西安交通大学电力电子技术考题03及答案

1、西安交通大学考试题 成绩课程电力电子技术学 院电气工程学院考试日期 2014年1月8日专业班号 姓 名 学号 期中 期末 |一、填空（30分）（4分）采用电力电子技术可实现的电力变换通常可分为四大类，它们分别（5分）晶闸管英文名字的缩写是，门极可关断晶闸管英文名字 的缩写是，电力晶体管英文名字的缩写是，绝缘栅双 极型晶体管英文名字的缩写是，电力场效应晶体管英文名字的缩 写是。. （ 4分）单相 桥式全控整流电路，带电阻负载时，其以角的移相范围 为;带阻感负载（电感极大）时，其以角的移相范围为， 其交流侧电流中所含谐波的次数为，其整流输出电压中所含的 谐波次数为。. （ 2分）在电流波形发生畸变

2、时描述系统的功率因数可表示为：人=P =V cos % 其中V的含义是：cos中的的含义D1是：。（2分）按照直流侧电源性质划分，逆变电路可为：；（1分）同一晶闸管，维持电流IH与掣住电流IL在数值大小上有IL IH。 （4分）自换流逆变电路采用 和 两种换流方式，外部换流逆变电路采用 和 两种换流方式。（4分）根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为 和。一般为综合两种方法的优点，在低频输出时米用 方法，在高频输出时米用 方法。（2分）按照开关过程前后开关器件电压电流状态，软开关电路可分为：， （2分）电力电子器件在串联使用时应注意的问题是：，在并联 使用时应注意的问

3、题又是。二、简答（32分）（4分）电力电子器件为什么工作于开关状态？电力电子器件的损耗有哪些？（4分）晶闸管触发电路有哪些基本要求？（4分）实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？（4分）何为电流型逆变电路？其主要特点是什么？（8分）单相交流调压电路带阻感负载，如果控制角a大于负载阻抗角s稳 态时a的移相范围是多少电角度？如果控制角a小于负载阻抗角s稳态时晶 闸管VT1和晶闸管VT2的导通时间分别是多少电角度？ a小于s的情况下，对 晶闸管驱动脉冲宽度有何要求？为什么？（8分）SPWM的含义是什么？试画出采用双极性调制、调制度为0.8、载波 比为7时，调制信号一个周期的SPWM波形。西安交通

4、大学考试题三、综合（38分）（18分）图1为简化的单相整流电路，线电压有效值为220V,回答下列问题。（1）当负载L = 0, R = 22。时，试画出整流电路输出电压u及流过二极管D1d中的电流波形。计算流过二极管D1电流的平均值和有效值。（2）当负载L = 3, R = 22。时，试画出整流电路输出电压气及电流七的波形。求整流器的功率因数PF图1（9分）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 = 5。，L = 20mH，试求：（1）开通角a的变化范围；（2）负载电流I。的最大有效值；（3）最大输出功率P及此时电源侧的功率因数人（11分）间接式半桥直流直流变流器电路

5、原理图如图2a所示。电源输入电压 U=100V，电源输出电流平均值为10A。变压器原、副边变比N1:N2=10:1， N2=N2。输出电感极大。S1+.u uS1+.u uS1U ,-UVD1+电n7D1udN1N，2VD2S1图2asnTOSS1图2asnTOS2图2b1）如果电路中全控器件S1和S2的驱动电压逻辑如图2b所示。不考虑器件的寄 生参数。试绘制开关S1两端电压uS1、VD1两端电压uVD1.全波整流电路输出 电压ud、S1流过电流iS1、VD1流过电流iVD1的时序波形。2）当S1与S2的占空比为25%，如果不考虑管压降，计算输出电压Uo的平均 值。3）如果VD1和VD2选取为

6、通态压降是0.64V的肖特基二极管，计算整流电路 消耗的功率是多少？输出电压不变的情况下，此时整流电路的效率是多少？西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准课程名称：电力电子技术 课时：54考试时间：2014年1月8日一、填空（30分，每空1分）AC/DC DC/DC DC/AC AC/AC2 SCR GTO GTRMOSFETIGBT3.180903， 5， 7， 9，。2， 4， 6， 8。4 畸变因数基波电流与电压之间的相位差余弦5电压型逆变电路电流型逆变电路6 小于7器件换流强迫换流电网换流负载换流8异步倜制同步调制异步调制同步调制9零电压软开关电路零电流软开关电路10均压均流

7、二简答（32分）答：为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开关状态。通态损 耗，断态损耗，开关损耗。（4分）答：（1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，比如对感性和反电动势 负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发。（2）触发脉冲应有足够的幅度， 对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的35倍，脉 冲前沿的陡度也需增加，一般需达12A/ps。（3）触发脉冲应不超过晶闸管 门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。（4） 应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。（4分）答：（1）要有直流电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于 变流

8、器直流侧的平均电压。（2）要求晶闸管的控制角以兀/2,使Ud为负值。（4分）4答：直流电源为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。（1分）。电流型逆变电 路主要特点:（1）直流侧串大电感，电流基本无脉动，相当于电流源。（2）交流输出电 流为矩形波，与负载阻抗角无关，输出电压波形和相位因负载不同而不同。（3）直 流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。（3分） 5.答：单相交流调压电路带阻感负载，如果控制角a大于负载阻抗角9,稳态时a 的移相范围是9a兀（2分）如果控制角a小于负载阻抗角9,稳态时晶闸管VT1和晶闸管VT2的导通时间分 别是n （2分）。a小于9的情况下，晶闸管驱

9、动脉冲宽度要足够宽，使得关闭的晶 闸管电流过零时，开通的晶闸管仍有脉冲（2分）。此时需开通的晶闸管才会承受 正向电压而开通（2分）。6.答：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，当所等效波形为正弦波时即为SPWM（4分）。波形见课本图7-6（4分）。三综合（38分） 1.解：（1）波形图见P47页a=0时。整流电压平均值和负载电流平均值为?=0.9匕言= 0.9 x220 x 官=198VI, = Ud / % = 198/22 = 9A因此二极管D1的电流平均值和有效值分别为1八I =-1 = 0.5 x 9 = 4.5 AdD12 d（10 分）, U 220I = -t=1-= 牝 7.07 A波形图见P49页a=0时图3-6。功率因数为 X = v 人=cos 甲= 2* cos a 0.9cos a = 0.9 （8 分）2.解：1）Z =,：切2 + X2 =、：R2 + （2兀 fL）2 牝 8。（3分）甲=arctan（ XRl ） = arctan（2*RfL） = arctan（10顷 j：（3分）因此a的变化范围为p a k0.90 a 丸2）当ap时，晶闸管调压器全开放，输出电压为完整的正弦波，负载电流为最大:（3分）I = I = 22 =（3分）