (4分)12-d 44.9(A)S2 (3 分)

11、(4) .计算整流变压器次级容量S2=3U2I2=3 X 94X 44.9=12661.8(VA)12.66(KVA) 三、简答题（本题共5小题，每小题5分，共25分）1答：（1）维持晶闸管导通的条件是阳极电流大于维持电流IH。（2分）（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。1、要实现有源逆变，必须满足什么条件？哪些电路类型不能进行有源逆变？ （5分）2、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、什么是直流斩波电路？分别写出降压

12、和升压斩波电路直流输出电压U0与电源电压Ud的关系式。（5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 压的装置降压斩波电路的表达式为：U 0 t U d Ud 升压斩波电路的表达式为： u ton t of f e T t of ft off4、简述对触发电路的三点要求。（5分）答：1）触发电路输出的脉冲应具有足够大的功率；（1分）2）触发电路必须满足主电路的移相要求；（2分）3）触发电路必须与主电路保持同步。5、对于正弦脉冲宽度调制（SPWM什么是调制信号？什么是载波信号？何谓调制比？（5分）答：在正弦脉冲宽度调制（SPWM）中，把希望输出的波形

13、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。四、作图题（本题共2小题，每小题10分，共20分）已知单相全控桥式整流电路，带电阻性负载。试绘出当控制角a = 600时的输出电压波形Ud,晶闸管Ti的端电压波形UTi0id（。VT3VTiVT2VT3VT1 312、0试绘出三相半波共阴极组电路当B=600时的输出电压波形ud,以及晶闸管Ti的端 电压波形（L=oo）0五、计算题（本题共1小题，共15分）三相全控桥式整流电路如图所示，Ld=02H ,Rd=4Q,要求Ud从0220V之间变化，试求：1）、

14、 不考虑控制角裕量时，整流变压器二次相电压 U2;2）、如电压、电流裕量取2倍，选择品闸管型号； 3）、整流变压器二次侧容量S2；4）、电路的功率因数cos；5）、当触发脉冲距对应二次相电压波形原点多少电度角时，Ud已为0解：.Ld 314 0.2 10 6 62.8 4Q负载为大电感，流过负载的电流可看为直线（1分）1）当a =0时，输出电压平均值为 220VU2由式 Ud 2.34U 2COS 知Ud2.34COS2.34220 94V（2分）2）由题知，UTn 2Utm 2694 460V （1分）故取额定电压500V （1分）Id UdD 55AIt Jd 375A/Rd（1 分）3（

15、1 分）I T（av）2 -40.45A1.57（1分）故取额定电流50A （1分）因此，选取晶闸管的型号为KP50-5 （1分）212 Id 0.816 55 44.9A3）*3（1 分）S2 3U2I2 3 94 44.9 12.66KV .A（ 1 分）Ud已为0。4）v Pd UI 220 55 12100WCOSPd121000.956（1分）S2126605）当触发脉冲距对应二次相电压波形原点1200电度角时,三、简答题（本题共5小题，每题5分，共25分）1、什么是可控整流？它是利用品闸管的哪些特性来实现的？（5分）（32、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

16、程称为可控整流。 分）3、可控整流主要利用了晶闸管的单向可控导电特性。4、什么是逆变失败？导致逆变失败的原因是什么？ （5分）5、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）mVMHIs生占卓Jt 中汽七事】作号暑畔6、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器烧断；电源缺相以 及逆变角过小。（2分）7、将右表格中空缺的部分按要求填好，变压器二次相电 压为U2,对于电感负载满足大电感负载的条件。答：输出电压可调范围：01.17U2（2分）最大移相范围：900（1分）4、电压源型变频器和电流

17、源型变频器的区别是什么？ （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。（5、试说明SPW雌制的基本原理。（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）。四、作图题（本题共2小题，每小题10

18、分，共20分）1、已知单相全控桥式整流电路，电感性负载不接续流二极管。试绘出当a =450时输出电压波形Ud和晶闸管的端电压波形。2、三相桥式全控整流电路；电阻性负载，试画出当a =600时输出电压Ud的波形、晶闸管的端电压UT1的波形。五、计算题（本题共1小题，共15分）三相全控桥整流电路如图所示。已知电感性负载L =0.2H、R =1Q、a=75 ,变压器二次相电压 U2=100V。1）计算负载的平均整流电压Ud和负载电流平均值Id；2）选择晶闸管的型号；3）计算变压器二次电流的有效值12。2.34U2COS 2.34X100X0.5 117V（2分）A B J C JRdUdV2）由题知

19、, （1分）117A（1分）UTn 2 3 6U 2 1078 1616VjLd 67.5A:3（2分）.52六64.5 86.5A（2分）故取额定电压1200V （1分）故取额定电流100A （1分）因此，选取晶闸管的型号为KP100-12 （2分）I2, 2 1d 0.816 117 95.5A3）、3（三、简答题（本题共5小题，每题5分，共25分）3、试简述三相半控桥式整流电路与三相全控桥式整流电路的特点。答：三相全控桥式整流电路采用6只晶闸管构成，而三相半控桥式整流电路采用三只晶闸管和三只二极管构成；（2分）（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

20、相半控桥可能会出现失控现象，而全控桥不会。3、举出三种常用过电流保护电器，并指出其动作时间的典型值。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。（5、对于正弦脉冲宽度调制（SPWM什么是调制信号？什么是载波信号？何谓调制比? 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 角波或锯齿波称为载波信号。（3分）载波频率fc与调制信号频率fr之比，N= fc / fr称为载波比。四、作图题(本题共2小题，每小题10分)1、如图所示电路，试画出

21、 a=450时输出电压波形ud和晶闸管V11的电流波形iviiR=4Q, a（2分）五、计算题(本题共1小题，共15分)三相全控桥式整流电路大电感负载，不接续流二极管，U2=220V,=60,试求：(1)、输出电压平均值Ud和电流平均值Id；(2)、晶闸管电流平均值Idt和有效值It； （3）、变压器副边电流有效值I2和容量S2o解：D Ud 2.34U2COS2.34X 220X0.5 257.4V（2 分）Id Ud 64.35A/Rd（ 1 分）1 111d1 31d 3 64.35 21.45A、It . 3 1d 375A2 C。“ C O 0A12 I d 0.816 64.35

22、52.54A3）,3（1 分）S2 3U2I2 3 220 52.54 35.98KV.A（2 分）三、简答题（本题共5小题，每小题5分，共25分）1、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机械特性有哪些特答：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、在三相半波可控整流电路中，如果控制脉冲出现在自然换流点以前，可能会出现什么情况？能否换相？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

23、共阴极连接），则控制脉冲出现在自然换流点以前，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、在三相全控桥式有源逆变电路中，以连接于A相的共阳极组晶闸管V14为例说明, 在一个周期中，其导通及关断期间两端承受电压波形的规律。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。5、试说明功率晶体管（GTR）的安全工作区SOAi哪几条曲线所限定？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UceM、集电极最

24、大电流IcM、最大耗散功率PcM以及二次击穿临界线。五、计算题（本题共1小题，共15分）某晶闸管电镀电源，调压范围215V,在9V以上最大输出电流均可达130A, 主电路采用三相半波可控整流电路，试计算：（1）整流变压器二次侧相电压。（2）9V时的控制角。（3）选择品闸管（4）计算变压器容量。15解：1）-Ud 1.17U 2cos由题知当行0时，输出电压最大为15VU2COS Ud_9 0.62) 1.17U2 15 所以 5303)因为输出电最大值为 130A,故It Ud 75A,3IT(AV) 1.5 2 L 71.7 95.6A1-1.57所以取额定电流100AUTn 23U223

25、12.8 62.794V 所以取额定电压 100V,1 Id 0.577 130 75A ,33 12.8 754 2.88KV.A因此，晶闸管的型号可选为 KP100-11 24) S2 3U2I2六、分析题(本题共1小题，共10分)如图所示的有源逆变电路，为了加快电动机的制动 过程，增大电枢电流，应如何调节 角？为什么？电枢 一 电流增大后，换相重叠角是否会加大？这是否会造成逆二变失败？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。简答

26、题（本题共6小题，每小题5分，共30分）、三相半控桥与三相全控整流电路相比有哪些特点？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，其显著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。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、什

27、么是晶闸管交流开关？交流调压器的晶闸管常用哪些方式控制？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）。、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极 管？答：在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要

28、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）、什么是组合变流电路？ 一般的开关电源是怎样组合的？为什么要这样组合？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、DC/DC

29、）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、如何区分电压源型和电流源型变频器？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，但是交流电源系统的阻抗很低。（2分

30、）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。（1分）、什么是触发延迟角?

31、什么是导通角?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）。作图题：（本题1小题，共10分）1在三相半波整流电路中，如果a相的触发脉冲消失，试绘出在 a 0时电阻性负载和 电感性负载下整流电压Ud的波形。阻性

32、负载时o电感性负载时五、计算题（本题共2小题，每题15分，共30分）1、单相桥式全控整流电路，U2=100V,负载中，R=2Q, L值极大，反电动势E=60V,(1)作出Ud、id和i2的波形图;(2)求整流输出平均电压 Ud、平均电流Id和I2；(3)考虑安全裕量，确定品闸管的额定电压和额定电流，并选择晶闸管的型号 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I2分别为Ud = 0.9 U2 cos a= 0.9 100 Cos30 = 77.97(A) (1 分)Id =(UdE)/R = (77.9760)/2= 9(A

33、) (2 分)I2= Id = 9(A)(2 分)(3)晶闸管承受的最大反向电压为：JU2= 100/万= 141.4 (V)流过每个晶闸管的电流的有效值为：IVT = Id J三=6.36 (A)故晶闸管的额定电压为：UN = (23) M41.4=283424 (V) (2分)晶闸管的额定电流为：IN=(1.52) X6.36/M38 (A) (3分)2、一单相交流调压器，电源为工频220V,阻感串联作为负载，其中 R=0.5Q,L=2mH。求：(15 分)(1)开通角a的变化范围；(2)负载电流的最大有效值；(3)最大输出功率及此时电源侧的功率因数。M “仅我川抗角为, ,此、.2/r

34、x 50 x 2 x 1 o“ =arctan () =arctnn () =0.89864=51.49R0.5开通用a的变化范围为，8 a v/rUP0.89864 i V1，、a = 5H.锦山中压小大,负我电流也为最大.此时馅UH功率以大，为_2 玲(220 V尸j= 7：z R = -r= R =37.532(KW)功率因故为枭F黑98=。3三、简答题：（本题共6小题，每小题5分，共30分）1、品闸管实现导通的条件是什么？关断的条件及如何实现关断？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

35、极电流小于维持电流。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。4、简述对触发电路的三点要求。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）5、（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、什么叫过电流？过电流产生的原因是什么？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、IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点？。IGBT驱动电路的特点是：驱动电

36、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

37、驱动电路具有较小的输入电阻 ，驱动功率小且电路简单。6、试说明PWM控制的基本原理。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IV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

38、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，也可以用同样白方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。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

39、效值I2;考虑安全裕量，确定品闸管的额定电压和额定电流。(4分)I2分别为=77.97 (V)解：(1)解:Ud、Id、和I2的波形；如下图：输出平均电压 Ud、电流Id,变压器二次电流有效值Ud=0.9U2cos=0.9 x 100X cos30Id = Ud/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：2 U2=100 2 =141.4(V)考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：UN=(23) X 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

40、额定电流为：IN=(1.52) X 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、光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看作电阻负载，在=0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分）（4分）解：=0时的输出电压最大，为I1 (JUisin t) U1Uomax= 0此时负载电流最大，为Uomax U 1Iomax= R R(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：Ui2Pmax=Uomax Iomax= R此时，Uo= 0.8Ui又由sin 2 2Uo=U1 , 2解得60.54同理，输出功率为最

41、大输出功率的50%时，有：Uo= 0.5U1又由sin 22Uo=U1 1 2903、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 =6。时,要求:画出Ud, Id和Ivti的波形；计算Ud、Id、IdT和Ivt解：Ud, Id和IVT1的波形如下图(5分)Ud、Id、IdT和IVT分别如下Ud=1.17U2cos=1.17 X 100 X cos60 =58.5(V)Id= Ud/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、某一电阻负载，要求输出直流电压 Ud=024v,最

42、大负载电流Id=30A。采用单相半 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 9 ,额定电流In,额定电压Un,电源的功率因 数和电源容量。解：U2=220v时（1 cos 1）Ud=0.45U22（1 分）2Ud2 24Cosa=0.45U 2 1= 0.45 220 -1= -0.5（1 分）= 1200 1=180 120 =60（1 分）Ud 24电wt匀值Id=30ARd= Rd = 30 =0.8（1分）电流功效值 IU =Rd=U2 Rd、,sin 24283A2（1分）额定电流IN额定电压UNI 1.57U

43、dm=83.4=1.57 =53AV2U 284.2（2分）2、单相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路接大电感负载，负载两端并接续 流二极管的作用是什么？两者的作用是否相同？答：（1）单相桥式全控整流电路大电感负载整流输出平均电压为Ud、2U 2 sin .t d .t22 U 2 cos0.9U 2 cos（2分）（2）其负载两端并接续流二极管是为了使交流电源电压进入负半周时，由续流二极管续流，使晶闸管关断，提高整流输出电压的平均值。整流输出平均电压为0.9Udcos2（2分）（3）单相桥式半控整流电路接大电感负载，负载两端并接续流二极管的作用是为了避免失控现象的发生，保证整流电路的安全

44、运行。整流输出平均电压亦为Ud10.9Ud -cos23、逆变电路必须具备什么条件才能进行逆变工作？答：（1）逆变电路必须同时具备下述两个条件才能产生有源逆变：变流电路直流侧应具有能提供逆变能量的直流电源电势Ed,其极性应与晶闸管的导电电流方向一致。（3分）（2）变流电路输出的直流平均电压Ud的极性必须为负（相对于整流时定义的极性），以保证与直流电源电势 Ed构成同极性相连，且满足 Ud90或（3 90 ） 在电动机的运动，机车行驶下坡中。3、为什么半控桥的负载侧并有续流管的电路不能实现有源逆变？ （5分）答：由逆变可知，晶闸管半控桥式电路及具有续流二极管电路，它们不能输出负电压Ud固不能实现

45、有源逆变4、用单结晶体管的触发电路，当移相到晶闸管达到某一导通角时，再继续调大导通角时忽然晶闸管变成全关断是何原因？（5分）答：单结晶体管导通后，如果由电源通过电位器加到发射极的电流超过谷点电流单结晶体管就关不了。这时，单结晶体管只产生一个脉冲，尚能保持晶闸管工作，但是若进一步减小电位器电阻，加大发射极电流，那么在同步电源的梯形波上升前沿发射极就与基极直通，电容冲不上电，不能发出触发脉冲，晶闸管就全关断了。三、计算题：（本题共1小题，共10分）1、具有续流二极管VDR半波可控整流电路，对发电机励磁绕组供电。绕组的电阻Rd=0.5Q,电感L=0.2H,励磁直流平均电流为10A,交流电源电压为220V,计算 品