电力电子技术试题(一)

1、 第 1 章 绪论 习题第 1 部分：填空题1. 电力电子技术是使用_器件对电能进行_的技术。2. 电能变换的含义是在输入与输出之间，将_、_、_、_、_中的一项以上加以改变。3. 电力变换的四大类型是：_、_、_、_。4. 在功率变换电路中，为了尽量提高电能变换的效率，所以器件只能工作在_状态，这样才能降低_。5. 电力电子器件按照其控制通断的能力可分为三类，即: _、_、_。6. 电力电子技术的研究内容包括两大分支：_ 技术和_技术。7.半导体变流技术包括用电力电子器件构成_电路和对其进行控制的技术，以及构成_装置和_系统的技术。8.电力电子技术是应用在_领域的电子技术。9.电力电子技术是

2、一门由_、_、_三个学科交叉形成的新的边缘技术学科。第 2 部分：简答题1. 什么是电力电子技术？2. 电能变换电路的有什么特点？机械式开关为什么不适于做电能变换电路中的开关？3. 电力变换电路包括哪几大类？第 2 章 电力电子器件概述 习题第 1 部分：填空题1. 电力电子器件是直接用于件。电路中，实现电能的变换或控制的电子器 2. 主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担的电路。3.处理信息的电子器件一般工作于放大状态，而电力电子器件一般工作在状态。4. 电力电子器件组成的系统，一般由四部分组成。、5. 按照器件能够被控制的程度，电力电子器件可分为以下三类：和。6 按 照 驱 动 电 路

3、信 号 的 性 质 ， 电 力 电 子 器 件 可 分 为 以 下 分 为 两 类 ：和。7. 电力二极管的主要类型有8. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为整流电路。其反向恢复时间较长，一般在 以上。、。Hz 以下的9.快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较短，一般在以下。10.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论 ，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在 情况下，晶闸管才能导通；晶闸管一旦导通，流就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电。11.晶闸管的派生器件有：、。12. 普通晶闸管关断时间，快速晶闸管不易做高。，高频晶闸管左右。高频晶闸管的不

4、足在于其13.晶闸管可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。14.逆导晶闸管是将集成器件。反并联一个制作在同一管芯上的功率15. 光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用触发保证了主电路与控制电路之间的触发导通的晶闸管。光，且可避免电磁干扰的影响。常应用在的场合。16. GTO 的 开 通 控 制 方 式 与 晶 闸 管 相 似 ， 但 是 可 以 通 过 在 门 极使其关断。17. GTR 导通的条件是：且。：18.且电力MOSFET导通的条件是。开关时间的大致范围是：。19.IGBT 是由20.IGBT 导通的条件是：两类器件取长补短结合而成的复合器件。且和。 21.在如下器件：电力二极管（P

5、ower Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力 MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是属于半控型器件的是属于全控型器件的是在可控的器件中，容量最大的是工作频率最高的是，,属于电压驱动的是,属于电流驱动的是。第 2 部分：简答题1.电力电子器件是如何定义和分类的？同处理信息的电子器件相比，它的特点是什么？2.画出下面电力电子器件的电气符号和理想伏安特性。电力二极管，晶闸管，GTO，GTR，P.MOSFET，IGBT3.从功率等级、开关速度和驱动难易度三个方面比较 GTO，GTR，P.MOSFET，IGB

6、T各自的优缺点，并说明其适用场合。第 3 章 二极管整流电路 习题第 1 部分：简答题1.什么是半波整流器？什么是全波整流器？举例说明其拓扑结构有什么不同？2.什么是二极管整流器的换流过程？何为换流重叠现象，产生换流重叠现象的原因是什么？3.换流重叠角的大小与那些因素有关，它们如何影响换流重叠角的大小？负载电流在什么情况下整流器会出现换流重叠现象，换流重叠的出现对整流输出电压有何影响？4.二极管桥式整流电路在恒压型负载条件下，试说明整流器输出电流的平均值与输入电流畸变率及功率因数的关系，并分析其原因。5.试分析为什么整流器等设备接入交流电源后会引起交流电源电压的畸变？6.试分析单相整流器对称地

7、接入三相四线供电系统后，中线电流是否为零？为什么？中线电流不为对供电系统有何影响？ 第 2 部分：画图及计算题d14142)计算流过二极管 D 电流的平均值和有效值。1ds2)计算输入电流畸变率 THD 及整流器的功率因数 PF。2 21)5sdsd1）试画出 L =0 及 L =1mH 时整流输出电压 v 的波形。ssd2）当 L =0 时，计算整流输出电压平均值 V 。sdosd d若线电压有效值 V =380V，计算整流输出电的波形，dLL压平均值 V 。d2)试画出 a, b, c 相电流的波形3)计算输入电流畸变率 THD 及整流器的功率因数 PF。61111已知： 2(sin si

8、n 5 sin 7 sin11 sin13 )iIttttt57add16162)计算流过二极管 D 电流的平均值和有效值。1 1）记录电源电压 v 及整流输出电压 v 和电流 i 的波形。sdd2）记录整流输出平均电压 V 及平均电流 I ；dd3）计算输入电流畸变率 THD 及功率因数 PF4) 当滤波电容为 C 200，500，1000，1500uF 时，观察并估计各种情况下d整流输出电压的脉动幅度 (峰峰值 )V ,并说明滤波电容的取值对整流输出电压脉动的影响。dpp提示：可在下图基础上绘制波形图。v-vssOtuaubucOt uabuacubcubaucaucbuabuacOt第

9、4 章 相控整流器和逆变器 习题第 1 部分：简答题1.什么是变流器的相位控制方式？2.以晶闸管的门极触发电路为例说明相位控制信号的生成方法。3.针对晶闸管变流器，给出下列名词的定义：自然换流点，触发延迟角，导通角和移相控制范围。4.什么是有源逆变？简述有源逆变产生的条件，并比较晶闸管变流器整流工作模式与逆变工作模式的差别。5.逆变角是如何定义的？简述当晶闸管变流器工作于逆变状态时，应如何限制逆变角才能保证正常换流？简述逆变失败的原因及逆变失败所产生的后果。6.晶闸管三相桥式变流电路，在设计触发电路时，为什么要采用“双窄脉冲”触发方式？晶闸管单相桥式变流电路，是否也需要采用这种双窄脉冲触发方式

10、，为什么？7.简述晶闸管变流器对交流侧线电压产生干扰的主要原因，及减少干扰的措施。8.为什么随着触发角的增加，晶闸管整流器的功率因数会变降低？第 2 部分：画图及计算题1.图 41 所示单相桥式半控整流电路（半控指将变流器中的一半晶闸管换成二极管，所以只有一半器件是可控的），负载电流恒定，回答下列问题：1)画出在 0，90 时直流输出电压 v ，电源电流 i ，S1 中电流 i ，D1dss1中电流 i 的波形。D12)推导直流输出电压 V 的解析表达式（即 V 与相电压有效值 V ,触发角 的dds关系表达式）。3)说明该电路能否工作于有源逆变状态。试说明单相桥式半控整流电路与全控变流电路（

11、全部器件都是晶闸管）相比，有那些优缺点？ sdds11dT值 I 。(用 V 和 I 来表达)sdsd1)画出在 90 时直流输出电压 v ，电流 i 的波形。dddds关系表达式）。并说明该整流电路的移相控制范围（即使 V 从最大变化到 0 的过d 4. 单相桥式晶闸管变流电路如图 44 所示，交流电源电压有效值 V =100V，负sddds1）计算使晶闸管能触发导通的最小触发角；2）当=30时，求整流输出平均电压 V 、平均电流 I ，输入电流有效值 I ，dds1sin( ) sin 3 ( ) Itt3sds1dddddd 均电压被控制为 100V，回答下列问题：1）计算变压器的副边、

12、原边之间的最小变压比。2）在最大变压比下，当 u 115V5（即向上波动 5）时，计算此时的触1发角。idTLbRT2VT4Va)图 456.图 46 所示三相半波变流电路（L =0），负载电流恒定，回答下列问题：s1)画出在 0，60 时直流输出电压 v 和 a 相电流 i 波形。da2)推导直流输出电压 V 的解析表达式（即 V 与相电压有效值 V ,触发角 的关系表达式）。dds图 467.图 47 为简化的三相晶闸管变流电路（Ls=0），交流电源线电压有效值为 V ，LL负载电流为 I ,回答下列问题：d1)试画出 30 时，输出电压v ，电源电流i ，晶闸管T 上电压 v （电压的d

13、s1T1 1T1d1d1LLd1)画出在 90 时直流输出电压 v ，电流 i 的波形。ddddLLd过程中， 的变化范围）。 LLddd1）L =0 情况下，计算整流输出平均电压 V 、平均电流 I ，输入电流有效值sddI ，输入电流畸变率 THD，功率因数 PF。s61提示： 2sin( ) sin 5( ) )iItt5adsdd v 120V（60Hz）,L 1.3mH, L 20mH, E 88V, 135ssddssdd2）当 继续增加时，寻找负载电流连续和断续临界点处的 值。ab 提示：可在下图基础上绘制波形图。v-vssOtuaubucOtuabuacubcubaucaucb

14、uabuacudOt第 5 章 直流-直流开关型变换器 习题第 1 部分：简答题1.开关器件的导通占空比是如何定义的？直流直流开关型变换器有哪几种控制方式，各有何特点？其中哪种控制方式最常用，为什么？2.画出带 LC 滤波的 BUCK 电路结构图。并回答下列问题：实用的 BUCK 电路中为什么要采用低通滤波器？为什么要接入续流二极管？设计滤波器时，滤波器的转折频率应如何选取，为什么？3.画出 BOOST 电路结构图，并简述 BOOST 电路中二极管和电容的作用。4.简述稳态电路中电感和电容上电压、电流的特点，并分析其物理意义。5.为什么 BUCK 电路可以看作是直流降压变压器，而 BOOST

15、电路可以看作是直流升压变压器？这种变换器与真正的变压器相比有何异同之处？6.关于导通模式，回答下列问题： 1）什么是连续导通模式和断续导通模式？2）在占空比相同条件下，两种模式下变换器的变压比是否相同，为什么？3）临界平均电感电流和临界平均输出电流是如何定义的？4）其它条件不变时，电感量的变化对临界输出电流的大小有何影响，并定性地分析产生这种影响的原因？5）其它条件不变时，器件开关频率的变化对临界输出电流的大小有何影响，并定性地分析产生这种影响的原因？6）以 BUCK 电路为例，说明如何进行合理的设计，以保证在负载变化时，电路始终工作于电流连续导通模式。7.关于输出电压的脉动，回答下列问题：1

16、）输出电压的脉动率是如何定义的？2）其它条件不变时，电容值的变化对输出电压的脉动率的大小有何影响，并定性地分析产生这种影响的原因？3）其它条件不变时，器件开关频率的变化对输出电压的脉动率的大小有何影响，并定性地分析产生这种影响的原因？4）以 BUCK 电路为例，说明如何进行合理的设计，以保证较小的输出电压的脉动率。8.什么是寄生元件效应，该效应对 BOOST 电路的变压比有何影响？从控制角度，应如何减小寄生效应的不良影响。9.关于 DCDC 可逆变换器（斩波电路），回答下列问题：1）简述为什么 BUCK 电路和 BOOST 电路只能工作于输出特性 V -I 平面中的o o一个象限中。2）什么是

17、可逆斩波电路？简述可逆斩波电路的种类，并结合其电路结构的特点说明其为什么能实现可逆运行。3）在桥式 DCDC 变换器中，为什么每个桥臂中的两个器件通常工作在互补开关方式下？每个桥臂中的两个器件在其开关过程中为什么要设置死区时间？4）全桥 DCDC 变换器通常采用哪两种控制方式，它们的控制效果有何差别？第 2 部分：画图及计算题1.理想的降压变换器。假设输出电压 v 恒定，并通过占空比 D 的控制使其稳定o为 5V。当输入电压 V 在 10-40V 范围内变化时，输出功率 Po5W，开关频率df =50KHz,计算使变换器始终工作于连续导通模式所需要的最小电感 L 。smin2. 理想的降压变换

18、器， V 5V，f =20KHz,L=1mH，C=470F；当 V 12.6V,osdI =200mA 时，计算输出电压脉动的峰峰值V 。（计算前应判断，电流是否连o续）o3.在图 5-1 所示的降压斩波电路中，已知 E=200V，R=10， 值极大（表示电感L电流连续平直），E =30V，T =50s,t =20s,回答下列问题：Mson 1）计算输出电压平均值U ，输出电流平均值I ，输入电源的电流平均值I 。ooin2）画出如下波形：输出电压 u ，电感上电压 v 和电流 i ，器件 V 上电流oLLi 和电压u ，二极管 VD 上电流i 和电压u 。（应定义电压的正方向）vvdVD3）计算器件 V 上电流平均值I 和有效值I ；二极管 VD 上电流平均值IdVVdVD和有效值I 。VDLiRVo+iEGVD uMEMo-图 514. 理想的升压变换器。假设输出电压v 恒定，并通过占空比 D 的控制使其稳定o为 24V。当输入电压 V 在 8-16V 范围内变化时，输出功率 P 5W，开关频率dof =20KHz, C=470F。计算使变换器始终工作于连续导通模式所需要的最小电感sL 。min5. 理想的升压变换器，V 24V，f =20KHz,L=150H，C=470F；当 V 12V,osdI =0.5A 时，计算输出电压脉动的峰峰值V 。（计算前应判断，电