電力電子期末試題和答案解析

1、電力電子期末試題.和答案解析1 .晶閘管導(dǎo)通得條件就是什么？導(dǎo)通后流過晶閘管得電流由什么決定？晶閘管得關(guān)斷條件就是什么？如何實現(xiàn)？晶閘管導(dǎo)通與阻斷時其兩端電壓各為多少？解：晶閘管導(dǎo)通得條件就是： 晶閘管陽極與陰極之間加正向陽極電壓。門極與陰極之間加適當(dāng)?shù)谜蜿枠O電壓。導(dǎo)通后流過晶閘管得電流由主電路電源電壓與負(fù)載大小決定。晶閘管得關(guān)斷條件就是：陽極電流小于維持電流。關(guān)斷晶閘管可以通過降低晶閘管陽極一陰極間電壓或增大主電路中得電阻。晶閘管導(dǎo)通時兩端電壓為通態(tài)平均電壓（管壓降），阻斷時兩端電壓由主電路電源電壓決定。2 .調(diào)試圖所示晶閘管電路，在斷開負(fù)載Rd測量輸出電壓 Ud就是否可調(diào)時，發(fā)現(xiàn)電壓表讀

2、數(shù)不正常，接上 Rd后一切正常，請分析為什么？習(xí)題2圖解：當(dāng)S斷開時，由于電壓表內(nèi)阻很大，即使晶閘管門極加觸發(fā)信號，此時流過晶閘管陽極電流仍小于擎住電流，晶閘管無法導(dǎo)通，電流表上顯示得讀數(shù)只就是管子漏電流形成得電阻與電壓表內(nèi)阻得分壓值，所以此讀數(shù)不準(zhǔn)。在S合上以后，Rd介入電路，晶閘管能正常導(dǎo)通，電壓表得讀數(shù)才能正確顯示。3 .畫出圖1-35所示電路電阻 Rd上得電壓波形。圖1-35習(xí)題3圖解:電力電子期末試題.和答案解析4 .說明晶閘管型號 KP100-8E代表得意義。解：KP100-8E表示額定電流100A、額定電壓8級（800V、通態(tài)平均電壓組別 E （0、7 <UtW0、8）普通

3、晶閘管。5 .晶閘管得額定電流與其她電氣設(shè)備得額定電流有什么不同？解：由于整流設(shè)備得輸出端所接負(fù)載常用平均電流來衡量其性能，所以晶閘管額定電流得標(biāo)定與其她電器設(shè)備不同，采用得就是平均電流，而不就是有效值，又稱為通態(tài)平均電流。所謂通態(tài)平均電流就是指在環(huán)境溫度為40 C與規(guī)定得冷卻條件下，晶閘管在導(dǎo)通角不小于1700電阻性負(fù)載電路中，當(dāng)不超過額定結(jié)溫且穩(wěn)定時，所允許通過得工頻正弦半波電流得 平均值。6 .型號為KP100 3、維持電流lH=3mA得晶閘管，使用在習(xí)題圖所示得三個電路中就是否合理？為什么（不考慮電壓、電流裕量）？3)<10(c)習(xí)題6圖解：（a）圖得目得就是鞏固維持電流與擎住電

4、流概念，擎住電流一般為維持電流得數(shù)倍。本題給定晶閘管得維持電流 lH=3mA,那么擎住電流必然就是十幾毫安，而圖中數(shù)據(jù)表明， 晶閘管即使被觸發(fā)導(dǎo)通，陽極電流為100V/50KQ=3 mA,遠(yuǎn)小于擎住電流，晶閘管不可能導(dǎo)通，故不合理。1 b）圖主要就是加強(qiáng)對晶閘管型號得含義及額定電壓、額定電流得理解。本圖所給得晶閘管額定電壓為300A、額定電流100A。圖中數(shù)據(jù)表明，晶閘管可能承受得最大電壓為311V,大于管子得額定電壓，故不合理。2 c）圖主要就是加強(qiáng)對晶閘管型號得含義及額定電壓、額定電流得理解。晶閘管可能通過得最大電流有效值為150A，小于晶閘管得額定電流有效值1、57X 100= 157A

5、,晶閘管可能承受得最大電壓150V,小于晶閘管得額定電壓 300V,在不考慮電壓、電力電子期末試題.和答案解析電流裕量得前提下，可以正常工作，故合理。7 .某晶閘管元件測得Udrm = 840V, Urrm=980V,試確定此晶閘管得額定電壓就是多少？解：根據(jù)將Udrm與Urrm中得較小值按百位取整后作為該晶閘管得額定值，將兩者較 小得840V按教材表1 2取整得800V,該晶閘管得額定電壓為 8級（800V）。8 .有些晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后，觸發(fā)脈沖結(jié)束時它又關(guān)斷就是什么原因？解：晶閘管得陽極加正向電壓，門極加正向觸發(fā)脈沖時，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。此后陽極電流逐漸上升到擎住電流后，去掉觸發(fā)脈沖，則管

6、子繼續(xù)導(dǎo)通，知道電流升到負(fù)載電流后，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。如果陽極電流還沒有升到擎住電流值就去掉門極脈沖，則晶閘管就不能繼續(xù)導(dǎo)通而關(guān)斷。9 .雙向晶閘管額定電流得定義與普通晶閘管額定電流得定義有何不同？額定電流為100A得兩只普通晶閘管反并聯(lián)可以用額定電流為多少得雙向晶閘管代替？解：雙向晶閘管得額定電流用有效值表示，而普通晶閘管得額定電流就是用平均值表示得。額定電流100A得普通晶閘管，其通過電流得峰值為 100Ax兀=314A ,則雙向晶閘管得額定電流為 314/2 =222Ao10 .雙向晶閘管有哪幾種觸發(fā)方式？ 一般選用哪幾種？解：雙向晶閘管得觸發(fā)方式有：I+觸發(fā)：T1接正電壓，T2接負(fù)；門

7、極 G接正，T2接負(fù)。I-觸發(fā)：T1接正，T2接負(fù)；門極 G為負(fù)，T2接正。出+觸發(fā)T1接負(fù)，T2接正，門極 G接正，T2接負(fù)。m-觸發(fā)T1接負(fù)，T2接正；門極 G接負(fù)，T2接正。一般選用I+與m-。11 .說明圖所示得電路，指出雙向晶閘管得觸發(fā)方式。解：S置于位置1 :雙向晶閘管得不到觸發(fā)信號，不能導(dǎo)通，負(fù)載上無電壓電力電子期末試題.和答案解析S置于位置2:正半周，雙向晶閘管 I +觸發(fā)方式 導(dǎo)通。負(fù)半周，由于二極管 VD反偏, 雙向晶閘管得不到觸發(fā)信號，不能導(dǎo)通，負(fù)載上得到半波整流電壓。S置于位置3:正半周，雙向晶閘管 1+觸發(fā)方式 導(dǎo)通。負(fù)半周，雙向晶閘管出 -觸發(fā)方 式導(dǎo)通，負(fù)載上得到

8、近似單相交流電壓。斷晶閘管主要參12.可關(guān)GTO有哪些數(shù)？其中哪些參數(shù)與普通晶閘管相同？哪些不同?解：可關(guān)斷晶閘管GTO得主要參數(shù)有：斷態(tài)重復(fù)峰值電壓、斷態(tài)不娼婦峰值電壓、反 向重復(fù)峰值電壓與反向不重復(fù)峰值電壓、開通時間、關(guān)斷時間等，這些參數(shù)定義與普通晶閘管相同。與普通晶閘管不同得就是：(1)最大可關(guān)斷陽極電流Iato。也就是標(biāo)稱GTO額定電流得參數(shù)。與普通晶閘管得額 定電流不同。(2)電流關(guān)斷增益off。定義為offAT0I gm(3)維持電流與擎住電流。GTO得維持電流與擎住電流得含義與普通晶閘管得含義基本相同。但就是，由于 GTO得多元集成結(jié)構(gòu)，使得每個 GTO遠(yuǎn)得維持電流與擎住電流不可

9、能完全相同。因此把陽極電流減小到開始出現(xiàn)某些GTO元不能再維持導(dǎo)通時得值稱為整個GTO得維持電流；而規(guī)定所有GTO元都達(dá)到其擎住電流得陽極電流為GTO得擎住電流。13 .名詞解釋控制角(移相角)導(dǎo)通角 移相移相范圍控制角 ：控制角也叫觸發(fā)角或觸發(fā)延遲角，就是指晶閘管從承受正向電壓開始到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)之間得電角度。導(dǎo)通角e :就是指晶閘管在一周期內(nèi)處于導(dǎo)通得電角度。移相：就是指改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)得時刻，即改變控制角得大小。移相范圍：就是指一個周期內(nèi)觸發(fā)脈沖得移動范圍，它決定了輸出電壓得變化范圍。14 .有一單相半波可控整流電路，帶電阻性負(fù)載Rd=10Q,交流電源直接從 220V電網(wǎng)電力電子期末試題.

10、和答案解析獲得，試求：(1)輸出電壓平均值 Ud得調(diào)節(jié)范圍；(2)計算晶閘管電壓與電流并選擇晶閘管。解：(1)輸出電壓得調(diào)節(jié)范圍：099V(2) KP20-715 .單相半波整流電路，如門極不加觸發(fā)脈沖；晶閘管內(nèi)部短路；晶閘管內(nèi)部斷開，試 分析上述3種情況下晶閘管兩端電壓與負(fù)載兩端電壓波形。解：(1)晶閘管門極不加觸發(fā)脈沖，即晶閘管呈阻斷狀態(tài)，可視作開路，所以輸出電壓 與晶閘管兩端電壓波形如習(xí)題圖15 (a)所示。(2)晶閘管內(nèi)部短路，顯然晶閘管兩端電壓為零，此時輸出電壓與晶閘管兩端電壓波 形如習(xí)題15圖b)所示。(3)晶閘管內(nèi)部開路，輸出電壓與晶閘管兩端電壓波形如習(xí)題15 (c)所示。習(xí)題1

11、5圖得波形。16 .畫出單相半波可控整流電路，當(dāng) =60。時，以下三種情況得 Ud、iT及Ut1)電阻性負(fù)載。2)大電感負(fù)載不接續(xù)流二極管。3)大電感負(fù)載接續(xù)流二極管。解：(1)波形如圖電力電子期末試題.和答案解析(a)電阻性負(fù)載波形圖(c)電感性負(fù)載接續(xù)流二極管L為勵磁電感，發(fā)電機(jī)滿17 .中小型發(fā)電機(jī)采用得單相半波晶閘管自激勵磁電路如圖,載時相電壓為 220V,要求勵磁電壓為 40V,勵磁繞組內(nèi)阻為 2Q,電感為0、1H,試求滿足勵磁要求時，晶閘管得導(dǎo)通角及流過晶閘管與續(xù)流二極管得電流平均值與有效值o習(xí)題17圖解：1)先求控制角cos-210.192電力電子期末試題.和答案解析Ud 0.4

12、5U 2-240cos 0.45 220= 101則9r= 180 - 101 =79也= 180 +101 °= 281由于co Ld=2TtfLd=2X3、14X50X0、1=31、4Q ,所以為大電感負(fù)載，各電量分別計算如下2)IdUdRd4020 A21 dTI dD180360180360Id180IdU TMU DM180 101 20 4.4A360360180Id 9.4A180 101 20 15.6 A360360.2U 2.2U2Id 17.6A311V311V3）選擇晶閘管與續(xù)流二極管得型號Urn (2-3)U tm(2-3)311V622 933VIt9.4

13、It(av) (1.5 2)二 (1.5-2)A 9-12A1.571.57取Urn=700V, "(av) =10A；選擇晶閘管型號為 KP107。U Dn (2 - 3)U dm (2 - 3) 311V622 933VId(av) (1.5 2)上 (1.5 2)176 A 16.8- 22A1.571.57取U Dn = 700V , I D(AV) = 20A ;選擇晶閘管型號為ZP20- 7。電力電子期末試題.和答案解析4）就是續(xù)流二極管開路造成得。因為發(fā)電機(jī)勵磁線圈為大電感負(fù)載，所以輸出電壓始終為零或電壓很低。18 .某電阻性負(fù)載要求 024V直流電壓，最大負(fù)載電流Id

14、=30A,如用220V交流直接供電與用變壓器降壓到60V供電，都采用單相半波整流電路，就是否都能滿足要求？試比較兩種供電方案所選晶閘管得導(dǎo)通角、額定電壓、額定電流值以及電源與變壓器二次側(cè)得功率因數(shù)與對電源得容量得要求有何不同、兩種方案哪種更合理（考慮2倍裕量）？解：（1）采用220V電源直接供電，當(dāng)=0°時Ud0=0、45U2=99V采用整流變壓器降至 60V供電，當(dāng) =0。時Ud0=0、45U2=27V所以只要適當(dāng)調(diào)節(jié)角，上述兩種方案均滿足輸出024V直流電壓得要求。1 cos （2）采用220V電源直流供電，因為 Ud 0.45U2,其中在輸出最大時，U22=220V , Ud=

15、24V,則計算得 =121° , 9r= 180° 121° =59°晶閘管承受得最大電壓為 Utm = V2 U2= 311V考慮2倍裕量，晶閘管額定電壓UTn=2UTM =622V流過晶閘管 得電流 有效值 就是It= U,P- sin2-，其中，=121。，30則 It=84AI.84 2考慮2倍裕量，則晶閘管額定電流應(yīng)為Tt（av）匚 "二 107A1.571.57因此，所選晶閘管得額定電壓要大于622V,額定電流要大于107A。電源提供得有功功率電力電子期末試題.和答案解析P I 2Rd 842 0.8 5644.8W電源得視在功率：

16、s U2I2 U2I 220 84 18.48W，、，-P電源側(cè)功率因數(shù)：cos - 0.305S1 cos(3)米用整流變壓器降至 60V供電，U2 = 60V, Ud=24V,由Ud0.45U2 12計算得 =39° , 底=180 ° 39 = 141 °晶閘管承受得最大電壓為 Utm= 22 U2=84、9V考慮2倍裕量，晶閘管額定電壓UTn=2UTM =169、8V流過晶閘管得電流有效值就是It=LJ一 sin251 4ARd 2九 4冗51 4 2考慮2倍裕量，則晶閘管額定電流應(yīng)為Tt(av)65 5A1.571.57因此，所選晶閘管得額定電壓要大于1

17、69、8V ,額定電流要大于 65、5A。電源提供得有功功率：P I2Rd 51.42 0.8 2113.6W電源得視在功率：S U2I2 U2I 60 51.4 3.08W，、，皿P 電源側(cè)功率因數(shù)：cos 0.685S通過以上計算可以瞧出，增加了變壓器后，使整流電路得控制角減小，所選晶閘管得額定電壓、額定電流都減小，而且對電源容量得要求減小，功率因數(shù)提高。所以，采用整流變 壓器降壓得方案更合理。33.單相交流調(diào)壓電路如圖，U2= 220V, L=5、516mH , R= 1 Q ,試求：1)控制角a得移相范圍。2)負(fù)載電流最大有效值。3)最大輸出功率與功率因數(shù)。電力電子期末試題.和答案解析

18、習(xí)題34圖解：1）單相交流調(diào)壓電感性負(fù)載時，控制角”得移相范圍就是L 250 5.51660arctan arctanR1所以控制角“得移相范圍就是60。兀。2）因“= 時，電流為連續(xù)狀態(tài)，此時負(fù)載電流最大。U2220VZJi (1.732)2110A3）最大功率P U 21 cos U 21 cos(220 110 cos60 )W 12.1kWcos cos cos 600.51、請在正確得空格內(nèi)標(biāo)出下面元件得簡稱：電力晶體管GTR ;可關(guān)斷晶閘管GTO ;功率場效應(yīng)晶體管MOSFET ;絕緣柵 雙極型晶體管IGBT : IGBT就是.MOSFET與GTR得復(fù)合管。2、晶閘管對觸發(fā)脈沖得要

19、求就是 要有足夠得驅(qū)動功率、觸發(fā)脈沖前沿要陡 幅值要高 與 觸發(fā)脈沖要與晶閘管陽極電壓同步。3、多個晶閘管相并聯(lián)時必須考慮均流 得問題,解決得方法就是 用專用均流電抗器。4、在電流型逆變器中，輸出電壓波形為 正弦波，輸出電流波形為 方波。5、型號為KS100-8得元件表示 雙向晶閘管 晶閘管、它得額定電壓 為 800V伏、額定有效電流為 100A。6、180。導(dǎo)電型三相橋式逆變電路，晶閘管換相就是在 同一橋臂t得上、下 二個元件之間進(jìn)行；而120o導(dǎo)電型三相橋式逆變電路，晶閘管換相就是在 不同 橋臂上得元件之間進(jìn)行得。7、當(dāng)溫度降低時，晶閘管得觸發(fā)電流會增加、正反向漏電流會 下降；當(dāng)溫度升高時

20、，晶閘管得觸發(fā)電流會 下降、正反向漏電流會 增加。電力電子期末試題.和答案解析2、由晶閘管構(gòu)成得逆變器換流方式有負(fù)載 換流與 強(qiáng)迫（脈沖）換流。3、按逆變后能量饋送去向不同來分類，電力電子元件構(gòu)成得逆變器可分 為 有源 逆變器與無源逆變器兩大類。4、有一晶閘管得型號為 KK2009,請說明KK 快速晶閘管 ；200表示表 示 200A, 9 表示 900V 。5、單結(jié)晶體管產(chǎn)生得觸發(fā)脈沖就是尖脈沖脈沖:主要用于驅(qū)動小功率得品閘管；鋸齒波同步觸發(fā)電路產(chǎn)生得脈沖為強(qiáng)觸發(fā)脈沖脈沖;可以觸發(fā)大功率得品閘管。吐心涵1、普通晶閘管得圖形符號就是一撤,三個電極分別就是 陽極A ,陰極K 與 門極G 晶閘管得

21、導(dǎo)通條件就是 陽極加正電壓，陰極接負(fù)電壓，門極接正向電壓形成了足夠門極電流時晶閘管導(dǎo)通;關(guān)斷條件就是 當(dāng)品閘管陽極電流小于維持電流Ih時，導(dǎo)通得由閘管關(guān)斷。4、變流電路得換流方式有器件換流、電網(wǎng)換流、負(fù)載換流、強(qiáng)迫換流等四種。5、提高變流置得功率因數(shù)得常用方法有減小觸發(fā)角、增加整流相數(shù)、采用多組變流裝置串聯(lián)供電、 設(shè)置補(bǔ)償電容。7、在電力晶閘管電路中，常用得過電流保護(hù)有 快諫熔斷器：電路串電抗過流時快速移相；與直流快速開關(guān)等幾種。8、晶閘管得換相重疊角與電路得 觸發(fā)角a、 變壓器漏抗Xb、 平均電流 Id、 電源相電壓等參數(shù)有關(guān)。2、單相全波可控整流電路中，品閘管承受得最大反向電壓為2、,U2

22、。三相半波可控整流電路中，品閘管承受得最大反向電壓為 & Uz 。（電源相電壓為3、要使三相全控橋式整流電路正常工作，對晶閘管觸發(fā)方法有兩種，一就是用 大于60o小于120o得寬脈沖 觸發(fā):二就是用 脈沖前沿相差60a#雙窄脈 迎觸發(fā)。4、在同步電壓為鋸齒波得觸發(fā)電路中，鋸齒波底寬可達(dá) 240o度:實際移相 才能達(dá) 0o-180 o 度。6、軟開關(guān)電路種類很多，大致可分成 零電壓 電路、零電流 電路兩大類。電力電子期末試題.和答案解析8、逆變器環(huán)流指得就是只流經(jīng) 兩組反并聯(lián)得逆變橋、而不流經(jīng) 負(fù)載 得電 流，環(huán)流可在電路中加 采用串聯(lián)電抗器 來限制。10、絕緣柵雙極型晶體管就是以電力場

23、效應(yīng)晶體管柵極為柵極作為柵極，以 以電力晶體管集電極與發(fā)射極 作為發(fā)射極與集電極復(fù)合而成。I1、晶閘管得圖形符號就是手 ,三個電極分別就是 陽極A、陰極K、與門極G ,雙向晶閘管得圖形符號就是,它得三個極分就是 第一陽極T1、第二陽極T2、與門極G 。4、從品閘管開始承受正向電壓起到晶閘管導(dǎo)通之間得電角度稱為生旦角，用 a 表小o5、同步電壓為鋸齒波得觸發(fā)電路鋸齒波底寬可達(dá)240o度;正弦波觸發(fā)電路得理想移相范圍可達(dá)1800度，實際移相范圍只有1500 06、一般操作過電壓都就是瞬時引起得尖峰電壓，經(jīng)常使用得保護(hù)方法就是阻容 保護(hù) 而對于能量較大得過電壓、還需要設(shè)置非線性電阻保護(hù)，目前常用得方

24、法 有壓敏電阻與硒堆。7、交流零觸發(fā)開關(guān)電路就就是利用過零觸發(fā) 方式來控制晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷得。二、 判斷題（對，、錯X）2、在用兩組反并聯(lián)晶閘管得可逆系統(tǒng)， 使直流電動機(jī)實現(xiàn)四象限運行時， 其中 一組逆變器工作在整流狀態(tài)，那么另一組就工作在逆變狀態(tài)。（X ）3、品閘管串聯(lián)使用時，必須注意均流問題。 （X ）5、并聯(lián)諧振逆變器必須就是略呈電容性電路。（V ）6、給晶閘管加上正向陽極電壓它就會導(dǎo)通。（X ）7、有源逆變指得就是把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能送給負(fù)載。（X ）10、變頻調(diào)速實際上就是改變電動機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁場得速度達(dá)到改變輸出轉(zhuǎn)速得目得。 （，）1、兩個以上品閘管串聯(lián)使用，就是為了解決自身額定電

25、壓偏低，不能勝用電路 電壓要求，而采取得一種解決方法，但必須采取均壓措施。（V ）電力電子期末試題.和答案解析2、逆變失敗，就是因主電路元件出現(xiàn)損壞，觸發(fā)脈沖丟失，電源缺相，或就是逆變角太小造成得。 （V ）3、變流裝置其功率因數(shù)得高低與電路負(fù)載阻抗得性質(zhì)，無直接關(guān)系。（V ）4、并聯(lián)與串聯(lián)諧振式逆變器屬于負(fù)載換流方式，無需專門換流關(guān)斷電路。5、觸發(fā)普通晶閘管得觸發(fā)脈沖，也能觸發(fā)可關(guān)斷晶閘管。（X ）6、三相半波可控整流電路，不需要用大于 60o小于120o得寬脈沖觸發(fā)，也不需 要相隔60o#雙脈沖觸發(fā)，只用符合要求得相隔120o得三組脈沖觸發(fā)就能正常工 作。 （，）7、變頻調(diào)速裝置就是屬于無

26、源逆變得范疇。（V ）8、有源逆變裝置就是把逆變后得交流能量送回電網(wǎng)。（V ）9、雙向品閘管額定電流得定義，與普通品閘管得定義相同。（V ）10、用穩(wěn)壓管削波得梯形波給單結(jié)晶體管自激振蕩電路供電，目得就是為了使觸發(fā)脈沖與晶閘管主電路實現(xiàn)同步。（X ）1、半控橋整流電路，大電感負(fù)載不加續(xù)流二極管，電路出故障時可能會出現(xiàn)失 控現(xiàn)象。（，）、3、品閘管并聯(lián)使用時，必須注意均壓問題。（x ）4、無源逆變指得就是不需要逆變電源得逆變電路。（X ）6、直流斬波電路只能實現(xiàn)降低輸出直流電壓得作用（x ）7、無源逆變指得就是把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能回送給電網(wǎng)。（X ）8、在三相半波可控整流電路中，品閘管承受得最大反壓為亞倍相電壓U20（義）9、三相全控橋整流電路中，輸出電壓得脈動頻率為150Hz。（ X ）4、逆變角太小會造成逆變失敗。（V ）5、設(shè)置補(bǔ)償電容可以提高變