电力电子专业技术试题及答案王兆安十

1、考试试卷十一、填空题：（本题共8小题，每空1分，共20分）1、 同一晶闸管，维持电流Ih与掣住电流II在数值大小上有IlIh。2、 常用的晶闸管有 式、式两种。3、 单相半控桥整流电路，带大电感性负载，晶闸管在 时刻换流，二极管则在时刻换流。4、 过电压产生的原因 、，可采取、保护'5、 变频电路所采取的换流方式 、。6、 门极可关断晶闸管主要参数有 、。7、 电力变换通常分为四大类，即 、。8斩波器是在接在恒定直流电源和负载电路之间，用于 。二、选择题：（本题共5小题，每小题2分，共10分）1、当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工 作在（）A.导通状态B

2、.关断状态C.饱和状态D.不定2、 单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角a的最大移相范围是（）A.90 °B.120 °C.150 °D.180 °3、 单相全控桥大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为（）A 2 U2b/2U2c.2屈2D. V6U24、 在下列可控整流电路中，不能实现有源逆变的是（）A、单相全控桥整流电路B、单相双半波整流电路C、单相半控桥整流电路D、三相全控桥整流电路5、电流型逆变器中间直流环节贮能元件是（）A.电容B.电感C.蓄电池D.电动机三、简答题：（本题共6小题，每小题5分，共30分）1、晶闸管实现导通的条件是

3、什么？关断的条件及如何实现关断？2、什么叫逆变失败？逆变失败的原因是什么?3、简述对触发电路的三点要求。4、什么叫过电流？过电流产生的原因是什么？5、IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点 ?6、试说明PWM控制的基本原理。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=20L值极大当:=30时, 要求：作出Ud Id、和12的波形； 求整流输出平均电压 Ud电流Id,变压器二次电流有效值I2; 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。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

4、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、三相半波可控整流电路，U2=100V,带电阻电感负载，R=50"丄值极大，当二60时，要求：画出Ud，Id和IVT1的波形；计算Ud、Id、IdT和Ivt4、某一电阻负载，要求输出直流电压 Ud=024v最大负载电流ld=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。选课课号：抽（命）题人：卷面总分：100 分试卷参考答案及评分标准 （10卷） 课程名称：电力电子技术适

5、用专业/年级：考试方式：闭卷一、填空题：（本题共8小题，每空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。B6、 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。&空1答案改变加到负载电路上的

6、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。（2 分）3加反向电压。2、（ 5 分）（2 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

7、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: 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 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：断时间。3、（ 5 分）答：（1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠通电。（2）触发脉冲应有足够的幅度。（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、（

8、 5 分）（3 分）（2 分）（2 分）（1 分）（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

9、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。上述原理

10、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）

11、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12分别为(4分)Ud=0.9U2cos ： =0.9 X 100 X cos30 = 77.97 (V)Id = Ud/R=77.97/2=38.99(A)(3 分)I2=Id=38.99(A)晶闸管承受的最大反向电压为：2 U2=1002 =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

12、=27.57(A)晶闸管的额定电流为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、( 10 分)解：:=O时的输出电压最大，为1 - _.1( 2Uisin t) -U1Uomax=0此时负载电流最大，为Uo max U 1(3 分)Iomax= R因此最大输出功率为输出功率为最大输出功率的80%时，有:UiPmax=Uomax Iomax=此时,Uo= 0.8U1又由sin2：二-?(3 分)Uo=U42二解得60.54同理,输出功率为最大输出功率的50%时，有：Uo= 0.5U1又由Uo=U1sin2：2 二(4分):,=90

13、3、（ 10 分）解：Ud, Id和IVT1的波形如下图：I '12?：AJt(5 分)Ud、Id、IdT和IVT分别如下Ud=1.17U2cos ： =1.17 X 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)(5 分)4、（ 10 分）解：U2=220v时（1 COS： 1）:-i=1200 1=180 ° - 120 ° = 60电流平均值 ld=30AUd 24Rd= Rd = 30 =0.8:电流有效值U U 2 sin 2，； - 2 l = Rd = Rd 4二 2 二= 83A（1分）（1 分）（1 分）2Ud2 24Cos a = 0.45U 21= 0.45 2201=0.5（1 分）Ud=0.45U2（1 分）I 83.4额定电