电力电子复习考研讲解

第一类：问答、选择、简答、填空类题

第一章绪论

1、什么是电力电子技术？（应用于电力领域的电子技术）

2、电力变换通常分为哪四类？

第二章电力电子器件

1、电力电子器件按器件内部两种载流子参与导电的情况分为哪3种

类型？其代表的器件是什么？（单级、双极、复合型）

2、与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特

点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？

（1）电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有

效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。

（2）电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂

移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料

即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电

压而不被击穿。

3、电力电子器件按控制形式分为哪3种类型？其代表的器件是什么？

（不可控、半控、全控）

4、电力二极管的额定电流的定义是什么？

是在指定的管壳温度和散热条件下，允许流过的最大工频正弦半波

电流的平均值。

5、晶闸管的通态平均电流的定义是什么？

是指在环境温度为40°C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额

定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。

6、典型的全控型器件有哪几种？其简称是什么？图形符号是什么？

门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应晶体

管（电力。）IGBT、绝缘栅双极晶体管（）MOSFET.

7、晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？怎样

才能使导通的晶闸管变为关断？

晶闸管导通的条件是阳极承受正向电压，门极施加触发电流；阳极

电流大于维持电流I；利用外电路的作用，对晶闸管的阳极施加反向

电压，使流过晶闸管阳极H电流小于维持电流L其时间大于晶闸管

的关断时间。H8、简述IGBT,GTR,GTO和电力M0SEFT各自的优缺

点。

（l）IGBT的优点：开关速度快，输入阻抗高，驱动功率小而驱动

电路简单；但目前电压电流容量小（大于电力MOSEFT）o

（2）GTR,GTO：耐高压、电流容量大；但驱动功率大且驱动电路

复杂，开关速度低。

（3）MOSEFT：开关速度快，输入阻抗高，驱动功率小而驱动电路

简单；但电压电流容量小。

9、在常用的几种自关断器件：GTO、GTR、电力MOSFET和IGBT

中，哪些是电流驱动型器件？哪些是电压驱动型器件？

举例1：晶闸管在导通后，维持导通所必须的条件是：（a

）

A.阳极电流大于维持电流。

B.门极持续加正电压。

C.门极持续加正电压，阳极电流大于维持电流。

D.阳极电压维持正。

举例2：设晶闸管额定电流为500安，门极触发电流为0.35安，那

么在使用过程中，为使晶闸管正常工作，（）答案：B

A.阳极电流有效值不得超过1.57乘500安，门极触发电流不得大

于0.35安。

B.阳极电流有效值不得超过1.57乘500安，门极触发电流不得小

于0.35安。

C.阳极电流有效值不得超过500安，门极触发电流不得小于0.35

安。

D.阳极电流有效值不得超过500安，门极触发电流不得大于0.35

安。

举例3：晶闸管的额定电流是指：（B）

允许通过最大电流有效值。A.

B.通态平均电流IoV）T（AC.允许通过最大直流电流的值。

D.允许通过最大工频正弦半波电流的有效值。

举例4：晶闸管的通态平均电流I（AV）是指：（A）

TA.最大允许通过工频正弦半波电流的平均值。

B.最大允许通过工频正弦半波电流的有效值。

C.最大允许通过任意波形电流的平均值。

D.最大允许通过直流电流值。

举例5：在GTR、GTO、电力MOSFET和IGBT几种自关断器件中,

所需驱动功率从大到小依次排列的顺序为：（B）

A.GTO、GTR、电力MOSFET>IGBTo

B.GTR、GTO、IGBT、电力MOSFETo

C.GTO>GTR、IGBT、电力MOSFETo

D.GTR、GTO、电力MOSFET、IGBTo

举例6：N沟道电力场效应晶体管的电气图形符号是三个

电极分别是源极S、漏极D和栅极GO

第三章整流电路

1、什么是触发延迟角（控制角）？什么是导通角？

举例：在单相半波可控整流电路中，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；晶闸管在一个电源

周期内导通的电角度称为导通角。

2、什么是自然换相点？单相和三相可控整流电路中“触发角”的算

起点从什么位置算起？

举例：三相半波整流电路，相电压正半周交点处被称为：（共阴极

接法的自然换相点），相电压负半周交点处被称为：（共阳极接法的

自然换相点）。触发角。（控制从（相电。角）从（自然换相点）

开始计算。单相可控整流电路触发角（控制角）.

压过零点）开始计算。、三相半波不可控整流电路中三个二极管

的导电规律是什么？3最中哪一个的瞬时三个二极管对应的相电

压举例：三相半波不可控整流电路，，此（承受反压）关断大

,则该相所对应的二极管导通，并使另两相的二极管

o相电压（电压值）时输出整流电压即为该相的

三相（、在可控整流电路中由于负载不同，其控制角a的移相范围

各为多少？490

90单相18015090；单相180)(全控三相120

、单相、三相可控整流电路中晶闸管承受的最大反向电压各位多大?

5o举例：三相半波可控整流电路，晶闸管承受的最大反向

电压是D

1D、、CA、B、UU26U22U222222

oC举例：单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大电压

为

1、DB、C、A、

U6U2U22U2Z2222、晶单相、三相可控整流电路中，变压器二次电流的电

流有效值I、负载电流I、6d2闸管的电流有效值I之间的关系是什

么？T,那么变压器二举例：三相桥式可控整流电路带大电感负载，

设直流侧电流为Ido次电流的电流有效值I为D22112/

C、D、A、B、〃/&〃4333,

那么晶闸管的Id举例：三相桥式可控整流电路带大电感负载，设直

流侧电流为2Id的关系是什么？

和电流有效值I兀37、通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电

压大小的方式称为什么控制方式？相控

8、双反星形电路与六相半波电路的区别是什么？

9、三相桥式电路与双反星形电路的区别是什么？

举例：三相桥式电路是两组三相半波电路的（串联）；双反星

形电路是两组三相半波电路的（并联）,并且需要（

平衡电抗器）;

举例：三相桥式全控整流电路为（C）脉波整流电路。

9

、D6、C3、B2、A.

10、整流变压器漏感LB对整流电路的影响是什么？

出现换相重叠角，使得整流输出电压平均值降低。

举例：由于变压器绕组的漏感，使得整流电路的换相过程持续的时

间（用电角度表示），称为（Y）o三相半波可控整流电

路换相期间的输出电压为同时导通的两个晶闸管所对

应的两个相电压的（差）。“

11、什么是逆变？什么是逆变失败？如何防止逆变失败？

举例：逆变是把（直流）电转变成（交流）电，是（整

流）的逆向过程；逆变可分为：（有源）逆变和（无源

）逆变；

逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过导通的

晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势

变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称

为逆变失败或逆变颠覆。

防止逆变失败的方法是：采用精确可靠的触发电路、使用性能良好

的晶闸管、保证交流电源的质量、留出充足的换向裕量角等。

12、触发电路定相的关键是什么？

触发电路定相的关键是确定“同步信号电压”与“晶闸管阳极电压”

之间的相位关系。

第四章逆变电路

1、换流方式有哪几种？各有什么特点？

答：换流方式有4种：

①器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件用

此换流方式。

②电网换流：由电网提供换流电压，把负的电网电压加在欲换流的

器件上即可。

③负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电

流超前于负载电压时，可实现负载换流。

④强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向

电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称

电容换流。.

例：单相电流型逆变电路采用负载换流方式时，要求负载电流略超

前于（电压）o

例：无源逆变电路在采用负载换相方式时，负载必须是（）。

A、电感性负载；B、电容性负载；

C、电阻性负载；D、电阻性负载或电容性负载；

2、什么是自换流？什么是外部换流？

由器件或变流器自身的原因而实现换流的称为自换流，如器件换

流和强迫换流。

借助于外部手段（电网电压或负载电压）来实现换流的，称为外

部换流，如电网换流和负载换流。

3、电压型逆变器和电流型逆变器的主要特点各是什么？

（1）电压型逆变器的主要特点有：①直流侧为电压源或并联有大

的电容器，直流侧电压基本无脉动；②交流侧输出的电压波形为矩形

波，且于负载阻抗角无关；③逆变桥各臂都并联了反馈二极管，为

无功能量反馈提供通道。

（2）电流型逆变器的主要特点有：①直流侧串有大电感相当于

电流源，直流侧电流基本无脉动，直流回路呈高阻抗；②交流侧输

出的电流波形为矩形波，且于负载阻抗角无关；③直流侧电感起缓

冲无功能量的作用，由于无功能量时电流并不反向，所以不必在逆

变桥各臂并联反馈二极管。

4、三相电压型逆变电路采用的是什么导电方式？而电流型桥式逆变

电路采用什么导电方式？

5、三相电压型逆变电路的换流在同一相的两臂之间进行，称为（纵

向）换流。三相电流型桥式逆变电路每时刻上下桥臂组中各有一个

臂导通，为（横向）换流。。

第五章直流-直流变流电路

1、基本的直流斩波电路包括哪3种电路？升压斩波,降压斩波，升

降压斩波

2、简述升压斩波电路的基本工作原理。

答：①假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通

态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I,同时电容C

上的电压向负载R供电，因Ci值很大，基本保持输出电压为恒值〃。

设V处于通态的时间为t,此阶段电感Lon。

上积蓄的能量为。②当V处于断态时E和L共同向电容C充

电并向负载RfE人??;释放的能量为V处于断态的时间

为3则在此期间电感L设提供能量。/?U㈤婀。③当电路工

作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，

件”，输出电压，式中的。化简得：

即：.......................。皿〃婀高于电源电压，故

称该电路为升压斩波电路。

3、简述降压斩波电路的基本工作原理。

r

答：在一个控制周期中，让V导通一段时间屋，由电源E向

L、R、E供电，mOnrr?Ono„Et/E???E•77?/offon

在此期间，u=Eo然后使V关断一段时间t,电感L通过二极管

VD向R和Em。协供电，u=0o一个周期内的平均电压

,输出电压小于电源。电压，起到降压的作用。

4、什么是复合斩波电路？什么是多相多重斩波电路？

复合斩波电路是：不同结构的基本斩波电路的组合；多相多重斩波

电路是：相同结构基本斩波电路的组合；

5、斩波电路的三种控制方式？（脉冲宽度调制、频率调制、混合控

制）

第六章交流-交流变流电路

1、交流调压和交流调功电路的区别及各自的特点有什么？各适用于

什么负载？

答：①交流调压采用相位控制；交流调功是以电源周波数为控制单

位进行控制的；②交流调压电路调节的是电路输出的电压U；而交

流调功电路则调节的是电路。输出的平均功率；③调压电路的负载

通常是灯光、异步电动机的软起动、异步电动机的串极调速等；④

调功电路的负载一般为时间常数较大的电炉等（因为对时间常数较

大的负载没有必要在交流电源的每个周波内进行频繁的控制，而以

周波为单位进行控制即可满足负载的要求）。

2、单相交交变频电路在一个输出电压周期内的四个工作状态是什么？

举例：对于单相交交变频电路如下图，在t〜t时间段内，P组晶闸

管变流装置32与N组晶闸管变流装置的工作状态是（d）O

A、P组阻断，N组逆变B、P组阻断，N组整流

C、N组阻断，P组整流D、N组阻断，P组逆变

举例：单相半桥电压型逆变电路工作过程中，t~t时间段内，电流的

通路为（D）。32A、VB、VC、VDD、VD

(U=U)/2dm2121.

控制技术PWM第七章

PWM波形分为几种？控制？什么是SPWM波形？1、什么是

PWMPWM控制就是对脉冲的宽度进行调制控制的技术；①

PWM波形；②脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的

波两种；PWM波和不等幅PWM③等幅单相桥式PWM逆变电

路中的单极性调制（控制）方式的工作原理？2、单相桥式PWM

逆变电路中的双极性调制（控制）方式的工作原理？D）。在

电压的负半周是举例：单相桥式PWM逆变电路在单极性调制工作

时，（

V关断；与V导通，V与A、V3214V交替通断；V常断，V

与B、V常通，4231

V与V导通；C、V与V关断，3142与V交替通断。、DV常断，

V常通，V4231

）o单相桥式举例：PWM逆变电路在单极性调制工作时，在电压的

正半周是（B关断；与与V导通，VV、AV32M与常断，VV交替通

断；VB、常通，V4312与V导通；与C、VV关断，V342I交替通断。V

常通，V与V常断，D、V4213

什么是载波比N?3、称为：载波比。f/=之比/与调制信号频率

载波频率例%cr什么是异步调制？什么是同步调制？、4.

举例：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

（异步调制）和（同步调制）。

第八章软开关技术

1、什么是零电压开关？什么是零电流开关？

使开关开通前两端电压为零，则开关开通时就不会产生损耗和噪

声，这种开通方式称为零电压开通，简称零电压开关；

使开关关断前其流过的电流零，则开关关断时也不会产生损耗和

噪声，这种关断方式称为零电流关断，简称零电流开关；

2、根据电路中主要的开关元件是零电压开通还是零电流关断，可以

将软开关电路分成哪两大类？

举例：软开关电路分成（零电压）电路和（零电流）电路两大

类。

3、根据软开关技术发展的历程，可以将软开关电路分成那三类？

举例：根据软开关技术发展的历程，可以将软开关电路分成（准谐

振电路）、（零开关PWM电路）和（零转换PWM电路）o

第九章电力电子器件应用的共性问题

1、多个晶闸管并联工作时通常采用如下均压措施：（）

A.挑选管压降相近的晶闸管并联，串均流电抗器。

B.挑选管压降相近的晶闸管并联，串均流电阻。

C.串均流电阻，串均流电抗器。

D.挑选管压降相近的晶闸管并联，串均流电阻，串均流电抗器。

）（可起到以下保护作用：RC、给晶闸管两端并联

2.A.吸收过电压，限制du/dt、di/dt,有多个晶闸管串联时还

可起

均压作用。

B.吸收过电压，限制du/dt,有多个晶闸管串联时还可起均压作

用。

C.吸收过电压，限制du/dt、限制di/dto

D.限制du/dt.di/dt,有多个晶闸管串联时还可起均压作用。

3、驱动电路的主要作用是什么？

驱动电路一般要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般

采用（光或光耦合器）隔离或（磁或脉冲变压器）隔离。

4、在晶闸管电路中，可用于过压保护的方法有：（）吸

收电路A.并联硒堆、压敏电阻或RC

RC吸收电路或串联电抗器B.并联硒堆、C.并联压敏

电阻、RC吸收电路或串联电抗器D.并联硒堆、压敏电阻或

串联电抗器

第二类：计算、画图类题

举例1：单相全控桥，反电动势阻感负载，U=220V,负载中R=

0.8Q,L=8,2变压器漏感L=lmH,反电动势Em=

120Vo当&=30。时・，求：B①画出电路原理图和输出电压"波形;

d②实际输出平均电压U,输出电流I,变压器二次电

流有效值I；2dd③输入的功率因数入；

④考虑安全裕量为2,确定晶闸管的额定电流I。VTAX

注：△U=2XXI/nddB举例2：三相全控桥逆变电路，反电势阻感

负载，R=0.7Q,L=°°,U=200V,2变压器漏感L=lmH,

当电动势Em=-400V。B=45o时-，求：B①实际输出平均电压

U,输出电流I；dd②此时回送电网的有功功率是多少？

③画出电路原理图，并标明主要器件和有关参量的代号和参数

方向。

④画出输出电压"波形图。a注：AUd=

3XXI/HdB举例3：单相桥式全控整流电路，反电动势阻感

负载，U=110V,负载中R=1Q,2L=8,反电动势E=60V。当

a=30。时-，求：m①画出电路原理图和输出电压〃波形；d②输

出平均电压U,输出电流I,变压器二次电流有效值I；2dd③输入

的功率因数入；

④考虑安全裕量为2,确定晶闸管的额定电流I。VTAX.

,200VU=0.7Q,L值极大，举例4：三相全控桥逆变电路，反电

动势阻感负载，R=2O时，求：=120=-300V,a变压器漏感L

=lmH,当Enel；实际输出平均电压U,输出电流①dd此时回

送电网的有功功率是多少？②画出电路原理图，并标明主要器件

和有关参量的代号和参数方向。③注：△U=3XXI/JI

dBd

IQ,,负载中R=举例5：单相桥式全控整流电路，反电动势阻感

负载，U=180V2时，求：a=30ol00V=8,反电动势E=。当Lm

波形；画出电路原理图和输出电压〃①d；