西电自动化电力电子考核题

1、西安电子科技大学考试时间 120 分钟试 题题号一二三四五六七八九十总分分数1515151515101051001.考试形式：闭卷；2.本试卷共8大题，满分100分。班级 学号 姓名 任课教师 一、（15）简答题： 1. 根据学过的电力电子知识，用自己的语言给电力电子技术下一个定义：2. 电力电子技术中所说的PWM的含义是：其PWM控制技术的重要理论基础是：3在三相交-交变频器电路中，如果考虑感性负载的无环流工作的死区时间，可以把一个周期的波形分成6个区域，这6个区域分别是：1）2组桥逆变区域；2）死区13）1组桥流区域4）5）6）4简述双反星型整流器和十二相整流的特点，说明各自的应用场合。1

2、）双反星型整流器 2）十二相整流 5试述电流型逆变器的主要特点。 二、(15) 某电感负载采用带续流二极管的单相半桥可控整流电路，已知电感线圈的内阻为5，输入的交流电压为220伏，角为60°，试求： 晶闸管及续流二极管的电流平均值和有效值；解：负载电压平均值：负载电流平均值： 晶闸管电流平均值:晶闸管电流有效值: 二极管的电流平均值:二极管的电流有效值:晶闸管的通态平均电流：IT(AV)=（23）IT/1.57 =三、(15) 电路如图3所示：1）试叙述电路工作在整流工作状态下的工作过程； 2）在右图中画出=600时的输出电压Ud的瞬时值波形； 3）晶闸管DT1两端电压波形； 4）计

3、算=600、U 2=220伏时电路的输出平均电压Ud；5）当EM=110V时，回路总电阻为2时，计算平均电流Id；四、（15）如图4所示的三相桥式逆变电路：1）试叙述电路工作在逆变工作状态下的工作过程：答：在自然换相点4前=60度（即在自然换相点3处）处控制DT1导通，输出电压Ua，同时给原来导通的管子DT6加控制脉冲，DT6导通输出电压Ub，电路输出电压为Uab=Ua-Ub，这时的Uab全部为负压； 在自然换相点5前=60度2）在左图中画出=60度时，输出电压Ud的波形，晶闸管DT1两端的电压波形UDT1；3）并计算当U2=110伏时的输出电压Ud值；4）当回路总电阻R=2，发电机的EM =

4、 220V时，求平均电流Id。五、（15）如图所示的斩波电路，试回答并计算下面各题。 1）电路采用何种电力电子器件构成的何种斩波器？2）计算当E=12伏、EM=5伏、回路电阻R=1、导能比=0.5时其降压斩波电路的输出电压U0、I0 ：3）电路正反转分别是怎样完成降压斩波电路的；4）试述电路的升压工作原理（只叙述一种情况）； 六、（10）如图6所示的PWM控制波形1）PWM波形的是如何形成的： 其中调制信号为：2）输出的PWM波命名为：3）该PWM波的极性是层双极性还是单极性？七、（10）如图所示的直流电机驱动电路，说明各部分的作用和系统对各部分的要求八、 （5）已知晶闸管承受的总电压，总电流

5、，如采用管子参数（电压定额），（电流定额）的晶闸管串并联工作，电压、电流裕量按2倍考虑，均压、均流系数按0.8考虑。试求：（1）需要几路并联？（2）每路串联几个晶闸管？答 案：一、（15）1）有效地使用电力半导体器件应用电路和设计理论以及分析开发工具实现对电能的高效能变换和控制的一门技术。2）电压变换、电流变换、频率变换、波形变换3）原理基于可逆整流，工作可靠，可以直接套用成熟的直流可逆调速技术，经验和装置；流过电动机的电流近似三相正弦，附加损耗小，脉动转矩小，负载是普通交流电动机，价格便宜；当电源为50HZ时，最大频率不超过20HZ；主回路复杂，应用器件多小容量时不经济。4）有源逆变和无源逆

6、变；有源逆变应用在高压直流输电、直流调速的电力机车；供给要求变频调速的负载5）利用串联或并联谐振时阻抗最大或最小的特性，在谐振时（负载电流为零时或负载电压为零时）接通或关断负载，这时对应的电流（或电压）为零。具体实现是用电力电子器件控制来完成的。二、（15）解：由可得=arcos(-0.192)=1010=1000晶闸管导通的角度： T =-=1800-1000=800续流二极管导通角度：D =+=1800+1000=2800 由于L=2f=2*3.14*50*0.1=31.4>>2所以负载为大电感负载，且回路有续流二极管，按纯电阻负载的方法计算。Id=Ud/R=40/2=20A流

7、过晶闸管的平均电流IdT=（180-）/360Id=（180-100）/360*20=4.4A流过晶闸管电流有效值流过二极管的平均电流IdR=（180+）/360Id=（180+100）/360*20=15.6A流过二极管电流有效值加在晶闸管电压峰值:UTm=，续流管最高电压 312V三、（15）三相半波逆变电路：答：在=60度前，DT5导通，输出电压UC的瞬时值，且大部分负压，当=60度时，触发DT1导通，输出电压UA的瞬时值，且UA大部分在交流电的负半周，故导通使DT5承受负压而关断。从自然换相点3开始，B相的电位最高，但由于EM提供电势，仍能使A相的晶闸管DT1承受正压而维持导通，直到自

8、然换相点后=60时，控制B相的晶闸管DT3导通，输出电压UB的瞬时值，且BT3导通给DT1施加一个负电压Uab，使DT1关断截止，实现换相；从自然换相点5开始，C相的电位最高，但由于EM提供电势，仍能使B相的晶闸管DT1承受正压而维持导通，直到自然换相点后=60时，控制C相的晶闸管DT5导通，输出电压UC的瞬时值，且BT5导通给DT3施加一个负电压Ubc ，使DT3关断截止，实现换相。 2）当=60度时、U2=110伏时的输出电压Ud值；Ud= 1.17*U2*COS=-64.35伏3）当回路电阻R=2时输出平均电流Id。 Id=(EM-Ud)/2=(110-64.35)/2=22.825安四

9、、（20）1）试叙述电路工作在整流工作状态下的工作过程：2）当=30度时，在图中画出输出电压的波形并计算当U2=110伏时的输出电压Ud值；228.63V3）当回路电阻R=2时输出平均电流Id。答：在自然换相点1后30度处控制DT1导通，并给DT6加控制脉冲，输出电压为Uab；在自然换相点2后30度处控制共阳极的DT2导通，并给共阴极的DT1加控制脉冲，输出电压为Uac，DT2导通关断了DT6；在自然换相点3后30度处控制共阳极的DT3导通，并给共阳极的DT2加控制脉冲，输出电压为Ubc，DT3导通关断DT1；在自然换相点4后30度处控制DT4导通，并给DT3加控制脉冲，输出电压为Uba；在自

10、然换相点5后30度处控制共阴极的DT5导通，并给共阳极的DT4加控制脉冲，输出电压为Uca，DT5导通关断了DT3；在自然换相点6后30度处控制共阳极的DT6导通，并给共阳极的DT5加控制脉冲，输出电压为Ucb，DT6导通关断DT4； 当=60度时、U2=110伏时的输出电压Ud值；Ud=2.34*U2*COS=2.34*110*COS300= 21伏当回路电阻R=2时输出平均电流Id： Id=Ud/2=222.9/2=111.45安五、（10）解： 电机正转时：电路可实现降压斩波和升压斩波。电机反转时：电路可实现降压斩波和升压斩波。1）U0=E=0.5*12=6V I0=(U0-EM)/R=

11、(6-5)/2=0.5A2) 假如Q1、Q2导通，电机正转，当Q1关断时Q4并接的续流二极管导通续流，完成降压斩波任务。 当T1关断后某个时刻，动能使电机产生的电能大于电源提供的能量时（电动机进入发电电运行状态），关断T2并开通T4，电机的能量通过T4和T2的续流二极管导通给L反向存储能量，当关断T4时，L的存储能量通过T1的续流二极管给电源E充电，从而实现制动功能。也就是说所谓的升压斩波。在升压的过程中，电机消耗了动能，转换成电能，使运动的车辆平稳下坡，起到了制动的目的。 反转时与正转时叙述类似，换成另一对IGBT工作。3）降压斩波电路应用在车辆的直流调速上；升压斩波应用在直流调速车辆下坡时的制动上。六、（10） 1）在C的一个周期内，输出的PWM波只有±U两种电平，而不象单极性控制时还有零电平。在调制信号C和载波信号r的交点时刻控制各开关器件的通断。在C的正负半周，对各开关器件的控制规律相同。调制信号为正弦波。2)输出的PWM波为SPWM波（正弦调制规律的PWM）3）双极性（正负极性的）PWM波。七、（10）变频器的通用电路1）整流电路：把交流电变成直流电，采用三相桥式不可控整流电路，功率因素高。2）逆变电路：把直流电变成交流电，采用GTR的三相桥式逆变电路，前面有大电容器，是电压型逆