电力电子技术期末考试试题 答案

1、 1.IGBT 的开启电压 UGE（th）随温度升高而略有下降，开关速度小于电力 MOSFET 。2.在如下器件：电力二极管（Power 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电力二极管，属于半控型器件的是晶闸管，属于全控型器件的是GTO GTR 电力 MOSFET IGBT；属于单极型电力电子器件的有电力 MOSFET，属于双极型器件的有电力二极管 晶闸管 GTO GTR，属于复合型电力电子器件得有 IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率

2、最高的是电力 MOSFET，属于电压驱动的是电力 MOSFET 、IGBT，属于电流驱动的是晶闸管、GTO 、GTR 。3.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同 _。阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角 的最大移相范围是_0-180 _ ，其承受的最大正反向O电压均为_，续流二极管承受的最大反向电压为_（设U 为相电压有效值）。2U2U2224.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，角移相范围为0-180，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电O压分别为 2U 2和；带阻感负载时， 角移相范围为0-90 ，单个晶闸

3、管所承受的最大正向电压和反向电压分别O2U22为和；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗2U2U22器。5.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角 大于不导电角时，晶闸管的导通角 = ; 当控制角小于不导电角 时，晶闸管的导通角 = 2 。6.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压 UFm 等于，晶闸管控制角 的最大移相范2U2围是0-150，使负载电流连续的条件为 30o(U2 为相电压有效值)。o 7.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是最高的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对

4、应的是最低的相电压；这种电路 角的移相范围是0-120，u 波形连续的条件是60。od8.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使用输出电压平均值下降_9.滤波单相不可控整流带电阻负载电路中，空载时，输出电压为_，随负载加重 Ud 逐渐趋近于_0.9 U_，通常2U22设计时，应取 RC1.5-2.5 T，此时输出电压为 Ud1.2_U(U 为相电压有效值，T 为交流电源的周期)。2210.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当 从 090变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随 的增大而 增大，当 从 90180变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随 的增大而减

5、小。11.逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为有源逆变，欲实现有源逆变，只能采用全控电路；对于单相全波电路，当控制角 0 90 ，使输出平均电压U 为负值。Od13.晶闸管直流电动机系统工作于整流状态，当电流连续时，电动机的机械特性为一组平行的直线，当电流断续时，电动机的理想空载转速将抬高，随 的增加，进入断续区的电流加大。14.直流可逆电力拖动系统中电动机可以实现四象限运行，当其处于第一象限时，电动机作电动运行，电动机正转，正1 组桥工作在整流状态；当其处于第四象限时，电动机做发电运行，电动机反转转，正组桥工作在逆变状态。15.CuK 斩波电路电压的输入输出关系相同的有升压斩波电路

6、、Sepic 斩波电路和Zeta 斩波电路。16.Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路具有相同的输入输出关系，所不同的是：Sepic 斩波电路的电源电流和负载电流均连续，Zeta 斩波电路的输入、输出电流均是断续的，但两种电路输出的电压都为正极性的 。17.改变频率的电路称为变频电路，变频电路有交交变频电路和交直交变频电路两种形式，前者又称为直接变频电路，后者也称为间接变频电路。18.单相交流调压电路带阻感负载，当控制角(=arctan(L/R) )时,VT1 的导通时间_逐渐缩短_,VT2 的导通时间逐渐延长。19.晶闸管投切电容器 选择晶闸管投入时刻的原则是：该时刻交流电源电压应和电

7、容器预先充电电压相等。20.把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为交交变频电路_。21.单相交交变频电路带阻感负载时，哪组变流电路工作是由_输出电流的方向_决定的，交流电路工作在整流还是逆变状态是根据_输出电流方向和输出电压方向是否相同_决定的。22.当采用 6 脉波三相桥式电路且电网频率为 50Hz 时，单相交交变频电路的输出上限频率约为_20Hz_。23.电力晶体管 GTR；可关断晶闸管 GTO；功率场效应晶体管IGBT 是 MOSFET 和 GTR 的复合管。MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT；24.晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅

8、值要高和 触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。25.在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波。26. 80导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在 同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而 120导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。27.当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会下降；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、正反向漏电流会增加。28.在有环流逆变系统中，环流指的是只流经两组变流器之间而不流经负载的电流。环流可在电路中加电抗器来限制。为了减小环流一般采用控制角=的工作方式。29.常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直

9、流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。30.逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为电压型 型逆变器和电流型 型逆变器，电压型逆变器直流侧是电压源，通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧用电容器进行滤波，电压型三相桥式逆变电路的换流是在桥路的本桥元件之间元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是180度；而电流型逆变器直流侧是电流源，通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧是用电感滤波，电流型三相桥式逆变电路换流是在异桥元件之间元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是120 度。31.按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分为有源逆变器与无源逆变器两大类。32.直流斩波电路在改变负载的直流

10、电压时，常用的控制方式有 等频调宽控制；等宽调频控制；脉宽与频率同时控制三种。2 33.晶闸管的换相重叠角与电路的触发角；变压器漏抗 X ；平均电流 I ；电源相电压 U 。等到参数有关。Bd234.带平衡电抗器的双反星形电路，变压器绕组同时有 两相 相导电；晶闸管每隔 60 度换一次流，每只晶闸管导通120 度，变压器同一铁心柱上的两个绕组同名端 相反，所以以两绕组的电流方向也 相反 ，因此变压器的铁心不会被 磁化 。35.一个单相全控桥式整流电路，交流电压有效值为 220V，流过晶闸管的电流有效值为 15A，则这个电路中晶闸管的额1.5 2倍 15A1.5 2倍 2 220V定电压可选为；

11、晶闸管的额定电流可选 为1.57 。36.提高变流置的功率因数的常用方法有减小触发角、增加整流相数、采用多组变流装置串联供电、设置补偿电容几种。37.目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有 GTO、GTR、MOSFET、IGBT 几种。38.要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用大于 60小于 120的宽脉冲触发；二是用脉冲前沿相差 60的双窄脉冲触发。39.一般操作引起的过电压都是瞬时尖峰电压，经常使用的保护方法是阻容保护 而对于能量较大的过电压，还需要设置非线性电阻保护，目前常用的方法有压敏电阻和硒堆。40.交流零触发开关电路就是利用过零触发方式来控制晶闸管导通

12、与关断的。41.在由两组反并联变流装置组成的直流电机的四象限运行系统中，两组变流装置分别工作在正组整流状态、逆变状态、反组整流状态、逆变状态。42.当负载为大电感负载，如不加续流二极管时，在电路中出现触发脉冲丢失时单相桥式半控整流桥与三相桥式半控整流桥电路会出现失控现象。43.三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为 150H ；而三相全控桥整流电路，输出到负载的平Z均电压波形脉动频率为 300H ；这说明三相桥式全控整流桥电路的纹波系数比三相半波可控流电路电路要小。Z44.对三相桥式全控变流电路实施触发时，如采用单宽脉冲触发，单宽脉冲的宽度一般取 90 度较合适；如采用双窄脉

13、冲触发时，双窄脉冲的间隔应为 60 度。45.三相半波可控整流电路电阻性负载时，电路的移相范围 0-150，三相全控桥电阻性负载时，电路的移相范围 0-120，三相半控桥电阻性负载时，电路的移相范围 0-180。46.晶闸管的维持电流 I 是指在标准室温温度条件下，门极断开时，晶闸管从较大通态电流下降到刚好能保持导通所H必须的最小阳极电流。47.为了减小电力电子器件本身的损耗提高效率，电力电子器件一般都工作在 开关状态，但是其自身的功率损耗（开通损耗、关断损耗）通常任远大于信息电子器件，在其工作是一般都需要安装 散热器 。48.只有当阳极电流小于 维持 电流时，晶闸管才会由导通转为截止。49.

14、半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路可能会出现失控现象，为了避免单相桥式半控整流电路的失控，可以在加入续流二极管来防止失控。50.从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度称为 触发角 。从晶闸管导通到关断称为导通角。单相全控带电阻性负载触发角为 180 度三相全控带阻感性负载触发角为 90 度3 51.单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为22U1 。（电源相电压为U1）三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为2.45U。（电源相电压为 U ）22为了保证三相桥式可控整流电路的可靠换相，一般采用双窄脉冲或者宽脉冲触发55.普通晶闸管（用正弦半波电

15、流平均值定义）与双向晶闸管的额定电流定义不一样，双向晶闸管 的额定电流是用电流有效值来表示的。（双向晶闸管工作在交流电路中，正反向电流都可以流过）56.斩控式交流调压电路 交流调压电路一般采用全控型器件,使电路的功率因数接近 1。57.在调制信号上叠加 直流分量（三次谐波） 可以提高直流电压利用率。改变调制信号的频率就可以改变输出直流信号的频率 改变调制比可以改变输出电压有效值58.电力电子器件串联必须考虑静态和动态均压（每个器件并联一个电阻）。60.晶闸管额定电流为 100A，通过半波交流电时，电流的波形系数为K =1.57，电流的有效值计算为I / 2，则通过电流fm最大值 为 314 A

16、。Im61.交流调压电路和交流调功电路异同点： 电路结构相同，控制方式不同。62.带平衡电抗器的双反星型可控整流电路中平衡电抗器的作用是 使两组三相半波整流电路能够同时导电 。63.有源逆变最小逆变角 = + + ，其每个参数的意义是 晶闸管关断时间， 换相重叠角：安全裕量： ：min角。64.三相电流型桥式逆变电路的换流一般为同一组桥臂组内换流，称为 横向换流 。65.晶闸管串联使用的动态均压方法是 电阻电容串联后并联到晶闸管两端。66.多个晶闸管相并联时必须考虑 均流的问题，解决的方法是 串专用均流电抗器。67.单相交流调压在电阻性负载电路的移相范围在 0180 变化，在阻感性负载时移相范

17、围在 180变化。68.逆变器环流指的是只流经 两组反并联的逆变桥、而不流经 负载 的电流，环流可在电路中加 采用串联电抗器 来限制。69.绝缘栅双极型晶体管是以 电力场效应晶体管栅极为栅极 作为栅极，以 以电力晶体管集电极和发射极 作为发射极与集电极复合而成。4 2、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？直流侧必需外接与直流电流Id 同方向的直流电源E，其数值要稍大于逆变器输出平均电压Ud，才能提供逆变能量，逆变器必需工作在90）区域，使 UdR ，求当 时，输出电压平均值 ，输出电流2dII平均值 ，变压器二次侧电流有效值 。d2解：U 2.34U cos 2.34*100*cos30

18、 202.6Vd2U202.610I 20.26 AdRd整流变压器二次侧电流为正负半周各宽120、前沿相差180的矩形波，其有效值为：I 0.816 I 0.816* 20.26 16.54 A2d13 2-2 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK0 且 uGK0。2-3 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。要使晶闸管由导通变为关断， 可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值

19、以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关。3- 13三相桥式全控整流电路，U =100V，带电阻电感负载，R=5，L 值极大，当 =60时，要求：2 画出 u 、i 和 i 的波形；ddVT1 计算 U 、I 、I 和 I 。dddTVT解：u 、i 和 i 的波形如下：ddVT1 = 60uuuu2abct1tO uuuuuuuuuabacbcbacacbabacdtOidOti1VTOtU 、I 、I 和 I 分别如下dddTVTU 2.34U cos 2.34100cos60117（V）d2I U R117523.4（A）ddI I 323.437.8（A）DVTdI I 23.4

20、 13.51（A）33VTd3-30单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是 0 180，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是 0 90。三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是 0 120，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是 0 90。5-6试分别简述升降压斩波电路和 Cuk 斩波电路的基本原理，并比较其异同点。答：升降压斩波电路的基本原理：当可控开关 V 处于通态时，电源 E 经 V 向电感 L 供电使其贮存能量，

21、此时电流为 ，方向如图。3-4 中所示。同时，电容 C 维持输出电压基本恒定并向负载 R 供电。此i1后，使 V 关断，电感 L 中贮存的能量向负载释放，电流为 i ，方向如图 3-4 所示。可见，负载电压极性2为上负下正，与电源电压极性相反。 0稳态时，一个周期 T 内电感 L 两端电压 对时间的积分为零，即u u dtTL0L当 V 处于通态期间， =E：而当 V 处于断态期间u。于是：0u uLEt U ton0Loff改变导通比 ，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当 0 l2 时为降压，当 l2 l 时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。Cuk 斩波电路的基本原理：

22、当 V 处于通态时，E V 回路和 R -CV 回路分别流过电流。当 VLL12处于断态时，回路和 R- -VD 回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该LE L C VD1214 电路的等效电路如图 3-5b 所示，相当于开关 S 在 A、B 两点之间交替切换。假设电容 C 很大使电容电压 的脉动足够小时。当开关 S 合到 B 点时，B 点电压 =0，A 点电压；ucuu uABCNtoffTU UU1u相反，当 S 合到 A 点时，。因此，B 点电压 的平均值为uu uBu 0Ni0BABC3ttE U U Uon的平均值)，又因电感 Ll 的电压平均值为零，所以off。另一

23、方面，A 点的电压平均值为U，cTTBcAtU U。于是可得出输出电压 Uo 与电conT02源电压 E 的关系：ttU E E EononT tt10of fon两个电路实现的功能是一致的，均可方便的实现升降压斩波。与升降压斩波电路相比，Cuk 斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。5-7试绘制 Speic 斩波电路和 Zeta 斩波电路的原理图，并推导其输入输出关系。解：Sepic 电路的原理图如下：在 V 导通 期间，tU EL1U UL2on左 V 关断 期间C1u E u uu uL2toff当电路工作于稳态时，电感

24、 L、L 的电压平均值均为零，则下面的式子成立L10C10Et (E u u )t 0u t u t 0on0C1 of f由以上两式即可得出C1 on0 of ftU EontZeta 电路的原理图如下：0off在 V 导通 期间tu EL1u E u uon在 V 关断 期间L2C10u uL1u uL2toff当电路工作稳定时，电感 、 的电压平均值为零，则下面的式子成立C10Et u t 0LL12onC1 of f(E u u )t u t 00C1 on0 offtU Eon由以上两式即可得出t0off5-8分析图 5-7a 所示的电流可逆斩波电路，并结合图 3-7b 的波形，绘制

25、出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。解：电流可逆斩波电路中，Vl 和 VDl 构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，电动机为电动图 3-7b 中，各阶段器件导通情况及电流路径等如下：导通，电源向负载供电：V115 关断，VD，续流：也导通，L 上蓄能:1V2关断， 导通，向电源回馈能量VD2V26-2 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=0.5，L=2mH。 试求：开通角 的变化范围；负载电流的最大有效值；最大输出功率及此时电源侧的功率因数；当=/2时，晶闸管电流有效值晶闸管导通角和电源侧功率因数。LR2 50 2103解：（1）所以（2） 时， 电流连续，电流最大且导通角= arctan arctan 51.50.551.5 180 U U1UoO220 274A2ZI=o0.5 2 50 21023(3) P=U I