電力電子技術(shù)-復(fù)習(xí)題(三)

1、一、分析判斷題一、分析判斷題 1 1、使門極電流為零，且陽極電流降到接近于零的某一數(shù)值、使門極電流為零，且陽極電流降到接近于零的某一數(shù)值IhIh以下，則晶以下，則晶 閘管關(guān)斷。閘管關(guān)斷。2. 2. 晶閘管額定電壓的選取，一般為正常工作時所承受峰值電壓的晶閘管額定電壓的選取，一般為正常工作時所承受峰值電壓的2-32-3倍。倍。3 3GTRGTR不存在二次擊穿問題。不存在二次擊穿問題。4 4IGBTIGBT綜合了綜合了GTRGTR和電力和電力MOSFETMOSFET的優(yōu)點。的優(yōu)點。 5 5電力電子器件的外因過電壓保護(hù)，不常用電力電子器件的外因過電壓保護(hù)，不常用RCRC過電壓抑制電路。過電壓抑制電路

2、。 6. 6. 晶閘管的串聯(lián)，為了靜態(tài)均壓，可以采用電阻均壓的方法。晶閘管的串聯(lián)，為了靜態(tài)均壓，可以采用電阻均壓的方法。 7. 7. 逆變角不能等于零、也不能太小，才能預(yù)防逆變失敗。逆變角不能等于零、也不能太小，才能預(yù)防逆變失敗。 8. TCR8. TCR是晶閘管投切電容器。是晶閘管投切電容器。 9. 9. 交交- -交變頻電路的主要缺點有交變頻電路的主要缺點有: :輸出頻率較高，頻譜復(fù)雜。輸出頻率較高，頻譜復(fù)雜。 10. 10. 間接直流變流電路輸出端與輸入端不需要隔離。間接直流變流電路輸出端與輸入端不需要隔離。 1111、關(guān)閉陽極的正向電壓，給陽極施加反壓，可使晶閘管關(guān)斷。、關(guān)閉陽極的正向

3、電壓，給陽極施加反壓，可使晶閘管關(guān)斷。 1212、可以用兆歐表檢查晶閘管的絕緣。、可以用兆歐表檢查晶閘管的絕緣。 1313、晶閘管電流定額應(yīng)留一定裕量，一般取其通態(tài)平均電流為按此原則、晶閘管電流定額應(yīng)留一定裕量，一般取其通態(tài)平均電流為按此原則 所得計算結(jié)果的所得計算結(jié)果的1.5-21.5-2倍。倍。 1414、單管、單管GTRGTR的的值較低，通常為值較低，通常為1010左右。左右。 1515、緩沖電路不能減小電力電子器件的開關(guān)損耗。、緩沖電路不能減小電力電子器件的開關(guān)損耗。 1616、晶閘管的串聯(lián)，可以用、晶閘管的串聯(lián)，可以用RCRC并聯(lián)支路作動態(tài)均壓。并聯(lián)支路作動態(tài)均壓。 1717、當(dāng)、當(dāng)

4、（逆變角）（逆變角）r(r(換相重疊角換相重疊角) )時，逆變失敗。時，逆變失敗。 1818、TSCTSC是晶閘管控制電抗器。是晶閘管控制電抗器。 1919、交、交- -交變頻電路效率較高，可方便地實現(xiàn)四象限工作。交變頻電路效率較高，可方便地實現(xiàn)四象限工作。 2020、間接直流變流電路，交流環(huán)節(jié)采用較低的工作頻率。、間接直流變流電路，交流環(huán)節(jié)采用較低的工作頻率。 1 1、電力電子器件的過電流保護(hù)，通常選擇哪些保護(hù)措施？、電力電子器件的過電流保護(hù)，通常選擇哪些保護(hù)措施？ 答：電子電路作為第一保護(hù)措施，快速熔斷器僅作為短路時的部分區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動作之后實現(xiàn)保護(hù)，過電流繼電

5、器整定在過載時動作。2 2、電力、電力MOSFETMOSFET的優(yōu)缺點有哪些？的優(yōu)缺點有哪些？答：優(yōu)點：開關(guān)速度快，工作頻率高；輸入阻抗極高；驅(qū)動電路簡單，需要的驅(qū)動功率小；熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR；不存在二次擊穿問題。 缺點：電流容量小，耐壓低；一般只適用于功率不超過10KW的電力電子裝置。3 3、交交變頻電路的最高輸出頻率和上限頻率是多少？限制輸出頻率提高、交交變頻電路的最高輸出頻率和上限頻率是多少？限制輸出頻率提高的主要因素是什么？的主要因素是什么？答：一般來講，構(gòu)成交交變頻電路的兩組變流電路的脈波數(shù)越多，最高輸出頻率就越高。當(dāng)交交變頻電路中采用常用的6脈波三相橋式整流電路時，最高輸出頻率不應(yīng)

6、高于電網(wǎng)頻率的1/31/2。當(dāng)電網(wǎng)頻率為50Hz時，交交變頻電路輸出的上限頻率為20Hz左右。 當(dāng)輸出頻率增高時，輸出電壓一周期所包含的電網(wǎng)電壓段數(shù)減少，波形畸變嚴(yán)重，電壓波形畸變和由此引起的電流波形畸變以及電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動是限制輸出頻率提高的主要因素。二、分析問答題二、分析問答題 4 4、電壓型逆變電路的概念和主要特點是什么？、電壓型逆變電路的概念和主要特點是什么？答：直流側(cè)是電壓源的逆變電路稱為電壓型逆變電路。主要持點是： 直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。直流側(cè)電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)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)載阻抗角無關(guān)。而

7、交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。 5、什么是變頻調(diào)速系統(tǒng)的恒壓頻比控制？、什么是變頻調(diào)速系統(tǒng)的恒壓頻比控制？ 答：即對變頻器的電壓和頻率的比率進(jìn)行控制，使該比率保持恒定。這樣可維持電動機(jī)氣隙磁通為額定值，使電動機(jī)不會因為頻率變化導(dǎo)致磁飽和而造成勵磁電流增大，引起功率因數(shù)和效率的降低。 6 6、PWMPWM控制是什么？什么稱為面積等效原理？如何調(diào)制控制是什么？什么稱為面積等效原理？如何調(diào)制SPWMSPWM波形？波形？ 答： PWM控

8、制就是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值） 在采樣控制理論中有一條重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同，沖量即窄脈沖的面積。效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。上述原理稱為面積等效原理。 以正弦PWM控制為例。把正弦半波分成N等份，就可把其看成是N 個彼此相連的脈沖序列所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于/N，但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線，而是曲線，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖序列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點和相應(yīng)正弦波部分的中點重

9、合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積（沖量）相等，就得到PWM波形。各PWM脈沖的幅值相等，而寬度是按正弦規(guī)律變化的。根據(jù)面積等效原理，PWM 波形和正弦半波是等效的。對于正弦波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形?？梢姡玫降腜WM波形和期望得到的正弦波等效。7 7、軟開關(guān)電路可以分為哪幾類？各有什么特點？、軟開關(guān)電路可以分為哪幾類？各有什么特點？答：根據(jù)電路中主要的開關(guān)元件開通及關(guān)斷時的電壓電流狀態(tài)，可將軟開關(guān)電路分為零電壓電路和零電流電路兩大類； 根據(jù)軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程可將軟開關(guān)電路分為準(zhǔn)諧振電路，零開關(guān)PWM電路和零轉(zhuǎn)換PWM電路。 準(zhǔn)諧振電路：準(zhǔn)諧振電路中電壓或電流的波形

10、為正弦半波，電路結(jié)構(gòu)比較簡單，但諧振電壓或諧振電流很大，對器件要求高，只能采用脈沖頻率調(diào)制控制方式。 零開關(guān)PWM電路：這類電路中引入輔助開關(guān)來控制諧振的開始時刻，諧振僅發(fā)生于開關(guān)過程前后，此電路的電壓和電流基本上是方波，開關(guān)承受的電壓明顯降低，電路可以采用開關(guān)頻率固定的PWM控制方式。 零轉(zhuǎn)換PWM電路：這類軟開關(guān)電路還是采用輔助開關(guān)控制諧振的開始時刻，所不同的是，諧振電路是與主開關(guān)并聯(lián)的，輸入電壓和負(fù)載電流對電路的諧振過程的影響很小，電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)并從零負(fù)載到滿負(fù)載都能工作在軟開關(guān)狀態(tài)，無功功率的交換被削減到最小。8 8、IGBTIGBT的優(yōu)、缺點有哪些？的優(yōu)、缺點有哪些？ 答

11、：優(yōu)點：開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小；具有耐脈沖電流沖擊的能力；通態(tài)壓降較低；輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動，驅(qū)動功率?。?缺點：電壓、電流容量不及GTO ，耐壓和通流能力有待進(jìn)一步提高；存在擎住效應(yīng)問題。9 9、GTOGTO能夠自關(guān)斷能夠自關(guān)斷, ,而普通晶閘管不能，為什么？而普通晶閘管不能，為什么？答: GTO和普通晶闡管同為PNPN結(jié)構(gòu),由P1N1P2和N1P2N2構(gòu)成兩個晶體管V1,V2,分別具有共基極電流增益1和2,由普通晶闡管的分析可得,是器件臨界導(dǎo)通的條件。當(dāng) 兩個等效晶體管過飽和而導(dǎo)通；而 不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。GTO之所以能夠自行關(guān)斷,而普通晶閘管不能,是因為GTO與普通晶閘管在設(shè)計和工

12、藝方面有以下幾點不同: l)GTO在設(shè)計時2 較大,這樣晶體管V2控制靈敏,易于GTO關(guān)斷； 2)GTO導(dǎo)通時 更接近于l,普通晶閘管 ,而GTO則為 , GTO的飽和程度不深,接近于臨界飽和,這樣為門極控制關(guān)斷提供了有利條件；3)多元集成結(jié)構(gòu)使每個GTO元陰極面積很小, 門極和陰極間的距離大為縮 短,使得P2極區(qū)所謂的橫向電阻很小, 從而使從門極抽出較大的電流成為可 能。1212115. 12105. 1211211211010、交流調(diào)壓電路與交流調(diào)功電路的相同、不同點有哪些？如何控制？各、交流調(diào)壓電路與交流調(diào)功電路的相同、不同點有哪些？如何控制？各 應(yīng)用在什么場合？應(yīng)用在什么場合？答：交流

13、調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路的電路形式完全相同，二者的區(qū)別在于控制方式不同。 交流調(diào)壓電路是在交流電源的每個周期通過改變相位角對輸出電壓波形進(jìn)行控制。而交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源接通幾個整周波，再斷開幾個整周波，通過改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。 交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制（如調(diào)光臺燈和舞臺燈光控制）及異步電動機(jī)的軟起動，也用于異步電動機(jī)調(diào)速。在供用電系統(tǒng)中，還常用于對無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。此外，在高電壓小電流或低電壓大電流直流電源中，也常采用交流調(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。如采用晶閘管相控整流電路，高電壓小電流可控直流電源就需要很多晶閘管串聯(lián)；同樣，低電壓大電流直

14、流電源需要很多晶閘管并聯(lián)。 1111、逆變電路換流方式有幾種？如何實現(xiàn)換流？晶閘管電路適用嗎？、逆變電路換流方式有幾種？如何實現(xiàn)換流？晶閘管電路適用嗎？ 答：換流方式有4種：器件換流：利用全控器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。全控型器件采用此換流方式。電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)提供換流電壓，只要把負(fù)的電網(wǎng)電壓加在欲換流的器件上即可。負(fù)載換流：由負(fù)載提供換流電壓，當(dāng)負(fù)載為電容性負(fù)載即負(fù)載電流超前于負(fù)載電壓時，可實現(xiàn)負(fù)載換流。強(qiáng)迫換流：設(shè)置附加換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反向電壓換流稱為強(qiáng)迫換流。通常是利用附加電容上所儲存的能量實現(xiàn)，也稱電容換流。 晶閘管電路不能采用器件換流，根據(jù)電路形式的不同采用電網(wǎng)換流、

15、負(fù)載換流和強(qiáng)迫換流3種方式。12、三相電壓型橋式逆變電路，其基本工作方式、特點、方法有哪些？、三相電壓型橋式逆變電路，其基本工作方式、特點、方法有哪些？答：基本工作方式：每橋臂導(dǎo)電180，同一相上下兩臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角度差120。任一瞬間有三個橋臂同時導(dǎo)通。每次換流都是在同一相上下兩臂之間進(jìn)行，也稱為縱向換流。 橋臂1、3、5的電流相加可得直流側(cè)電流id的波形，id每60脈動一次，直流電壓基本無脈動，因此逆變器從交流側(cè)向直流側(cè)傳送的功率是脈動的，這是電壓型逆變電路的一個特點。為了防止同一相上下兩橋臂的開關(guān)器件同時導(dǎo)通而引起直流側(cè)電源短路，應(yīng)采取“先斷后通”的方法。 1313、電流型逆

16、變電路的概念和主要特點是什么？、電流型逆變電路的概念和主要特點是什么？答：直流側(cè)是電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路。其主要特點是： 直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。 電路中開關(guān)器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此交流側(cè)輸出電流為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時需要提供無功功率，直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用。因為反饋無功能量時直流電流并不反向，因此不必像電壓型逆變電路那樣，要給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管。 1414、何為雙、何為雙PWMPWM電路？其優(yōu)點是什么？電路？其優(yōu)點

17、是什么？答：雙PWM電路中，整流電路和逆變電路都采用PWM控制， 可以使電路的輸入輸出電流均為正弦波，輸入功率因數(shù)高，中間直流電路的電壓可調(diào)。當(dāng)負(fù)載為電動機(jī)時，可工作在電動運行狀態(tài)，也可工作在再生制動狀態(tài)；通過改變輸出交流電壓的相序可使電動機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。因此，可實現(xiàn)電動機(jī)四象限運行。1 1、在升壓斬波電路中，已知、在升壓斬波電路中，已知E E=50V=50V，L L值和值和C C值極大，值極大，R R=20=20，采用脈寬調(diào)制，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)控制方式，當(dāng)T T=40s=40s，t tonon=25s=25s時，計算輸出電壓平均值時，計算輸出電壓平均值U Uo o，輸出電流，輸出電流平

18、均值平均值I Io o。 解：輸出電壓平均值為：3 tTUoffo輸出電流平均值為：667. 6203 .133RUIoo三、分析計算題三、分析計算題 2 2、在降壓斬波電路中，已知、在降壓斬波電路中，已知E E=200V=200V，R R=10=10，L L值極大，值極大，E EM M=30V=30V，采用脈寬，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)調(diào)制控制方式，當(dāng)T T=50s,t=50s,tonon=20s,=20s,計算輸出電壓平均值計算輸出電壓平均值U Uo o，輸出電流平，輸出電流平均值均值I Io o。 解：由于L值極大，故負(fù)載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為輸出電流平

19、均值為 3 3、三相全控橋變流器，反電動勢阻感負(fù)載，、三相全控橋變流器，反電動勢阻感負(fù)載，R=1,L=,UR=1,L=,U2 2=220V=220V ，L Lb b=1mH=1mH，當(dāng)當(dāng)E Em m= =400V, =60400V, =60時，求時，求U Ud d、I Id d與與 的數(shù)值，此時送回電網(wǎng)的有功功率的數(shù)值，此時送回電網(wǎng)的有功功率是多少？是多少？ 解：由題意可列出如下3個等式：ddUUU)cos(34. 22dBdIXU3REUIMdd)(聯(lián)立求解，可得 )(3 .29033)cos(34. 22VXREXRUUBMBd)(7 .109AId由下式可計算換流重疊角：1279. 06

20、2)cos(cos2UXIBd6279. 0)120cos(90. 812090.128送回電網(wǎng)的有功功率為：)(85.3117 .1097 .10940022KWRIIEPddM4 4、工頻半周期的、工頻半周期的SPWMSPWM波形，脈沖數(shù)為波形，脈沖數(shù)為5 5，脈沖幅值為相應(yīng)正弦波幅值的，脈沖幅值為相應(yīng)正弦波幅值的2 2倍，倍，試按面積等效原理來計算各脈沖的寬度。試按面積等效原理來計算各脈沖的寬度。解：將各脈沖的寬度用i (i=1,2,3,4,5,)表示，根據(jù)面積等效原理可得msradtUtUmm3040. 009549. 02cos2sin50501msradtUtUmm7958. 02

21、500. 02cos2sin5255252msradtUtUmm9836. 03090. 02cos2sin535253523msradUtUmm7958. 02500. 02sin254534msradUtUmm3040. 00955. 02sin15455 5、圖示三相電壓型橋式逆變電路，先畫出、圖示三相電壓型橋式逆變電路，先畫出U Uunun、U Uvnvn、U Uwnwn的波形，然后的波形，然后畫出畫出U Uuvuv 、U Unnnn、U Uunun 的波形并列出相應(yīng)的的波形并列出相應(yīng)的3 3個計算式。個計算式。Uuv Uuv Uun Uvn Uun Uvn Uun Uun Uun U

22、nn Uun Unn Unn Unn (Uun(Uun UvnUvnUwn)/3 Uwn)/3 解：6 6、一單相交流調(diào)壓器，電源為工頻、一單相交流調(diào)壓器，電源為工頻220V220V，阻感串連作為負(fù)載，其中，阻感串連作為負(fù)載，其中R=0.5R=0.5，L=2mHL=2mH。試求：。試求：開通角的變化范圍；開通角的變化范圍；負(fù)載電流的最大有效值；負(fù)載電流的最大有效值；最大輸出最大輸出功率及此時電源側(cè)的功率因數(shù)。功率及此時電源側(cè)的功率因數(shù)。 解：負(fù)載阻抗角為： 49.5189864. 05 . 0102502arctanarctan3RL開通角的變化范圍為：89864. 0當(dāng) 輸出電壓為正弦波，為最大值，負(fù)載電流最大有效值，輸出功率最大：負(fù)載電流為：最大輸出功