電力電子簡答題

1、1 1、簡述晶閘管導通得條件與關(guān)斷條件。答:在晶閘管陽極一一陰極之間加正向電壓，門極也加正向電壓，產(chǎn)生足夠得門極電流Ig,則晶閘管導通,其導通過程叫觸發(fā)。關(guān)斷條件:使流過晶閘管得陽極電流小于維持電流。實現(xiàn)關(guān)斷得方式:1減小陽極電壓; 2增大負載阻抗。3加反向電壓2 2、述實現(xiàn)有源逆變得基本條件 , , 并指出至少兩種引起有源逆變失敗得原因（7 7 分）:答:直流側(cè)要有電動勢,其極性須與晶閘管得導通方向一致,其值應大于變流電路直流側(cè)得平 均電壓；要求晶閘管得控制角an/2,使Ud為負值,電路工作在逆變狀態(tài) 原因:當出現(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失、 晶閘管損壞或快速熔斷器燒斷、 電源缺相等原因都會發(fā)生逆變失敗。

2、 當逆變角太小時,也會發(fā)生逆變失敗。不能實現(xiàn)有源逆變得電路有:半控橋電路,帶續(xù)流二極管得電路。3.3. 什么就是逆變失敗？失敗得后果？形成失敗得原因答:逆變失敗 指得就是:逆變過程中因某種原因使換流失敗,該關(guān)斷得器件未關(guān)斷,該導通得器件 未導通。從而使逆變橋進入整流狀態(tài),造成兩電源順向聯(lián)接,形成短路。逆變失敗后果就是嚴重得,會在逆變橋與逆變電源之間產(chǎn)生強大得環(huán)流,損壞開關(guān)器件。 產(chǎn)生逆變失敗得原因:一就是逆變角太小；二就是出現(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失；三就是主電路器件損壞；四 就是電源缺相等。在電路結(jié)構(gòu)上,電感性負載電路,每個開關(guān)管必須反向并聯(lián)續(xù)流二級管1717、 簡述對觸發(fā)電路得三點要求。答:1）觸發(fā)電

3、路輸出得脈沖應具有足夠大得功率；2）觸發(fā)電路必須滿足主電路得移相要求；3）觸發(fā)電路必須與主電路保持同步。1818、 對于正弦脈沖寬度調(diào)制（SPWMSPWM）什么就是調(diào)制信號？什么就是載波信號？何謂 調(diào)制比？答:在正弦脈沖寬度調(diào)制（SPWM）中,把希望輸出得波形稱作調(diào)制信號；而對它進行調(diào)制得三角波或鋸齒波稱為載波信號；載波頻率fs與調(diào)制信號頻率f1之比,N= fs / f1稱為載波比。2121、試說明 SPWSPW 控制得基本原理。答:PWM控制技術(shù)就是控制半導體開關(guān)元件得導通與關(guān)斷時間比 控制輸出電壓得一種控制技術(shù)。用正弦基波電壓作為調(diào)制電壓,對它進行調(diào)制得三角波稱為載波電壓,當正弦基波與三角

4、波相交 時,通過比較二者之間得大小來控制逆變器開關(guān)得通斷,從而獲得一系列等幅不等寬正比于正弦基波電壓得矩形波,這就就是正弦脈寬調(diào)制方法（SPWM）。3434、單相橋式全控整流電路與單相橋式半控整流電路接大電感負載續(xù)流二極管得作用就是什么？兩者得作用就是否相同？答:（1）為了使交流電源電壓進入負半周時,由續(xù)流二極管續(xù)流,使晶閘管關(guān)斷,提高整流輸出電壓,即調(diào)節(jié)脈沖寬度得或周期來, , 負載兩端并接得平均值(2)就是為了避免失控現(xiàn)象得發(fā)生,保證整流電路得安全運行。2727、電壓型逆變電路中反饋二極管得作用就是什么?為什么電流型逆變電路中沒有 反饋二極管?答:在電壓型逆變電路中,當交流側(cè)為阻感負載時需

5、要提供無功功率,直流側(cè)電容起緩沖無功能量 得作用。 為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋得無功能量提供通道,逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。 當輸出交流電壓與電流得極性相同時,電流經(jīng)電路中得可控開關(guān)器件流通,而當輸出電壓與電流極 性相反時,由反饋二極管提供電流通道。在電流型逆變電路中,直流電流極性就是一定得,無功能量由直流側(cè)電感來緩沖。 當需要從交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量時,電流并不反向,依然經(jīng)電路中 得控開關(guān)器件流通,因此不需要并聯(lián)二極管。4 4、電壓型逆變電路得主要特點就是什么?答:(1)直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容,直流側(cè)電壓基本無脈動; (2)輸出電壓為矩形波,輸出電流 因負載阻抗不同而不同; (3)

6、阻感負載時需提供無功。 為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋得無功提供通 道,逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。4949、什么就是 PWMPWM 控制？答:它就是把每一脈沖寬度均相等得脈沖列作為PWM波形，通過改變脈沖列得周期可以調(diào)頻,改變脈沖得寬度或占空比可以調(diào)壓,采用適當控制方法即可使電 壓與頻率協(xié)調(diào)變化?？梢酝ㄟ^調(diào)整PWM得周期、PWM得占空比而達到控制電流得目得。4848、什么就是換流 ( ( 相) ) ?換流( ( 相) ) 得四種方式就是什么?答:換流指電力電子電路中支路間電流得轉(zhuǎn)移。 電網(wǎng)換流：換流電壓取自交流電網(wǎng)。 負載換流:換流電壓取自呈容性得負載端電壓。 器件換流:利用全控型器件得自關(guān)斷能力進

7、行換流。 強迫換流:換流電壓由附加得獨立電路產(chǎn)生。晶閘管電路不能用器件換流，根據(jù)電路形式采用電網(wǎng)換流、負載換流與強迫換流3737、什么就是控制角a?導通角0?為什么一定要在晶閘管承受正向電壓時觸發(fā)晶閘管？答:(1)把晶閘管承受正壓起到觸發(fā)導通之間得電度角稱為控制角。(2)晶閘管一個周期內(nèi)導通得電角度稱為導通角。(3)晶體管得性能與三極管性能差不多,都就是在正向壓降觸發(fā)導通,反向截止。5656、什么就是換相重疊角 Y?換相重疊角就是什么原因造成得？答:在三相整流電路中,由于換相過程持續(xù)得時間電角度,稱為換相重疊角。 由于變壓器漏抗對 電路得影響,造成換流電路中得電流不能發(fā)生突變引起得換相重疊角。

8、4141、換相重疊角得產(chǎn)生給逆變電路帶來哪些不利影響?答:(1)由于變壓器漏感與線路電感等因素得影響，晶閘管得換流(換相)不能瞬時完成，均需一定得時間即換相重疊角丫所對應得時間。(2)如果逆變角BY,將使換相不能完成，造成逆變失敗。& & BOOSBOOS 升壓電路中,電感 L L、電容 C C 與二極管得作用就是什么？答:儲存電能升壓;保持輸出電壓穩(wěn)定。7 7、什么就是軟開關(guān)？采用軟開關(guān)技術(shù)得目得就是什么？答:通過在電路中增加小電感、小電容等諧振元件,在開關(guān)過程中實現(xiàn)零電壓開通,零電流關(guān)斷,消除電壓、電流得重疊。 降低開關(guān)損耗與開關(guān)噪聲,這樣得電路稱為軟開關(guān)電路,具有該開關(guān)過

9、程得 開關(guān)稱為軟開關(guān),目得就是進一步提高開關(guān)頻率與減少損耗。3種方式。5757、簡述降壓斬波電路得工作原理。答:降壓斬波器得原理就是：在一個控制周期中,讓V導通一段時間ton,由電源E向L、R、M供電，在此期間,uo=E。然后使V關(guān)斷一段時間toff,此時電感L通過二極管VD向R與M供 電,uo=0。一個周期內(nèi)得平均電壓。輸出電壓小于電源電壓，起到降壓得作用。7 7、變壓器漏感對整流電路有什么影響?答:出現(xiàn)換相重疊角，整流輸出電壓平均值Ud降低;整流電路得工作狀態(tài)增多；晶閘管得di/dt減小，有利于晶閘管得安全開通；有時人為串入進線電抗器以抑制晶閘管得d i / d t ;換相時晶閘管電壓出現(xiàn)

10、缺口，產(chǎn)生正得du/dt，可能使晶閘管誤導通，為此必須加吸收電路。換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源。（2分）8 8、：對 IGBTIGBT、GTRGTR GTOGTO 與電力 M0SFEM0SFE 得優(yōu)缺點得比較如下表：器件優(yōu)點缺點IGBT開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小，具有耐脈沖電流沖擊得 能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動，驅(qū) 動功率小開關(guān)速度低于電力MOSFET,電壓,電流容量不及GTOGTR耐壓高，電流大,開關(guān)特性好，通流能力強，飽與壓 降低開關(guān)速度低，為電流驅(qū)動，所需驅(qū)動功 率大,驅(qū)動電路復雜，存在二次擊穿冋 題GTO電壓、電流容量大，適用于大功率場合，具有電導 調(diào)制效應,其通流能

11、力很強電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時門極負脈 沖電流大，開關(guān)速度低，驅(qū)動功率大，驅(qū) 動電路復雜，開關(guān)頻率低電力MOSFET開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動 功率小且驅(qū)動電路簡單，工作頻率高，不存在二次 擊穿問題電流容量小，耐壓低，一般只適用于功 率不超過10kW得電力電子裝置5 5、某一晶閘管,額定電壓為 300V,300V,額定電流為 100A,100A,維持電流為 4mA4mA 使用在下圖所 示得各電路中就是否合理？說明其理由。（不考慮電壓、電流裕量）答:圖a不合理（1分）,電流小于維持電流（2分）圖b不合理（1分）,最高電壓大于額定電壓（1分）圖c合理（1分）,電流為150A小于1

12、00X1、57（2分）9 9、試分析下圖間接交流變流電路得工作原理，并說明其局限性。答:圖就是帶有泵升電壓限制電路得電壓型間接交流變流電路由電力晶體管V0與能耗電阻R0組成得泵升電壓限制電路。導通,把從負載反饋得能量消耗在R0上。其局限性就是當負載為交流電動機，并且要求電動機頻 繁快速加減速時，電路中消耗得能量較多，能耗電阻R0也需要較大功率，反饋得能量都消耗在電 阻上，不能得到利用。1212、晶閘管變流裝置中為什么在主電路上要加入整流變壓器進行降壓？答:采用整流變壓器降壓后可以使晶閘管工作在一個合適得電壓上，可以使晶閘管得電壓定額下降，還可以使晶閘管工作于小控制角，這有利于減少波形系數(shù)，提高

13、晶閘管得利用率，實際上也減少 得晶閘管得電流定額，另外由于控制角小，這對變流裝置得功率因素得提高也大為有利。1313、單相電壓型逆變電路中，電阻性負載與電感性負載對輸出電壓、 電流有何影響？電路結(jié)構(gòu)有哪些變化？答:電阻性負載時，輸出電壓與輸出電流同相位，波形相似，均為正負矩形波。電感性負載時，輸出電壓為正負矩形波，輸出電流近似為正弦波，相位滯后于輸出電壓，滯后得角度 取決于負載中電感得大小。,它在中間直流電容兩端并聯(lián)一個當泵升電壓超過一定數(shù)值時，使V01616、什么就是直流斬波電路？答:直流斬波電路就是將直流電源得恒定直流電壓通過電力電子器件得開關(guān)作用變換為可調(diào)直 流電壓得裝置。1919、什么

14、就是可控整流 ? ?它就是利用晶閘管得哪些特性來實現(xiàn)得 ? ?答:將交流電通過電力電子器件變換成大小可以調(diào)節(jié)得直流電得過程稱為可控整流。 可控整流主要利用了晶閘管得單向可控導電特性。2020、電壓源型變頻器與電流源型變頻器得區(qū)別就是什么？答:電流型變頻器得直流環(huán)節(jié)就是電感器,而電壓型變頻器得直流環(huán)節(jié)就是電容器。 電壓型變頻器不能工作于再生制動狀態(tài),因為電容兩端電壓不能躍變。2222、試簡述三相半控橋式整流電路與三相全控橋式整流電路得特點。答:三相全控橋式整流電路采用6只晶閘管構(gòu)成,而三相半控橋式整流電路采用三只晶閘管與三 只二極管構(gòu)成;三相全控橋可以工作在有源逆變狀態(tài),而三相半控橋只能工作在整

15、流狀態(tài);三相半控橋可能會出現(xiàn)失控現(xiàn)象,而全控橋不會。2323、在三相半波可控整流電路中 , , 如果控制脈沖出現(xiàn)在自然換流點以前 , ,可能會出現(xiàn) 什么情況？能否換相 ? ?答:在三相半波可控整流電路中,如果每只晶閘管采用獨立得觸發(fā)電路 換流點以前,電路將停止工作;如果三只晶閘管采用同一個觸發(fā)電路 出現(xiàn)在自然換流點以前,電路仍然能正常換相,但此時得控制角較大2424、在三相全控橋式有源逆變電路中,以連接于 A A 相得共陽極組晶閘管 V14V14 為例說 明, , 在一個周期中 , , 其導通及關(guān)斷期間兩端承受電壓波形得規(guī)律。答:共陽極組三只晶閘管輪流導通1200,其順序就是VT4 VT6 V

16、T2。所以,當VT4導通時,兩端 電壓為零;當VT6導通時,VT4兩端電壓為線電壓uvu;當VT2導通時,VT4兩端電壓為線電壓uwu。2525、三相半控橋與三相全控整流電路相比有哪些特點？答:三相半控橋式整流電路就是把全控橋中共陽極組得3個晶閘管換成整流二極管,其顯著特點就是共陰極組元件必須觸發(fā)才能換流;共陽極元件總就是在自然換流點換流。 一周期中仍然換流6次,3次為自然換流,其余3次為觸發(fā)換流,這就是與全控橋根本得區(qū)別。 改變共陰極組晶閘管得 控制角a仍可獲得02、34U2O得直流可調(diào)電壓。三相半控橋式整流電路只需三套觸發(fā)電路、 不需要寬脈沖或雙脈沖觸發(fā)、線路簡單經(jīng)濟、調(diào)整方便。電路結(jié)構(gòu)比

17、三相全控橋更簡單、經(jīng)濟 而帶電阻性負載時性能并不比全控橋差。所以多用在中等容量或不要求可逆拖動得電力裝置中2626、 什么就是晶閘管交流開關(guān)？交流調(diào)壓器得晶閘管常用哪些方式控制？答:如果令交流調(diào)壓器中得晶閘管在交流電壓自然過零時關(guān)斷或?qū)?則稱之為晶閘管交流開關(guān)。交流調(diào)壓器中得晶閘管有兩種控制方式:(1)相位控制在電源電壓得每一周期,在選定得時刻 將負載與電源接通,改變選定得時刻即可達到調(diào)壓得目得,即相控方式;(2)通-斷控制將晶閘管作 為開關(guān),使負載與電源接通若干周波,然后再斷開一定得周波,通過改變通斷得時間比達到調(diào)壓得 目得。有全周波連續(xù)式與全周波間隔式兩種形式。2828、如何區(qū)分電壓源型

18、與電流源型變頻器？答:電壓源型變頻器:交-直-交變頻器中,直流部分采用大電容器濾波,理想情況下直流電壓波形為 一直線,可瞧作就是一個內(nèi)阻為零得電壓源,再經(jīng)逆變器輸出交流電壓波形;交-交變頻器雖無濾 波電容器,但就是交流電源系統(tǒng)得阻抗很低。 電流源型變頻器:交-直-交變頻器中采用大電感濾波 其直流電流波形較,那么控制脈沖出現(xiàn)在自然(對共陰極連接),則控制脈沖,輸出電壓較低。平直,可瞧作就是一個電流源;交-交變頻器在輸出端接有電抗器。兩種類型變頻器得區(qū)別在于濾波器形式得不同,于就是在用途上也各不相同:電壓源型變頻器因電容器上得 電壓不能突變,所以對電壓控制響應慢,對調(diào)整型負載動態(tài)響應慢,適于多臺電

19、動機同步運行得電 源,且無快速加減速得負載;電流型變頻器因濾波電感上得電流不能突變,雖對負載變化反應慢 但對系統(tǒng)調(diào)速得動態(tài)響應靈敏,因而適于單臺變頻器配用單臺電動機得系統(tǒng),可滿足快速起動、 制 動與可逆運行得要求。如果將不可控整流改成可控整流,還可實現(xiàn)電動機得回饋制動。3131、什么叫過電流？過電流產(chǎn)生得原因就是什么？答:當流過晶閘管得電流大大超過其正常工作電流時,稱為過電流。產(chǎn)生得原因有(1)直流側(cè)短路;(2)機械過載;(3)可逆系統(tǒng)中產(chǎn)生環(huán)流或者逆變失敗;(4)電路中管子誤導通及管子擊穿短路等。3232、IGBTIGBT、GTRGTR GTOfGTOf 電力 MOSFEMOSFE 得驅(qū)動電

20、路各有什么特點？。IGBT驅(qū)動電路得特點就是：驅(qū)動電路具有較小得輸出電阻，IGBT就是電壓驅(qū)動型器件，IGBT得 驅(qū)動多采用專用得混合集成驅(qū)動器。GTR驅(qū)動電路得特點就是：驅(qū)動電路提供得驅(qū)動電流有足夠陡得前沿，并有一定得過沖，這樣可加 速開通過程，減小開通損耗，關(guān)斷時，驅(qū)動電路能提供幅值足夠大得反向基極驅(qū)動電流，并加反偏截 止電壓，以加速關(guān)斷速度。GTO驅(qū)動電路得特點就是:GTO要求其驅(qū)動電路提供得驅(qū)動電流得前沿應有足夠得幅值與陡度,且一般需要在整個導通期間施加正門極電流，關(guān)斷需施加負門極電流，幅值與陡度要求更高，其驅(qū) 動電路通常包括開通驅(qū)動電路，關(guān)斷驅(qū)動電路與門極反偏電路三部分。電力MOSF

21、ET驅(qū)動電路得特點:要求驅(qū)動電路具有較小得輸入電阻，驅(qū)動功率小且電路簡單。3636、變頻器由那些基本部分構(gòu)成？答:1)整流器。2)逆變器。3)中間直流環(huán)節(jié)。4)控制電路。3838、為什么半控橋得負載側(cè)并有續(xù)流管得電路不能實現(xiàn)有源逆變？答:由逆變可知，晶閘管半控橋式電路及具有續(xù)流二極管電路，它們不能輸出負電壓Ud固不能實現(xiàn)有源逆變。3939、用單結(jié)晶體管得觸發(fā)電路 , ,當移相到晶閘管達到某一導通角時 , , 再繼續(xù)調(diào)大導通角時, , 忽然晶閘管變成全關(guān)斷就是何原因 ? ?答:單結(jié)晶體管導通后,如果由電源通過電位器加到發(fā)射極得電流超過谷點電流單結(jié)晶體管就關(guān)不了。這時,單結(jié)晶體管只產(chǎn)生一個脈沖,尚

22、能保持晶閘管工作,但就是若進一步減小電位器電阻,加大發(fā)射極電流,那么在同步電源得梯形波上升前沿發(fā)射極就與基極直通發(fā)出觸發(fā)脈沖,晶閘管就全關(guān)斷了。4040、單相可控整流電路供電給電阻負載或蓄電池充電( (反電勢負載),),在控制角a相同，,電容沖不上電,不能負載電流平均值相等得條件下，哪一種負載晶閘管得額定電流值大一些？為什么？答：(1)反電動勢負載電路中晶閘管得額定電流大一些。因為當控制角為a時，電阻性負載時，晶閘管得導通角0=n-a。而反電動勢式負載時，當a小于不導電角5時,0=n-25；當a大于不導電角5時，晶閘管得 導通角0=n-a-5。(3)所以,反電動勢負載時得波形系數(shù)Kf1大于電阻

23、性負載時得波形系數(shù)Kf2。當負載電流平均值相等得條件下，反電動勢負載時得晶閘管電流得有效值大于電阻性負載時得晶閘管電流得有 效值。因此，反電動勢負載晶閘管得額定電流大一些。4242、如圖為單相橋式 SPWSPW 逆變器得主電路。試說明單極性控制方式在調(diào)制波U Ur得負半周得控制方法與工作過程？答:設ur為正弦調(diào)制，uc為負向三角形載波，在ur得負半周，關(guān)斷V31、V34、使V32始終受控 導通,只控制V33。在urvuc時，控制V33導通，輸出電壓u0為Ud,在uruc時，使V33關(guān)斷，輸 出電壓為0V。V34V34MLMLL L4343、何謂斬波電路得直流調(diào)壓與直流調(diào)功原理？分別寫出降壓與升壓斬波電路直流輸出電壓 U U0電源電壓 U Ud得關(guān)系式？答：(1)改變導通比D(Kt)即可改變直流平均輸出電壓U0又可改變負載上消耗功率得大小，這就就是斬波電路得直流調(diào)壓與調(diào)功原理。降壓斬波電路。升壓斬波電路4444、脈寬可調(diào)得斬波電路如圖，說明電路中 V Vi2及 L1L1、C C、V V22各有什么作用？ V Vi承受反壓得時間由哪些參數(shù)決定？0*0*（電律.T.T- HVllHVllV2V2：答:(