電力電子技術(shù)習(xí)題及答案

1、電力電子技術(shù)習(xí)題集習(xí)題一1.2.3.4.試說明什么是電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)及其作用。晶閘管正常導(dǎo)通的條件是什么，導(dǎo)通后流過的電流由什么決定？晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷 的條件是什么，如何實(shí)現(xiàn)？有時(shí)晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后，觸發(fā)脈沖結(jié)束后它又關(guān)斷了， 圖1-30中的陰影部分表示流過晶閘管的電流波形， 流平均值、有效值。如不考慮安全裕量，額定電流 時(shí)，允許流過的電流平均值Id各位多少？是何原因？其最大值均為Im,試計(jì)算各波形的電100A的晶閘管，流過上述電流波形ii *兀 4/32 兀 7/3(C)0(d)曲5. B兀2兀9/4(e)H B7I5/4 2 兀 9/4（f）習(xí)題1-4附圖試問為保證晶閘管充分導(dǎo)通，觸發(fā)脈沖寬

2、o5圖 1-30在圖1-31所示電路中，若使用一次脈沖觸發(fā), 度至少要多寬？圖中， E=50V ； L=0.5H ；R=0.5? ; IL=50mA （擎住電流）。U GS八iG圖1-32習(xí)題1-9附圖為什么晶閘管不能用門極負(fù)脈沖信號關(guān)斷陽極電流，而GTO卻可以？GTO與GTR同為電流控制器件，前者的觸發(fā)信號與后者的驅(qū)動(dòng)信號有哪些異同？ 試比較GTR、GTO、MOSFET、IGBT之間的差異和各自的優(yōu)缺點(diǎn)及主要應(yīng)用領(lǐng)域。請將VDMOS （或IGBT ）管柵極電流波形畫于圖1-32中，并說明電流峰值和柵極電阻有何關(guān)系以及柵極電阻的作用。10. 全控型器件的緩沖吸收電路的主要作用是什么？試分析RC

3、D緩沖電路中各元件的作用。11. 限制功率 MOSFET應(yīng)用的主要原因是什么？實(shí)際使用時(shí)如何提高M(jìn)OSFET的功率容量？6.7.8.9.習(xí)題二1. 具有續(xù)流二極管的單相半波可控整流電路，帶阻感性負(fù)載，電阻為5?，電感為0.2H，電源電壓的有效值為 220V，直流平均電流為10A，試計(jì)算晶閘管和續(xù)流二極管的電流有效 值，并指出晶閘管的電壓定額(考慮電壓2-3倍裕度)。2. 單相橋式全控整流電路接電阻性負(fù)載，要求輸出電壓在0100V連續(xù)可調(diào)，輸出電壓平均值為30 V時(shí)，負(fù)載電流平均值達(dá)到 20A。系統(tǒng)采用220V的交流電壓通過降壓變壓器 供電，且晶閘管的最小控制角amin = 30 °

4、(設(shè)降壓變壓器為理想變壓器)。(1) 變壓器二次側(cè)電流有效值12 ；(2) 考慮安全裕量，選擇晶閘管電壓、電流定額；(3) 作出a= 60。時(shí)，Ud、id和變壓器二次側(cè)i2的波形。3. 試作出圖2-8所示的單相橋式半控整流電路帶大電感負(fù)載，在iVD4的波形。并計(jì)算此時(shí)輸出電壓和電流的平均值。4. 單相橋式全控整流電路，U2= 100V，負(fù)載中R= 2 ?，L值極大，反電動(dòng)勢a= 30 °寸，試求：(1) 作出Ud、id和i2的波形；(2) 求整流輸出電壓平均值 Ud、電流Id，以及變壓器二次側(cè)電流有效值5. 某一大電感負(fù)載采用單相半控橋式整流接有續(xù)流二極管的電路，負(fù)載電阻壓 U2=2

5、20V， a=n /3 求：(1) 輸出直流平均電壓和輸出直流平均電流；(2) 流過晶閘管(整流二極管)的電流有效值；(3) 流過續(xù)流二極管的電流有效值。6. 三相半波可控整流電路的共陰極接法和共陽極接法，a、b兩相的自然換相點(diǎn)是同一點(diǎn)嗎？ 如果不是，它們在相位上差多少度？試作出共陽極接法的三相半波可控的整流電路在 =30° 時(shí)的 Ud、iVT1、UVT1 的波形。7. 三相半波可控整流電路帶大電感性負(fù)載，a= n /3 R=2 Q，U2=220V，試計(jì)算負(fù)載電流并按裕量系數(shù)2確定晶閘管的額定電流和電壓。&三相橋式全控整流電路，U2= 100V，帶阻感性負(fù)載，R= 5 ?，L

6、值極大，當(dāng)a= 60 °求：(1)(2)a= 30 °寸的試求:Ud、 id、 iVT1、E = 60V，當(dāng)12。R=4 Q，電源電(XId ,(3)(4)作出Ud、id和ivTi的波形； 計(jì)算整流輸出電壓平均值I VT ；求電源側(cè)的功率因數(shù)； 估算晶閘管的電壓電流定額。Ud、電流Id,以及流過晶閘管電流的平均值IdVT和有效值R= 5 ? , L =8, U2= 220V , Xb=0.3 ?，求 Ud、Id、 和i2的波形。10. 請說明整流電路工作在有源逆變時(shí)所必須具備的條件。11. 什么是逆變失??？如何防止逆變失?。?2. 三相全控橋變流器，已知 L足夠大、R=1.

7、2 Q U2=200V、Em= -300V，電動(dòng)機(jī)負(fù)載處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，制動(dòng)過程中的負(fù)載電流66A，此變流器能否實(shí)現(xiàn)有源逆變？求此時(shí)的逆變角3°13. 三相全控橋變流器，帶反電動(dòng)勢阻感負(fù)載，R= 1 ?，L = 8，U2= 220V，LB=1mH，當(dāng) Em = 400V， 3= 60。時(shí)求Ud、Id和丫的值，此時(shí)送回電網(wǎng)的有功功率是多少？9.三相橋式不控整流電路帶阻感性負(fù)載，IVD、|2和丫的值，并作出 Ud、iVD114 .三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中最大的是哪一次？變壓器二次電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？15 .試計(jì)算第4題中i2

8、的3、5、7次諧波分量的有效值123、125、127,并計(jì)算此時(shí)該電路的輸|25、|27。10.5kV交流系統(tǒng)。已知10kV母線的短路容量為 150MVA，整流 a= 15。，不計(jì)重疊角Y,試求：相移功率因數(shù)cos1、整流器的功率因數(shù) X;整流測直流電壓 Ud；有功功率、無功功率和交流側(cè)基波電流有效值； 截止到23次的各諧波電流的大小、總諧波畸變率。入功率因數(shù)。16 .試計(jì)算第6題中的i2的5、7次諧波分量的有效值17. 三相晶閘管整流器接至器直流側(cè)電流Id = 400A，觸發(fā)延遲角(1)(2)(3)(4)18. 晶閘管整流電路的功率因數(shù)是怎么定義的？它與那些因素有關(guān)？19. 綜述抑制相控整流

9、電路網(wǎng)側(cè)電流諧波的措施。20. 綜述改善相控整流電路網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)的措施。Ud在816V之間變化，通過調(diào)整占空比使輸出5W,開關(guān)頻率20kHz，輸出端電容足夠大，求使換習(xí)題三1. 一升壓換流器由理想元件構(gòu)成，輸入U(xiǎn)o=24V固定不變，最大輸出功率為 流器工作在連續(xù)電流方式的最小電感。2. 一臺運(yùn)行在20kHz開關(guān)頻率下的升降壓換流器由理想元件構(gòu)成，其中L=0.05mH ,輸入電壓Ud=15V，輸出電壓 U0=10V，可提供10W的輸出功率，并且輸出端電容足夠大，試 求其占空比D。T=20as當(dāng)ton= 5卩時(shí)，試求：輸出電壓平均值 Uo、輸出電流的平均值Io；輸出電流的最大和最小瞬時(shí)值并判斷負(fù)載

10、電流是否斷續(xù); 當(dāng)ton= 3卩時(shí)，重新進(jìn)行上述計(jì)算。3-35所示降壓斬波電路中，已知E=600V ,3. 在圖3-1所示的降壓斬波電路中，已知E=100V , R=0.5 Q L=1mH，采用脈寬調(diào)制控制方式，(1)(2)(3)R=0.1 Q L=s, Em=350V，采用脈寬調(diào)試求：4. 在圖制控制方式，T=1800s,若輸出電流lo=100A ,(1) 輸出電壓平均值 Uo和所需的ton值；(2) 作出U0、i0以及iG、iD的波形。L i2VD Uo、- VEmiD圖3-35電流型降壓斬波電路5. 升壓斬波電路為什么能使輸出電壓高于電源電壓？6. 在圖3-4所示的升壓斬波電路中，已知E

11、=50V , L值和C值極大，R=20 Q,采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=40us ton = 25八時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值 Uo和輸出電流的平均值 Io。7. 說明降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路的輸出電壓范圍。8.7.8.在圖3-7所示升降壓斬波電路中，已知E=100V , R=0.5 Q L和C極大，試求：(1) 當(dāng)占空比a= 0.2時(shí)的輸出電壓和輸出電流的平均值；(2) 當(dāng)占空比a= 0.2時(shí)的輸出電壓和輸出電流的平均值，并計(jì)算此時(shí)的輸入功率。試說明升降壓斬波電路(Boost Cuck Choo per )和Cuk斬波電路的異同點(diǎn)。在單相交流調(diào)壓器中，電源電壓U1=120V，電

12、阻負(fù)載R=10 Q,觸發(fā)角0=90°,試計(jì)算：9.一電阻性負(fù)載加熱爐有單相交流調(diào)壓電路供電，如a= 00時(shí)位輸出功率最大值，試求功率為80%, 50%時(shí)的觸發(fā)角 a10. 一晶閘管單相交流調(diào)壓器帶阻感性負(fù)載，電源電壓為L=1mH，試求：(1)(2)(3)(4)220V的交流電源，負(fù)載 R=10Q,觸發(fā)角a的移相范圍； 負(fù)載電流的最大有效值； 最大輸出功率及此時(shí)電源側(cè)的功率因數(shù)； 當(dāng)a= 90°時(shí)，晶閘管電流的有效值、晶閘管導(dǎo)通角和電源側(cè)功率因數(shù)；負(fù)載電壓有效值 Uo、負(fù)載電流有效值Io、負(fù)載功率Po和輸入功率因數(shù)1.2.3.4.5.6.7.8.11某單相反并聯(lián)調(diào)功電路，采用

13、過零觸發(fā)。電源電壓Ui=220V，電阻負(fù)載R=1 Q,控制的設(shè)定周期Tc內(nèi)，使晶閘管導(dǎo)通0.3s，斷開0.2s，使計(jì)算送到電阻負(fù)載上的功率與假定晶 閘管一直導(dǎo)通時(shí)所送出的功率。12.交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別？二者各運(yùn)用于什么樣的負(fù)載？為什么？13 .用一對反并聯(lián)的晶閘管和使用一只雙向晶閘管進(jìn)行交流調(diào)壓時(shí)，他們的主要差別是什 么？14.反并聯(lián)的晶閘管和負(fù)載接成內(nèi)三角形的三相交流調(diào)壓電路，問該電路有何優(yōu)點(diǎn)？15 什么是TCR ?什么是TSC ?它們的基本原理是什么？各有何特點(diǎn)？16交交變頻電路的主要特點(diǎn)和不足之處是什么？其主要用途是什么？17三相交交變頻電路有哪兩種接線方式？它們有什么

14、區(qū)別？習(xí)題四無源逆變電路和有源逆變電路有什么區(qū)別？在逆變電路中器件的換流方式有哪些？各有什么特點(diǎn)？試舉例說明。 為什么負(fù)載換向逆變器的負(fù)載阻抗必須呈容性而諧振式逆變器無次要求？ 什么是電壓型逆變電路和電流型逆變電路？二者各有什么特點(diǎn)？電壓型逆變電路中二極管的作用是什么？如果沒有將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么電流型逆變 電路中沒有這樣的二極管？請說明整流電路、逆變電路、變流(變頻)電路三個(gè)概念的區(qū)別。 并聯(lián)諧振式逆變器利用負(fù)載電壓進(jìn)行換相，為保證換相應(yīng)滿足什么條件？ 對于圖4-16所示電路，測得UDS波形如圖右邊，請分析波形出現(xiàn)電壓尖峰的原因，并說 明消弱電壓尖峰的辦法。ELDSu DSE-I十UR2n

15、- *圖4-16習(xí)題8圖4-17習(xí)題99. 若電路及其輸出波形如題圖4-17所示，請畫出開關(guān)管上的電壓波形。10. 三相橋式電壓型逆變電路，1800導(dǎo)電方式，Ud=100V。試求輸出相電壓的基波幅值UuN1m和有效值UuN1，輸出線電壓的基波幅值UuV1m和有效值UuV1、輸出5次諧波的有效值UuV5。習(xí)題五1.2.3.4.試說明PWM控制的基本原理。PWM逆變器有哪些優(yōu)點(diǎn)？其開關(guān)頻率的高低有什么利弊？單極性和雙極性 PWM控制有什么區(qū)別？在三相橋式PWM逆變電路中，輸出相電壓（輸出端相對于中性點(diǎn)的電壓）和線電壓SPWM波形各有幾種電平？脈寬調(diào)制（PWM ）技術(shù)的制約條件主要表現(xiàn)在哪些方面？5

16、.6.7.8.在SPWM調(diào)制中，何謂同步調(diào)制？何謂異步調(diào)制？為什 么常采用分段同步調(diào)制的方法？脈寬調(diào)制逆變器的基本控制方法有哪些？在圖5-31中，半周期的脈沖數(shù)為 7,脈沖幅值為相應(yīng)正弦 波幅值的2倍，試按照面積等效原理計(jì)算各脈沖的寬度。什么是SPWM波形的規(guī)則采樣法？和自然采樣法相比， 規(guī)則采樣法有和優(yōu)缺點(diǎn)？:'O-|u ,J 1 |< 11 11 1II111P111i11ua9.10. 簡要說明 空間矢量PWM控制的基本原理及特點(diǎn)。11. 多電平逆變器的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？12. 目前多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有哪幾種？各有什么單相和三相SPWM波形中，所含主要諧波的頻率是多少?

17、圖5-31習(xí)題7優(yōu)缺點(diǎn)?8.習(xí)題六1.2.3.什么是高壓直流輸電？和交流輸電系統(tǒng)相比有何優(yōu)缺點(diǎn)？直流輸電工程按照直流聯(lián)絡(luò)線可分為幾類？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ 簡單介紹一下直流輸電系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，各個(gè)元件都有什么功能。4.為什么目前在絕大多數(shù)直流輸電工程普遍采用晶閘管閥？5.對于目前廣泛使用的12脈波換流橋，其交流側(cè)電流和直流母線主要有那些次數(shù)的諧波？ 如果是采用18脈波換流橋呢？6.7.高壓直流輸電的交流濾波器主要有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？在高壓直流輸電系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)輸送的直流電流和直流功率的主要手段是什么？分析一下在高壓直流輸電系統(tǒng)中，如果采用全控型器件 （如IGBT ）并利用PWM控制技術(shù)的技術(shù)可

18、行性。習(xí)題七1.2.3.4.5.6.7.什么叫靈活交流輸電系統(tǒng)（柔性交流輸電系統(tǒng)）？目前的主要應(yīng)用有那些？為什么要對交流電網(wǎng)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償？什么叫SVC ？ SVC主要包括哪幾種組合結(jié)構(gòu)？為什么TCR常和TSC并聯(lián)使用？試畫出其單線電路圖。在TSC中，電容的最優(yōu)投切時(shí)刻如何選擇？什么叫靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM ）?和傳統(tǒng)的SVC相比有何優(yōu)缺點(diǎn)？畫出不考慮損耗時(shí) STATCOM的等效電路圖和其感性、 容性向量圖，并分析其工作原理。習(xí)題八1.2.3.4.5.6.7.對電網(wǎng)的諧波補(bǔ)償有何重要意義？與傳統(tǒng)的無源濾波器相比，有源電力濾波器有何優(yōu)缺點(diǎn)？試分析圖8-27所示的APF的電路結(jié)構(gòu)和工作原理。根據(jù)有源電力濾波器接入電網(wǎng)的方式，有源電力濾波器主要分為哪三大類？各有什么優(yōu) 缺點(diǎn)？并聯(lián)型、串聯(lián)型有源濾波器各適用于什么應(yīng)用場合？為什么目前通常將無源