电力电子技术试题套答案

1、第一套题答案！一、填空题（共8小题，每空1分，共20分）1、空1信息电子技术2、空1开关；空2开关3、空1载波比；空2同步；空3分段同步4、空1冲量；空2形状5、空 1 MOSFET;空 2 GTO;空 3 IGBT6、空1而% ;空2尤57、空1有源；空2无源8、空 1 VD1 ;空 2 V1;空 3 VD2 ;空 4 V2 ;空 5 VD1二、选择题（共10小题，前4题每题2分，其余每题1分，共14分）1、（B）2、（D）3、（C）4、（C）5、（D）6、（A）7、（C）8、（B）9、（A）10、（ B）三、简答题（共3小题，共22分）1、（7 分）品闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处

2、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I H以下。其方法有（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）阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功

3、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/Y-10,4晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6

4、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 乂 220 x cos600=99VId=Ud/R=99/4=24.75A （1 分）I2=Id=24.75A （1 分）IdVT=1800/3600 K=24.75/2=13.38A （1 分）X24.75 = 17,5,4 八（2分）IVT=（b）波形如图1所示（3分）x37 13-21/1424 ,、（1分）（2） （a） Ud=0.9U2 （1+cos& /2=0.9 220X （1

5、+cos600） /2=148.5V （1 分）Id=Ud/R=148.5/4=37.13A IdVT= （1800- /3600 粗=（1800-600） /3600 37.13=12.38A（1分）"-6。%5/3。班q分）二x37.13=21.44i4 八（2分）（b）波形如图2耳内（32） 图1波形图,试卷参考答案及评分充作、填空题：（本随壬1、2、3、4、5、6、空 空 空 空 空 空111111GTR 1基波电糊曲移/军均压24V1二、选择题:1、（D）6、（B）11、（C）简答题1、（7 分）断"力）7o史直今画五!3t叩3 IE2o%，直流变直充0JI10X

6、VD 1;空 T2jlI3I1 2 JIIdVD=2 a /3600 X Id=2 乂 600/3600 X 37.13=12.38A）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（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

7、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品闸管的di/dt减小，有利于品闸管的安全开通；（2分）有时人为申入进线电抗器以抑制品闸管的 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 分）2、（12 分）3、（6 分）五、计算 共15分）解：1、题：（本题共1小题,wL=2兀 fL=62.8 >10R=10负载端电流波形平直此为大电感负载Ud=2.34U2cos a =117VId

8、=Ud/R=117A也I2=175.5A。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）（3分）（3分）（3分）（3分）选课课号：抽（命）题人：卷面总分： 100 分1分，共20分）MOSFET;空 6 GTR。1、空 1 GTR;空 2 GTO;空 3 MOSFET;空 4 IGBT;空 5 2、空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用专用均流电抗器。4、空1 正弦波；空2方波。5、空 1 180。6、空1增加；空2下降。7、空1快速熔断器；

9、空2用进线电抗器；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、（/2、（ X）3、（的4、（ X）5、（附6、（ X）7>（X）8、（ X）9、（ X）10、（/四、简答题（本题共3小题，共32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

10、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/、及GTOGTR耐压高，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MOSFET开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单， 工作频率局，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

11、）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。当泵开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

12、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

13、（五、作图题 每图4分 六、计算题解:（本题共1小题,（本题共1小题,2分）o共16分）共12分）* Zti ZS 1LR7t2 2SA |2,4 小 13,411,413,4II现5.町厘d2 T= 0,9"00 ,与= 673/ 2 分1 L I 7d l II _ TI I I TJI2713714分”符2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：一、填空（本题共闭卷选课课号：抽（命）题人：卷面总分：100 分1、空2、空 空53、空4、空 空45、空11.57;空5小题，每空1分，共20分）2 157;空 3 1.52;1 阴；空2 阳；

14、空3 60度；空4 120;两；空6阴；空7阳；空8不在同一桥臂上;1零电压电路；空1减小触发角；空 设置补偿电容；1 00-1500；空 22零电流电路；2增加整流相数；空3采用多组变流装置串联供电;0o-120o；空 3 00-1800；二、判断题1、（V）6、（V） 三、选择题1、（D）6、（D） 四、简答题（本题共10小题，每题2、（X）3、（X）7、（，）8、（，）（本题共10小题，每题2、（C）3、（A）7、（D）8、（C）1分，共10分）4、（ X）9、（X）1分，共10分）4、（A）9、（C）5、(V);10、(X)5、(B)10、(B)（本题共4小题，共28分）1、（8 分）

15、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），还可以使品闸管工作于小控制角，这有利于减少波形系数，提 高品闸管的利用率，实际上也

16、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（

17、本题共1小题，共18分）1、（18 分）解：4=2讯=2'（A）.14父50父0.2=62.8（。），而Rd=4（。），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amin=0°计算.整流变压器次级相电压U2 （3分）Ud=2.34U2,贝U U2=220/2.3494（V）（2） .计算品闸管电压、电流值，如果电压、电流按裕量系数2计算，选择品闸管（8分） 品闸管承受的最大峰电压为Uv1m = . 6U 2 =230.35（v）按裕量系数2计算，则U=230.25X 2=460.5（V）,选额定电压500V晶闸管。（2分）,U

18、2201 d - 55R 4（A）1 1I v1ar = T d = - 50 =16.73 3（A） （3 分）,1 ,一I vi I d = 31.75AV1EAR1 V11.571.5731.7520.2A (3 分)按裕量系数2计算，则20.2X 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）、2Id =44.9 3(A).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：适用专业/年级:考试方式：电力电子技术闭卷、填空题

19、：（本题共17小题，每空选课课号：抽（命）题人：卷面总分：100 分1分，共20分）1、空1螺栓型；空2平板型。2、空1 1.523、空1阳极和门极同时承受正向电压。4、空1小于。窄脉冲。8、空1三相半波。1降低。12、空1电网。1 fc/fr。16、空1阻容电路5、空1单向可控导电性。9、空1大于300。13、空1反极性。、选择题：（本题共6、空1控制角。10、空 1 900。14、空 13003507、空1双11、空15、空17、空1脉冲宽度调制；空 10小题，每小题1分，共10分）2频率调制；空3混合调制。1、6、(C)(A)2、（B）7、（A）3、（D）8、（B）4、（A）9、（C）5

20、、（D）10、（C）1、问答题：（本题共5小题，共25分）（5分）IH。（2分）答：（1）维持品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）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）降压斩波电路的表达式为U oOnF U E：殳） （1分）升压斩波电路

21、的表达式为：、1 off（1分） 4、（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（2分）5、（5 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）（2分）2、1、五、计算题：（本题共1小题，共15分） id解：.6Ld=314M0.2M10'=62.8C>>4Q（c）"

22、;VT3VT1VT2VT3VT1 3 t°负载为大电感，流过负载的电流可看为直线（1分）山=3由式 Ud =2.34U2cosc« 知口2.34COSa2202.34= 94V（2分）1）当a=0时，输出电压平均值为220V2）由题知，UTn 至2UTM=2MV6M94 =460V（1分）故取额定电压500V （1分）（1分）It =1,Id=31.75A 、3（1 分）IT（av） 21=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）I2 = 1 2 Id =0.816 55 =44.9A3） ' 3（1

23、 分）S2=3U2I2 =3父94M44.9 =12.66KV.A（1 分）4） . Pd -UI -220 55 -12100WCOS：。=- =12100 =0.956S2 12660（1 分）5）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, iT1=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2束，如图d （1分）主要

24、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120 0 （2分）2）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（2分）试卷参考答案及评分标准（6卷）课程名称：适用专业/年级:考试方式：电力电子技术闭卷选课课号：抽（命）题人：卷面总分：100 分、填空题：（本题共17小题，每空1、空1 流以下。1分,2、空共20分）阳极。3、空1阳极电流下降到维持电4、空 1141.4A。8、空1小于300。12、空1负载。15、空1辅助电路、选择题：（本题共5、空1阻断。9、空1高。13、空1电网。16、空1平均。10小

25、题,每小题1分,6、空1换相重叠角。10、空1并。1、6、(A)(B)2、（D）7、（D）3、（B）8、（C）14、空17、空 共10分） 4、（B） 9、（A）1反并联；空1移相控制。7、空 1 18000 11、空 14.5V。2交叉连接。1、问答题：（本题共5小题，共25分）（5分）5、（C）10、（A）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。（3分）可控整流主要利用了品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

26、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）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 =1.17u 2cost（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

27、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）。（3分） 四、作图题：（本题共2小题，每小题10分，共20分）1、五、计算题：（本题共1小题，共15分） 解：1） Ud =2.34U2COS« =2.34X100X0.5 工= 117A（1分）2）由题知，UTn-23 6U2=10781616VIt = . 1 I d =67.5AIt（av）二 1.5:、3（2 分）额定电流100A （1分）2）得总641,57.门;二，做欣械弱网/吸寸、（：1 ?）- I.* Hr，仁 工 一5.

28、J一故取因此,选取晶闸管的型号为 KP100-12 （2分）I 23）121d -0.816 117 -95.5A，3（3 分） 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）2）触发VT3导通，在C1充电电压下VT1承受反压关断；如图b （1分）3）二极管换流；如图c（1分）4）换相结束。如图d（1分）电路的特点：（1）直流侧用大电感，相当于电流源（1分）（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（1分）直流

29、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（1分）1分）（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）即每个臂一周期内导电1200每时刻上下桥臂组（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, 各有一个臂导通，横向换流。（1分） 试卷参考答案及评分标准（7卷）课程名称：适用专业/年级:考试方式：电力电子技术闭卷、填空题：（本题共14小题，每空1、控制极流、额定电压等级2、通态平均6、控制角选课课号：抽（命）题人:卷面总分：1分，共20分）3、反向1004、7、单宽脉冲、双窄脉冲5、额定电8、共阴极组、共阳极组9、正10、&qu

30、ot;2U211、大于 12、触发电路、晶闸管、电源、30035013、电容14、均压二、选择题：（本题共10小题，每小题1分，共10分）1、B2、B 3、D4、B 5、A6、A7、D 8、C 9、A10、C三、问答题：（本题共5小题，共25分）1、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品闸管和三只二极管构成；（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；（2分）三相半控桥可能会出现失控现象，而全控桥不会。（1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 T17U 2cost

31、 （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 4/Y 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。（2分）四、作图题：（本题共2小题，每小题10分，共20分）蠹计篁题:也）（夕分）I dTI2 = 2 Id =0.816 64.35 =52.54A '匕(1分)

32、5 = 257.4V 寸d 3K1)五、解:I d试卷参考答案及评分标准（8卷）课程名称：电力电子技术选课课号：适用专业/年级：抽（命）题人：考试方式：闭卷卷面总分： 100 分一、填空题：（本题共14小题，每空1分，共20分）1、阳极、阴极、控制极（门极）2、233、阳极电压、正向 4、70.7A5、导通角（导电角）6、2U27、6008、小于6009、减小10、有源11、顺向12、电容换流、电感换流13、均压14、同步环节、移相控制环节、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）1、A2、D3、B4、A5、C 6、A7、B8、B 9、D10、B三、问答题：（本题

33、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，如果每只品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；如果三只品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，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VT4VT6VT2。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

34、通时,VT4两端电压为线电压uwuo4、答：5、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、 集电极最大电流IcM、最大耗散功率PcM以及二次击穿临界线。四、作图题：（本题共2小题，每小题10分，共20分）U32= 12.8V1.17COS-151.17COS： = Ud = =0.62)1.17U2 15 所以 0=5303)因为输出电最大值为130A,故It(av)= 1.52 L =71.795.6A:57所以取额定电流100AU" = (23 - J =(23版12.8 = 62.7 94V所以取额定电压100V因此，晶闸管的型号可选为

35、KP100-1I 2 =，1 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0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。试卷参考答案及评分标准（9卷）课程名称：电力电子技术选课课号：适用专业/年级：抽（命）题人：考试方式：闭卷卷面总分：100 分一、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 2

36、0V。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10小题，每小题1分，共10分）1、（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

37、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 内仍可获得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（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，则称之为品闸 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

38、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

39、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、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、

40、（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

41、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）6、（5 分）从品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）。品闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称

42、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，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I2分别为Ud = 0.9 U2 cos f0.9 100>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

43、电压为：E U2=100亚=141.4 （V）流过每个晶闸管的电流的有效值为：IVT =Id 虚=6.36 （A）故品闸管的额定电压为：UN = （23） 141.4= 283424 （V） （2 分）品闸管的额定电流为：IN = （1.52） X6.36 白68 （A） （3 分）品闸管额定电压和电流的具体数值可按品闸管产品系列参数选取。2、（15 分）解：负载阻抗角为：a）L2 x 50x 2 x（tJ=aictan （） =arctan （） =0.89864=51.49R0.5开通甭门的变化范南为； 审£ 口之尸即0£9S64M"C（5 分）当二3时，输出

44、电压最大.负载电流也为最大，此时输出功率最大，为/ 2、2?0?皿=仁皿夫= 一 、R=37.532（KW） （5 分）1加+"功率囚数为A = 401at以试卷参考答案及评分标准（10卷）37532 八八十 =0.6227（5 分） 220x273.98'）课程名称：适用专业/年级:考试方式：电力电子技术闭卷1、2、3、4、填空题：（本题共8小题，每空 空1答案二（24）。选课课号：抽（命）题人：卷面总分：100 分1分，共20分）空1答案螺栓式；空2答案平板式。空1答案触发；空2答案电源电压过零点。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

45、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°。;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：在品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

46、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。品闸管本身性能不好。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

47、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品闸管的关断时间。（3分）3、（5 分）答：（1）触发脉冲的宽度应保证品闸管可靠通电。（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，1 GBT是电压驱动型器件,IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱

48、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。（1GTO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

49、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，都等于冗/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

50、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: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=0.9U2cosc( =0.9X100X cos30 0= 77.97 (V)Id = Ud/R=77.97/2=38.99(A)I2

51、=Id=38.99(A)(3 分)品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，品闸管的额定电压为：UN=(23) X 141.4=283424(V)具体数值可按品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)品闸管的额定电流为：IN=(1.52)义 27.57/1.57=2635(A)具体数值可按品闸管产品系列参数选取。(3分)2、（10 分）解：口 =0时的输出电压最大，为1 二.1 （ 2Uisin t） =U1Uomax= 1 - 0此时负载电流最大，为Uo max U 1Iomax= R R（3 分）

52、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迎1又由Sin 2a 十口 -aUo=U1' 2nn（3分）解得同理,输出功率为最大输出功率的50%时，有：Uo=0.5U1又由'sin 2a n -aUo=U1 '2-a =90.（4 分）3、（10 分）解：Ud, Id和IVT1的波形如下图：00ooUd、Id、IdT和IVT分别如下Ud=1.17U2cos: =1.17X 100X 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)4、（10 分）解：U2=220v时(1 cos： 1)Ud=0.45U222UdCos a =0.45U22 241=0.45220 -1 =a1=1209 1=180° 120° =60°Ud 24电流平均值Id=30ARd= Rd=30=08电流有效值” Sin2：二一2二83AI =Rd=Rd - 4-2-83AI 83.4额定电流IN - 1.57 = 1.57=53A额定电压 UN- Udm= 2W=2 220 = 311V功率因数 Cos