電力電子技術(shù)復(fù)習(xí)題(2)

1、11電力電子復(fù)習(xí)題一、概念題1、KP100-8元件是額定電壓為800V,額定電流為100A的普通晶閘管2、已經(jīng)導(dǎo)通的晶閘管可被關(guān)斷的條件是流過(guò)晶閘管的電流減小至維持電流Ih以下3、晶閘管是三端器件，三個(gè)引出電極分別為：陽(yáng)極、陰極和門極。4、可關(guān)斷晶閘管 GTQ IGBT是MOSFET GTR勺復(fù)合管。5、當(dāng)溫度降低時(shí)，晶閘管的觸發(fā)電流增加，反向漏電流減小。6、電力場(chǎng)效晶體管 MOSFET, MO觥制品I'管是SC濟(jì)口 MOSFET復(fù)合管。7、當(dāng)加到單相全控橋式整流電路的電壓為 U時(shí)，單相全控橋式整流電路的品閘管所承受的最大反壓是 2U28、單相全控橋大電感負(fù)載電路中，晶閘管可能承受的最

2、大正向電壓為后U29、三相全控橋式有源逆變電路，品閘管電流的有效值1T為¥10、在電感性負(fù)載三相半波可控整流電路中，品閘管承受的最大反向電壓為2.45 U211、1800導(dǎo)電型電壓型三相橋式逆變電路，其換相是在同一相的上、下兩個(gè)開關(guān)之間進(jìn) 行的。12、在有源逆變電路中，逆變角的移相范圍應(yīng)選35o90o為最好。13、單相全控橋式整流大電感負(fù)載電路中，控制角 a的移相范圍是0° 90°14、三相半波相控整流電路中，純電阻性負(fù)載時(shí)，輸出的電壓波形為連續(xù)和斷續(xù)的臨界狀 態(tài)所對(duì)應(yīng)的控制角a為30度。15、三相橋式相控整流電路中，純電阻性負(fù)載時(shí)，輸出的電壓波形為連續(xù)和斷續(xù)的臨

3、界狀 態(tài)所對(duì)應(yīng)的控制角a為60度。16、用于晶閘管的過(guò)電壓保護(hù)的元件有避雷器、阻容吸收電路、壓敏電阻、硒堆17、電力晶體管的正偏安全工作區(qū)由以下四條曲線限定：集電極-發(fā)射極允許最高擊穿電壓線，集電極最大允許功耗線，集電極最大允許電流線和二次擊穿功率線18、降壓斬波電路中，已知電源電壓 U=16V,負(fù)載電壓U0=8V,周期Ts=4ms則開通時(shí)間 Ton 為 2ms19、單相橋半控整流電感性負(fù)載電路中，在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管的目的是防止失 控現(xiàn)象的發(fā)生21、單相交流調(diào)壓電路中，負(fù)載是阻感性時(shí)移相范圍是F180oo22、電力晶體管GT網(wǎng)高電壓小電流向低電壓大電流躍變的現(xiàn)象稱為二次擊穿23、驅(qū)動(dòng)

4、電路是電力電子器件主電路與控制電路之間的接口24、在單相電流型逆變器中，輸出電流波形是方波，輸出電壓波形是正弦波。25、在單相電壓型逆變器中，輸出電流波形是正弦波，輸出電壓波形是方波。26、在大電感負(fù)載三相全控橋中，當(dāng)a >60°時(shí)，在過(guò)了自然換相點(diǎn)之后和下一個(gè)品閘管被觸發(fā)之前，整流輸出Ud為負(fù)值，交流電源接受回饋的能量，電感釋放儲(chǔ)能27、具有自關(guān)斷能力的電力半導(dǎo)體器件稱為全控型器件28、絕緣柵雙極型晶體管IGBT是將電力場(chǎng)效晶體管與電力晶體管復(fù)合而成29、晶閘管觸發(fā)電路中，若使控制電壓 UC=0,改變偏移電壓的大小，可使直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載 電壓Ud=0,使控制角a =900。達(dá)到

5、調(diào)定移相控制范圍，實(shí)現(xiàn)整流、逆變的控制要求。30、通常電子器件的換流的方式有器件換流、電網(wǎng)換流、負(fù)載換流、強(qiáng)迫換流四種。31、SPW通常有兩種控制方式即單極性和雙極性控制。32、確定最小逆變角B min要考慮的三個(gè)因素是品閘管關(guān)斷時(shí)間所對(duì)應(yīng)的電角度，安全裕量角和換相重疊角。33、三相全控橋式變流電路工作于有源逆變狀態(tài)，寫出輸出電壓平均值Ud 的表達(dá)式為U=-2.34U2C0sB 。34、在晶閘管單相半波相控整流電路中，晶閘管從開始承受正向電壓算起，到觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)刻為止，這段時(shí)間的電角度稱為觸發(fā)角。35、直流變換電路的控制電路主要的兩種控制方式為脈沖頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制。36、RC電路可用作

6、直流側(cè)的過(guò)電壓保護(hù)元件。37、對(duì)于三相半波可控整流電路，換相重疊角的影響，將使輸出電壓平均值下降。38、在輸入相同幅度的交流電壓和相同控制角的條件下，三相可控整流電路比單相可控整流電路可獲得較高的輸出電壓。39、什么是電壓型逆變電路？什么是電流型逆變電路？從電路組成和工作波形上看，這二者各有什么特點(diǎn)？答： （ 1）電壓型逆變電路因其直流側(cè)電源為電壓源，所以，直流電壓無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈低阻抗。由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。交流側(cè)輸出電流波形則取決于負(fù)載的性質(zhì)。為給感性（滯后）的負(fù)載電流提供流通路徑，逆變橋的各橋臂必須并聯(lián)無(wú)功反饋二極管。（ 2）電流型

7、逆變電路因其直流側(cè)電源為電流源，所以，直流電流無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈高阻抗。交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。交流側(cè)輸出電壓波形則取決于負(fù)載的性質(zhì)。由于電流源電流的單向性，逆變橋的各橋臂不必并聯(lián)無(wú)功反饋二極管。40、什么是逆變失?。磕孀兪『笥惺裁春蠊?？形成的原因是什么？答：(1)逆變失敗指的是：逆變過(guò)程中因某種原因使換流失敗，該關(guān)斷的器件未關(guān)斷，該導(dǎo)通的器件未導(dǎo)通。從而使逆變橋進(jìn)入整流狀態(tài)，造成兩電源順向聯(lián)接，形成短路。(2)逆變失敗后果是嚴(yán)重的，會(huì)在逆變橋與逆變電源之間產(chǎn)生強(qiáng)大的環(huán)流，損壞 開關(guān)器件。(3)產(chǎn)生逆變失敗的原因：一是逆變角太小；二是出現(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失；三是主電路器

8、件損壞；四是電源缺相等。41、按照工作方式分不間斷電源 UPS主要分為哪兩類？并簡(jiǎn)述各有何特點(diǎn)？答：(1)主要分為后備式UPS?口在線式UPS(2)后備式UPS特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、運(yùn)行效率高、價(jià)格便宜，但其輸出電壓穩(wěn)壓精度差，市電掉電時(shí)，輸出有轉(zhuǎn)換時(shí)間，適于小功率；在線式UPS的特點(diǎn)：總是處于穩(wěn)壓、穩(wěn)頻供電狀態(tài)，輸出電壓動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好，波形畸變小，其供電質(zhì)量明顯優(yōu)于后備式UPS42、單相橋式半控整流電路帶感性負(fù)載時(shí)，其主電路如下圖所示，若該電路不接續(xù)流二極管，請(qǐng)對(duì)其可能發(fā)生的“失控”現(xiàn)象進(jìn)行分析答：?jiǎn)蜗喟肟貥蛘麟娐穾Ц行载?fù)載時(shí)，不接續(xù)流二極管，將可能發(fā)生失控現(xiàn)象。 以晶閘管T1導(dǎo)通的情況

9、為例，當(dāng)交流電源 電壓在負(fù)半周時(shí)，負(fù)載電流通過(guò) T1和二極 管D2續(xù)流，輸出電壓為零；當(dāng)交流電源電 壓在正半周時(shí)，負(fù)載電流通過(guò) T1和二極管 D4流通，輸出電壓為電源電壓。即在一個(gè) 周期內(nèi)，品閘管T1持續(xù)導(dǎo)通，二極管D1、 D2輪流導(dǎo)通，輸出電壓波形為正弦半波。43、試說(shuō)明PWM控制的工作原理答：將一個(gè)任意波電壓分成N等份，并把該任意波曲線每一等份所包圍的面積都用 一個(gè)與其面積相等的等幅矩形脈沖來(lái)代替，且矩形脈沖的中點(diǎn)與相應(yīng)任意波等份的中點(diǎn)重 合，得到一系列脈沖列。這就是 PWM波形。但在實(shí)際應(yīng)用中，人們采用任意波與等到腰 三角形相交的方法來(lái)確定各矩形脈沖的寬度。44、PWM空制就是利用PWM

10、脈沖對(duì)逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一 系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來(lái)代替所需要的波形。試說(shuō)明直流斬波器主要有哪幾種電路結(jié)構(gòu)？并簡(jiǎn)述Buck-Boost電路與Cuk電路的異同。答： （ 1）直流斬波電路主要有降壓斬波電路（Buck） ，升壓斬波電路（Boost ） ，升降壓斬波電路（Buck-Boost）和庫(kù)克（Cuk）斬波電路。（ 2）這兩種電路都有升降壓變換功能，其輸出電壓與輸入電壓極性相反，而且兩種電路的輸入、輸出關(guān)系式完全相同，Buck-Boost電路是在關(guān)斷期內(nèi)電感L給濾波電容C# 充能量，輸出電流脈動(dòng)很大，而Cuk電路中接入了傳送能量的耦合電容 C1,若

11、使C1 足夠 大，輸入輸出電流都是平滑的，有效的降低了紋波，降低了對(duì)濾波電路的要求。45、什么是交流變換電路？根據(jù)變換參數(shù)的不同，交流變換電路可以分為哪兩種？并分別簡(jiǎn)述其概念。答： （ 1）交流變換電路是指把交流電能的參數(shù)（幅值、頻率、相位）加以變換的電路。根據(jù)變換參數(shù)的不同，交流變換電路可以分為交流電力控制電路和交交變頻電路。（ 2）交流電力控制電路是維持頻率不變，僅改變輸出電壓的幅值。交交變頻電路也稱為直接變頻電路（或周波變流器），它是不通過(guò)中間直流環(huán)節(jié)而把電網(wǎng)頻率的交流電直接變換成較低頻率的交流電的相控直接變頻電路46、試說(shuō)明晶閘管的開通和關(guān)斷的條件。答： （ 1）晶閘管導(dǎo)通條件是：1）

12、晶閘管陽(yáng)極和陰極之間施加正向陽(yáng)極電壓；2）晶閘管門極和陰極之間必須加上適當(dāng)?shù)恼蛎}沖電壓和電流。（ 2）在晶閘管導(dǎo)通后，門極就失去控制作用，欲使其關(guān)斷，只需將流過(guò)晶閘管的電流減小到其維持電流以下，可采用陽(yáng)極加反向電壓、減小陽(yáng)極電壓或增大回路阻抗等方式。47、實(shí)現(xiàn)有源逆為的條件是什么？晶閘管換相時(shí)，換相重疊角與下面哪幾個(gè)因素有關(guān)？答： （ 1 ）要有逆變電源，電源的極性方向要與晶閘管導(dǎo)通電流方向一致，電源的幅值應(yīng)稍大于逆變橋的輸出電壓；控制角 a>90o, B<90o,使輸出電壓極性與整流時(shí)相反，才 能把直流能量逆變成交流能量反送電網(wǎng)。（2）換相重疊角主要與觸發(fā)角 a;變壓器漏抗X；

13、;平均電流Id；電源相電壓U2有 關(guān)。二、對(duì)錯(cuò)題1、品閘管并聯(lián)使用時(shí)，必須采取均壓措施。（X ）2、在三相半波可控整流電路中，電路輸出電壓波形的脈動(dòng)頻率為300Hz（ X ）3、雙向晶閘管額定電流的定義，與普通品閘管的定義相同。（X ）4、觸發(fā)普通晶閘管的觸發(fā)脈沖，也能觸發(fā)可關(guān)斷晶閘管。（X ）5、單相交流調(diào)壓器對(duì)于電阻性負(fù)載，控制角的移相范圍為0o180o。（ V6、逆變失敗，是因主電路元件出現(xiàn)損壞，觸發(fā)脈沖丟失，電源缺相，或是逆變角太小造成的。（v:7、在橋式半控整流電路中，帶大電感負(fù)載，不帶續(xù)流二極管時(shí)，輸出電壓波形中沒(méi)有負(fù)面積。（x）8、給晶閘管加上正向門極電壓它就會(huì)導(dǎo)通。（x）9、推

14、挽式變換電路實(shí)際上是由兩個(gè)正激式變換器電路組成的。（V ）10、觸發(fā)普通晶閘管的觸發(fā)脈沖，也能觸發(fā)可關(guān)斷晶閘管。（x ）11、變頻調(diào)速裝置是屬于無(wú)源逆變的范疇。（V ）12、電壓型逆變電路，為了反饋感性負(fù)載上的無(wú)功能量，必須在電力開關(guān)器件上反并聯(lián)反饋二極管。（V ）13、并聯(lián)與串聯(lián)諧振式逆變器屬于負(fù)載換流方式，無(wú)需專門換流關(guān)斷電路。 （V ）14、品閘管串聯(lián)使用時(shí)，必須采取均壓措施。（V ）15、有源逆變裝置是把逆變后的交流能量送回電網(wǎng)。（V ）16、對(duì)逆變裝置設(shè)置補(bǔ)償電容可以提高功率因數(shù)。（V ）17、并聯(lián)與串聯(lián)諧振式逆變器屬于負(fù)載換流方式，需加專門換流關(guān)斷電路。 （x ）18、品閘管串聯(lián)使

15、用時(shí)，必須采取均流措施。（x ）19、在三相半波可控整流電路中，電路輸出電壓波形的脈動(dòng)頻率為150Hz。 （ V ）20、三相橋式半控整流電路，帶大電感性負(fù)載，有續(xù)流二極管時(shí)，當(dāng)電路出故障時(shí)會(huì)發(fā)生失控現(xiàn)象。（x ）21、單相交流調(diào)壓器對(duì)于電阻性負(fù)載，控制角的移相范圍為 0o90oo（ X ）22、電壓型三相橋式逆變電路中，輸出線電壓波形為1800正負(fù)對(duì)稱的階梯波。（X ）三、計(jì)算題1、有一開關(guān)頻率為50kHz的庫(kù)克變換電路，其主電路如下圖所示，假設(shè)輸出端電容足夠大，使輸出電壓保持恒定，并且元件的功率損耗可忽略，若輸入電壓U=10V,輸出電壓U調(diào)節(jié)為5V變。試求：（1）占空比D; （2分）（2）

16、電容器G兩端的電壓UCi； （4分）（3）開關(guān)管的ton和toff。（4分）唬3 50 k IO-52、單相橋式全控整流電路，U2波形如下圖所示，其中U2=100V,負(fù)載中R = 2Q, L值極大。當(dāng)a = 30°時(shí)，要求：（1）作出Ud、id、和i2的波形（在U2波形下方作圖）；（5分）（2）求整流輸出電壓平均值Ud、電流平均值Id,變壓器二次電流有效值I 2； （6分）（3）考慮安全裕量，確定品閘管的額定電壓和額定電流。（4分）解：解：ud、id、和i2的波形如下圖：力輸出平均電出 出 電流N 殳小器二次電流有效值E分別為L(zhǎng)/i=0 9 <OT（r-=0 9X100Xcc$

17、30 -77.97 < V>Ii=Ua 7t=77.97 2 = 38.99（A'h=h =招8 <A）晶同管承受的班人員向電壓為j石 5=100g -14J 4 i V名盅安全格輔,島閘管的徜定也他為：心=X 141 4=283IV）匕數(shù)值可按晶同號(hào)產(chǎn)品耒列奉數(shù)達(dá)UL流過(guò)晶間管的電流有效佰為工所=為/ 45 =27.5? 1 A）品閘管的額定電流勺:后一（】62） X2Z57 / 1.57-235（A J3、三相橋式電壓型逆變電路，180導(dǎo)電方式，U=100M試求輸出相電壓的基波幅值UAn點(diǎn)口有效值UAns輸出線電壓的基波幅值UAbi利有效值UAbi、輸出線電壓中5

18、次諧波的有效值UAB504、接有續(xù)流二極管的單相半波可控整流電路,帶大電感負(fù)載，R=5Q,變壓器二次側(cè)電壓U2=220M試計(jì)算:(1)控制角a為30。時(shí)，流過(guò)晶閘管和續(xù)流二極管中電流的平均值和有效值;（6分）(2)控制角a為60。時(shí)，流過(guò)晶閘管和續(xù)流二極管中電流的平均值和有效值;（6分）(3)在什么情況下，流過(guò)續(xù)流二極管的電流平均值大于流過(guò)晶閘管的電流平均值?（3分）解：1）當(dāng)a = 30 °時(shí)，,1 cosUd 0.45U12Id ”我 18.5A d R 51 cos30 -0.45 220 92.4V流過(guò)晶閘管的電流平均值為流過(guò)晶閘管的電流有效值為I dD18 18.5 7.7

19、A 360流過(guò)續(xù)流二極管的電流平均值為流過(guò)續(xù)流二極管的電流有效值為一 I2180 3018.5 16.9A360解：輸出相電壓基波幅值U AN 1m2Ud0.637Ud0.637100 63.7V輸出相電壓基波啟效值U AN1U AN1 m20.45Ud0.45100 45V輸出線電壓基波幅值U AB1m2 3U d2 3 1001.1 100 110V輸出線電壓基波啟效值U ABmU AB1m6Ud610078V輸出線電壓中5次諧波有效值2 3U d/U ab5 15.59V5 22）當(dāng) a = 60 ° 時(shí),UdId0.45U1 1 cos 0.4512£ 巫 14.9A R 5220 1cos60274.3V流過(guò)