電力電子技術(shù)期末考試試題及答案

電力電子技術(shù)試題

第1章電力電子器件

1.電力電子器件一般工作在開關(guān)一狀態(tài)。

上在通常情況下，電力電子器件功率損耗主要為一通態(tài)損耗,而當器件開關(guān)頻率較高

時，功率損耗主要為—開關(guān)損耗―。

江電力電子器件組成的系統(tǒng)，一般由一控制電路一、.驅(qū)動電路、—主電路.三部分組

成，由于電路中存在電壓和電流的過沖，往往需添加.保護電路一。

生按內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參與導電的情況，電力電子器件可分為單極型器件

_、雙極型器件、復合型器件三類。

5.電力二極管的工作特性可概括為.承受正向電壓導通，承受反相電壓截止

6.電力二極管的主要類型有—普通二極管、—快恢復二極管一、肖特基二極管

7.肖特基二極管的開關(guān)損耗.小于一快恢復二極管的開關(guān)損耗。

昆晶閘管的基本工作特性可概括為正向電壓門極有觸發(fā)則導通、反向電壓則截止

_O

三對同一晶閘管，維持電流晶與擎住電流IL在數(shù)值大小上有IL大于—IHo

竺^晶閘管斷態(tài)不重復電壓UDSM與轉(zhuǎn)折電壓Ubo數(shù)值大小上應為，UDSM一大于Ubo。

11.逆導晶閘管是將一二極管一與晶閘管一反并聯(lián).（如何連接）在同一管芯上的功率集成

器件。

的一多元集成.結(jié)構(gòu)是為了便于實現(xiàn)門極控制關(guān)斷而設計的。

的漏極伏安特性中的三個區(qū)域與GTR共發(fā)射極接法時的輸出特性中的三個區(qū)域有對應關(guān)

系，其中前者的截止區(qū)對應后者的一截止區(qū)、前者的飽和區(qū)對應后者的一放大區(qū)、前

者的非飽和區(qū)對應后者的飽和區(qū).。

型電力MOSFET的通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù)。

的開啟電壓UGE（th）隨溫度升高而一略有下降開關(guān)速度—小于—電力MOSFET。

此按照驅(qū)動電路加在電力電子器件控制端和公共端之間的性質(zhì)，可將電力電子器件分

為一電壓驅(qū)動型和電流驅(qū)動型.兩類。

的通態(tài)壓降在1/2或1/3額定電流以下區(qū)段具有負溫度系數(shù),在1/2或1/3額定

電流以上區(qū)段具有正溫度系數(shù)。

叁在如下器件：電力二極管（PowerDiode）、晶閘管（SCR）、門極可關(guān)斷晶閘管

（GTO）、電力晶體管（GTR）、電力場效應管（電力MOSFET）、絕緣柵雙極型晶體管

（IGBT）中，屬于不可控器件的是一電力二極管,屬于半控型器件的是晶閘管,屬

于全控型器件的是.GTO、GTR、電力MOSFET、IGBT.；屬于單極型電力電子器件的

有一電力MOSFET,屬于雙極型器件的有一電力二極管、晶閘管、GTO、GTR,屬于復

合型電力電子器件得有IGBT；在可控的器件中，容量最大的是晶閘管」工作頻

率最高的是一電力MOSFET,屬于電壓驅(qū)動的是電力MOSFET、IGBT屬于電流驅(qū)動的

是—晶閘管、GTO、GTR一。

第2章整流電路

1.電阻負載的特點是電壓和電流成正比□■波形相同，在單相半波可控整流電阻性

負載電路中，晶閘管控制角a的最大移相范圍是0-180“。

2.阻感負載的特點是流過電感的電流不能突變,在單相半波可控整流帶阻感

負載并聯(lián)續(xù)流二極管的電路中，晶閘管控制角a的最大移相范圍是0-180“，其承受的

最大正反向電壓均為續(xù)流二極管承受的最大反向電壓為@7,（設U,為相電壓有

效值）。

衛(wèi)單相橋式全控整流電路中，帶純電阻負載時，a角移相范圍為0-180。，

單個晶閘管所承受的最大正向電壓和反向電壓分別為@/,/2和回,；帶阻感負載時，

a角移相范圍為0-90“單個晶閘管所承受的最大正向電壓和反向電壓分別為質(zhì)/,

和燧〃,；帶反電動勢負載時，欲使電阻上的電流不出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象，可在主電路中直流

輸出側(cè)串聯(lián)一個平波電抗器。

公單相全控橋反電動勢負載電路中，當控制角a大于不導電角時，晶閘管的

導通角=n-a-；當控制角小于不導電角時，晶閘管的導通角=?-2。

衛(wèi)電阻性負載三相半波可控整流電路中，晶閘管所承受的最大正向電壓UFm等于

3U，晶閘管控制角a的最大移相范圍是0-150.，,使負載電流連續(xù)的條件為

2---------------------

a<30。Q2為相電壓有效值）o

或三相半波可控整流電路中的三個晶閘管的觸發(fā)脈沖相位按相序依次互差J20

當它帶阻感負載時，的移相范圍為0-90..o

二三相橋式全控整流電路帶電阻負載工作中，共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對

應的是.最高—的相電壓,而共陽極組中處于導通的晶閘管對應的是一最低—的相電壓;

這種電路角的移相范圍是0-120。u波形連續(xù)的條件是aw60“。

8.對于三相半波可控整流電路，換相重迭角的影響，將使用輸出電壓平均值

匕電容濾波單相不可控整流帶電阻負載電路中，空載時，輸出電壓為/

隨負載加重Ud逐漸趨近于U，通常設計時，應取RC與，此時輸出電壓為Ud^（U為相

12

電壓有效值，T為交流電源的周期）。

也電容濾波三相不可控整流帶電阻負載電路中，電流id斷續(xù)和連續(xù)的臨界

條件是_coRC=電路中的二極管承受的最大反向電壓為_而J2。

丑_實際工作中，整流電路輸出的電壓是周期性的非正弦函數(shù)，當從0°?90°

變化時，整流輸出的電壓ud的諧波幅值隨的增大而增大」當從90°~180°變化

時，整流輸出的電壓ud的諧波幅值隨的增大而減小。

區(qū)逆變電路中，當交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)時，這種電路稱為有源逆變一,欲實現(xiàn)

有源逆變，只能采用一全控電路;對于單相全波電路，當控制角0它時，電路工作在

一整流狀態(tài);時，電路工作在一逆變一狀態(tài)。

生在整流電路中，能夠?qū)崿F(xiàn)有源逆變的有.單一全波、相橋式整流電路.

等（可控整流電路均可）,其工作在有源逆變狀態(tài)的條件是有直流電動勢，其極性和

晶閘管導通方向一致，其值大于變流器直流側(cè)平均電壓和晶閘管的控制角＞90°,使

輸出平均電壓U為負值。

里晶閘管直流電動機系統(tǒng)工作于整流狀態(tài)，當電流連續(xù)時，電動機的機械特

性為一組一平行的直線,當電流斷續(xù)時，電動機的理想空載轉(zhuǎn)速將.抬高一,隨的增加，

進入斷續(xù)區(qū)的電流力「大」

區(qū)直流可逆電力拖動系統(tǒng)中電動機可以實現(xiàn)四象限運行，當其處于第一象限

時，電動機作一電動—運行,電動機一正—轉(zhuǎn),正組橋工作在一整流狀態(tài);當其處于第四

象限時，電動機做.發(fā)電一運行,電動機一反轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),—正.組橋工作在逆變狀態(tài)。

巫大、中功率的變流器廣泛應用的是一晶體管—觸發(fā)電路,同步信號為鋸齒波

的觸發(fā)電路，可分為三個基本環(huán)節(jié)，即脈沖的形成與放大、鋸齒波的形成與脈沖移

相和同步環(huán)節(jié)」

第3章直流斬波電路

1.直流斬波電路完成得是直流到直流的變換。

2.直流斬波電路中最基本的兩種電路是一降壓斬波電路和一升壓斬波電路

二斬波電路有三種控制方式：.脈沖寬度調(diào)制（PWM）、一頻率調(diào)制和（ton和T

都可調(diào)，改變占空比）混合型。

4.升壓斬波電路的典型應用有直流電動機傳動和單相功率因數(shù)校正一等。

上升降壓斬波電路呈現(xiàn)升壓狀態(tài)的條件為-0.5<a<1（a為導通比）一。

斬波電路電壓的輸入輸出關(guān)系相同的有升壓斬波電路、Sepic斬波電路和

_Zeta斬波電路一。

斬波電路和Zeta斬波電路具有相同的輸入輸出關(guān)系，所不同的是：Sepic斬

波電路的電源電流和負載電流均連續(xù)，.Zeta斬波電路.的輸入、輸出電流均是斷續(xù)

的，但兩種電路輸出的電壓都為—正極性的。

生斬波電路用于拖動直流電動機時，降壓斬波電路能使電動機工作于第1

象限，升壓斬波電路能使電動機工作于第2—象限,一電流可逆斬波電路能使電動機工

作于第1和第2象限。

匕橋式可逆斬波電路用于拖動直流電動機時，可使電動機工作于第」、2、3、

匕象限。

吆復合斬波電路中，電流可逆斬波電路可看作一個.升壓一斬波電路和一個—

降壓一斬波電路的組合;多相多重斬波電路中，3相3重斬波電路相當于3個—基本—斬

波電路并聯(lián)。

第4章交流一交流電力變換電路

L改變頻率的電路稱為變頻電路，變頻電路有交交變頻電路和交直交變頻一電路

兩種形式，前者又稱為直接變頻電路，后者也稱為間接變頻電路。

乙單相調(diào)壓電路帶電阻負載，其導通控制角的移相范圍為0T80L,隨的增大，

Uo降低功率因數(shù)一降低

衛(wèi)單相交流調(diào)壓電路帶阻感負載，當控制角V（=arctan（L/R））時,VT1的導通

時間逐漸縮短,VT2的導通時間逐漸延長」

生根據(jù)三相聯(lián)接形式的不同，三相交流調(diào)壓電路具有多種形式，TCR屬于支路

控制三角形.聯(lián)結(jié)方式,TCR的控制角的移相范圍為一90T80'」線電流中所含諧波的次

數(shù)為一6k±1一。

匹晶閘管投切電容器選擇晶閘管投入時刻的原則是：該時刻交流電源電壓應

和電容器預先充電電壓相等。

6.把電網(wǎng)頻率的交流電直接變換成可調(diào)頻率的交流電的變流電路稱為

頻電路

巳單相交交變頻電路帶阻感負載時，哪組變流電路工作是由輸出電流的方向

決定的，交流電路工作在整流還是逆變狀態(tài)是根據(jù)輸出電流方向和輸出電壓方向是否

相同決定的。

江當采用6脈波三相橋式電路且電網(wǎng)頻率為50Hz時，單相交交變頻電路的輸

出上限頻率約為20Hz。

匕三相交交變頻電路主要有兩種接線方式，即一公共交流母線進線方式和輸

出星形聯(lián)結(jié)方式，其中主要用于中等容量的交流調(diào)速系統(tǒng)是公共交流母線進線方式

O

"矩陣式變頻電路是近年來出現(xiàn)的一種新穎的變頻電路。它采用的開關(guān)器件

是.全控一器件;控制方式是一斬控方式—。

1、請在空格內(nèi)標出下面元件的簡稱：電力晶體管GTR；可關(guān)斷晶閘管

GTO；功率場效應晶體管MOSFET；絕緣柵雙極型晶體管IGBT；

IGBT是MOSFET和GTR的復合管。

2、晶閘管對觸發(fā)脈沖的要求是要有足夠的驅(qū)動功率、觸發(fā)脈沖前沿要陡幅值要高

和觸發(fā)脈沖震與晶閘管陽極電壓同步O

3、多個晶閘管相并聯(lián)時必須考慮均流的問題,解決的方法是串專用均流電抗

器。o

4、在電流型逆變器中，輸出電壓波形為正弦波波,輸出電流波形為方波。

5,型號為KS100-8的元件表示雙向晶閘管晶閘管、它的額定電壓為800V

伏、額定有效電流為100A安。

6、180°導電型三相橋式逆變電路，晶閘管換相是在一同?橋臂上的上、下二個元

件之間進行；而120。導電型三相橋式逆變電路，晶閘管換相是在.不同橋臂上的元件

之間進行的。

7、當溫度降低時，晶閘管的觸發(fā)電流會增加、、正反向漏電流會下

降、;當溫度升高時，晶閘管的觸發(fā)電流會下降、、正反向漏電流會

增加。

8、在有環(huán)流逆變系統(tǒng)中，環(huán)流指的是只流經(jīng)兩組變流器之間而不流經(jīng)負載

的電流。環(huán)流可在電路中加電抗器來限制。為了減小環(huán)流一般采用控制角a

二B的工作方式。

9、常用的過電流保護措施有快速熔斷器、串進線電抗器、接入直流快速

開關(guān)、控制快速移相使輸出電壓下降。(寫出四種即可)

10、逆變器按直流側(cè)提供的電源的性質(zhì)來分，可分為電壓型型逆變器和電流型

型逆變器，電壓型逆變器直流側(cè)是電壓源，通常由可控整流輸出在最靠近逆變橋側(cè)

用電容器進行濾波,電壓型三相橋式逆變電路的換流是在橋路的本橋

元件之間換流,每只晶閘管導電的角度是180。度;而電流型逆變器

直流側(cè)是電流源，通常由可控整流輸出在最靠近逆變橋側(cè)是用電感濾波,電流

型三相橋式逆變電路換流是在異橋元件之間元件之間換流,每只晶閘管導電

的角度是120。度。

11、直流斬波電路按照輸入電壓與輸出電壓的高低變化來分類有降壓斬波電路;

升壓斬波電路;升降壓斬波電路。

12、由晶閘管構(gòu)成的逆變器換流方式有負載換流和強迫換流。

13、按逆變后能量饋送去向不同來分類，電力電子元件構(gòu)成的逆變器可分為有源逆

變器與無源逆變器兩大類。

14、有一晶閘管的型號為KK200-9,請說明KK快速晶閘管；200表示表示

200A,9表示900V。

15、單結(jié)晶體管產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖是尖脈沖脈沖；主要用于驅(qū)動小功

率的晶閘管；鋸齒波同步觸發(fā)電路產(chǎn)生的脈沖為強觸發(fā)脈沖脈沖;可以

觸發(fā)大功率的晶閘管。

17、為了減小變流電路的開、關(guān)損耗，通常讓元件工作在軟開關(guān)狀態(tài)，軟開關(guān)電路種類

很多，但歸納起來可分為零電流開關(guān)與零電壓開關(guān)兩大類。

18、直流斬波電路在改變負載的直流電壓時，常用的控制方式有等頻調(diào)寬控制；等寬

調(diào)頻控制；脈寬與頻率同時控制三種。

19、由波形系數(shù)可知，晶閘管在額定情況下的有效值電流為I等于倍I,如

Tn--------------------T(AV)

果I=100安培，則它允許的有效電流為157安培。通常在選擇晶閘管時

T(AV)---------------------------------

還要留出一2倍的裕量。

20、通常變流電路實現(xiàn)換流的方式有器件換流，電網(wǎng)換流，負載換流，強迫換流四

種。

21、在單相交流調(diào)壓電路中，負載為電阻性時移相范圍是0->兀,負載是阻感性時移相

范圍是___<p->K。

22、在電力晶閘管電路中，常用的過電壓保護有避雷器；阻容吸收；硒堆；壓敏電

阻；整流式近容吸收等幾種o

23、。晶閘管的維持電流I是指在溫40度以下溫度條件下，門極斷開時，晶閘管從

H---------------------------------------

較大通態(tài)電流下降到剛好能保持導通所必須的最小陽極電流。

25、普通晶閘管的圖形符號是，三個電極分別是陽極A,陰極

K和門極G晶閘管的導通條件是陽極加正電壓，陰極接負電壓，門極接正向

-電--壓--形--成--了--足--夠--門--極--電--流--時--晶--閘--管--導--通--；-關(guān)斷條件是-當--晶--閘--管--陽--極--電--流--小--于--維--持--電--流--I

時，導通的晶閘管關(guān)斷。

27、絕緣柵雙極型晶體管是以電力場效應晶體管柵極；作為柵極,以以電力晶體管

集電極和發(fā)射極復合而成O

28、在電力晶閘管電路中，常用的過電流保護有快速熔斷器；電路串電抗器；過

流時快速移相；直流快速開關(guān)；等幾種?

29、晶閘管的換相重疊角與電路的觸發(fā)角a；變壓器漏抗X；平均電流I；電源相電

1.1

壓U。等到參數(shù)有關(guān)。

31、單相全波可控整流電路中，晶閘管承受的最大反向電壓為回。三相半波可控整

2

流電路中，晶閘管承受的最大反向電壓為血7,。（電源相電壓為U?）

32、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，一是用大于

60。小小120。的寬脈沖，觸發(fā);二是用脈沖前沿相差60o的雙窄脈沖

觸發(fā)。

35、帶平衡電抗器的雙反星形電路，變壓器繞組同時有兩相相導電;晶閘管每隔

60度換一次流,每只晶閘管導通120度,變壓器同一鐵心柱上的兩個繞組

同名端相反，所以以兩繞組的電流方向也相反，因此變壓器的鐵

心不會被磁化

36、三相橋式全控整流電路是由一組共陰極三只晶閘管和一組共陽極的

三只晶閘管串聯(lián)后構(gòu)成的，晶閘管的換相是在同一組內(nèi)的元件進行的。每隔

60度換一次相,在電流連續(xù)時每只晶閘管導通120度。要使電路工作正

常，必須任何時刻要有兩只晶閘管同時導通,,一個是共陰極

的，另一個是共陽極的元件,且要求不是不在共-橋臂上的兩

個元件。

37、從晶閘管開始承受正向電壓起到晶閘管導通之間的電角度稱為角，用

g表示。

38、一般操作引起的過電壓都是瞬時尖峰電壓，經(jīng)常使用的保護方法是阻容保護、

而對于能量較大的過電壓，還需要設置非線性電阻保護，目前常用的方法有&

敏電阻和硒堆。

39、交流零觸發(fā)開關(guān)電路就是利用過零觸發(fā)方式來控制晶閘管導通與關(guān)斷的。

40、型號為KS為0-8的元件表示雙向晶閘管管、它的額定電壓為800V、

伏、額定電流為100A安。

41、實現(xiàn)有源逆為的條件為要有一個直流逆變電源，它的極性方向與晶閘管的導通方

向一致，其幅極應稍大于逆變橋直流側(cè)輸出的平均電壓；逆變橋必須工作在8<90。（即

a〉90o）區(qū)間，使輸出電壓極性與整流時相反，才能把直流能量逆變成交流能量反送到

交流電網(wǎng)。

42、在由兩組反并聯(lián)變流裝置組成的直流電機的四象限運行系統(tǒng)中，兩組變流裝置分別

工作在正組整流狀態(tài)、逆變狀態(tài)、反組整流狀態(tài),逆變狀態(tài)。

43、有源逆變指的是把直流能量轉(zhuǎn)變成交流能量后送給電網(wǎng)的裝置。

44、給晶閘管陽極加上一定的正向電壓;在門極加上正向門極電壓，

并形成足夠的門極觸發(fā)電流,晶閘管才能導通。

45、當負載為大電感負載，如不加續(xù)流二極管時，在電路中出現(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失時單相橋

式半控整流橋,與三相橋式半控整流橋電路會出現(xiàn)失控現(xiàn)象。

46、三相半波可控整流電路，輸出到負載的平均電壓波形脈動頻率為150H；而

------------------------------Z

三相全控橋整流電路，輸出到負載的平均電壓波形脈動頻率為300H；這

---------------------------------------Z

說明三相橋式全控整流橋電路的紋波系數(shù)比三相半波可控流電路

電路要小。

47、造成逆變失敗的原因有逆變橋晶閘管或元件損壞，供電電源缺相，逆變角太小,

觸發(fā)脈沖丟失或未按時到達，等幾種o

48、晶閘管在觸發(fā)開通過程中，當陽極電流小于掣住電流之前,如去掉觸發(fā)脈沖

脈沖，晶閘管又會關(guān)斷。

49、對三相橋式全控變流電路實施觸發(fā)時，如采用單寬脈沖觸發(fā)，單寬脈沖的寬度一般

取90。度較合適;如采用雙窄脈沖觸發(fā)時，雙窄脈沖的間隔應為60。度。

50、三相半波可控整流電路電阻性負載時，電路的移相范圍0。-150。，三相全控橋

電阻性負載時，電路的移相范圍0o—120o,三相半控橋電阻性負載時，電路

的移相范圍0。~150。

51、鋸齒波觸發(fā)電路的主要環(huán)節(jié)是由同步環(huán)節(jié)；鋸齒波形成；脈沖形成；整形放

大；強觸發(fā)及輸出環(huán)節(jié)組成o

電力電子技術(shù)問答分析題

1、晶閘管兩端并聯(lián)R、C吸收回路的主要作用有哪些其中電阻R的作用是什么

R、C回路的作用是：吸收晶閘管瞬間過電壓，限制電流上升率，動態(tài)均壓作用。R的作

用為：使L、C形成阻尼振蕩，不會產(chǎn)生振蕩過電壓，減小晶閘管的開通電流上升率，

降低開通損耗。~

2、實現(xiàn)有源逆變必須滿足哪兩個必不可少的條件

直流側(cè)必需外接與直流電流Id同方向的直流電源E,其數(shù)值要稍大于逆變器輸出平均電

壓Ud,才能提供逆變能量。

逆變器必需工作在8〈90。(a>90o)區(qū)域，使Ud<0,才能把直流功率逆變?yōu)榻涣鞴?/p>

率返送電網(wǎng)。

3、晶閘管觸發(fā)的觸發(fā)脈沖要滿足哪幾項基本要求

A:觸發(fā)信號應有足夠的功率。

-B觸發(fā)脈沖應有?定的寬度，脈沖前沿盡可能陡，使元件在觸發(fā)導通后，陽極電流能

迅速上升超過掣住電流而維持導通。

C：觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。

4、控制角

a=90o時,VT1電壓

u、與內(nèi)的電壓波

VT1

形圖。

6、什么是逆變失敗逆變失敗后有什么后果形成的原因是什么

逆變失敗指的是：逆變過程中因某種原因使換流失敗，該關(guān)斷的器件末關(guān)斷，該導通的

―器件末導通。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

失敗后果是嚴重的，會在逆變橋與逆變電源之間產(chǎn)生強大的環(huán)流，損壞開關(guān)器祖-

產(chǎn)生逆變失敗的原因：-是逆變角太??；二是出現(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失；三是生電麗而

損壞；四是電源缺相等。

8、指出下圖中①?⑦各保護元件及VD、Ld的名稱和作用。

①星形接法的硒堆過電壓保護；②三角形接法的阻容過電壓保護；

③橋臂上的快速熔斷器過電流保護；④晶閘管的并聯(lián)阻容過電東式護；

⑤橋臂上的晶閘管串電感抑制電流上升率保護；⑥直流側(cè)的壓敏電阻過電壓保護；

⑦直流回路上過電流快速開關(guān)保護；VD是電感性負載的續(xù)流二極管；

L是電動機回路的平波電抗器;一

互為使晶閘管變流裝置正常工作,觸發(fā)電路必須滿足什么要求

A、觸發(fā)電路必須有足夠的輸出功率；B、觸發(fā)脈沖必須與主回路電源電壓保持同

步；C、觸發(fā)脈沖要有一定的寬度，且脈沖前沿要陡；D、觸發(fā)脈沖的移相范圍應能滿足

主電路的要求:

10、下圖為--單相交流調(diào)壓電路，試分析當開關(guān)Q置于位置

1、2、3時，電路的工作情況并畫出開關(guān)置于不同位置

時，負載上得到的電壓波形。

Q置于位置1：雙向晶閘管得不到觸發(fā)信號，不能導通，負載

上無電壓。

殖于位置2：正半周，雙向晶閘管1+觸發(fā)方式導

通。負半周，由于二極管VD反偏，雙向晶閘管得不到

觸發(fā)信號，不能導通，負載上得到半波整流電壓。

Q置于位置3：正半周，雙向晶閘管1+觸發(fā)方式導通。負半周，雙向晶閘管HI-觸

發(fā)方式導通，負載上得到近似單相交流電壓。

1k在下面兩圖中，一個工作在整流電動機狀態(tài)，另一個工作在逆變發(fā)電機狀態(tài)。

(1)、標出U、E及i的方向。

dDd

(2)、說明E與U的大小關(guān)系。

d

(3)、當a與B的最小值均為30度時，控制角a的移向范圍為多少

整流電動機狀態(tài)：電流方向從上到下，電壓方向上正上負，反電勢E方向上正卜負，Ud

―大于E,控制角的移相范圍0°~90°。

逆變發(fā)電機狀態(tài)：電流方向從上到卜，電壓Ud方向上負下正，發(fā)電機電勢E方向

上負下正，Ud小于E,控制角的移相范圍90°'150。。

一、填空

1、請在正確的空格內(nèi)標出下面元件的簡稱：

電力晶體管迎；可關(guān)斷晶閘管3；功率場效應晶體管MOSFET；絕緣柵雙極型晶體管

IGBT；IGBT是MOSFET和GTR的復合管。

2、晶閘管對觸發(fā)脈沖的要求是要有足夠的驅(qū)動功率、觸發(fā)脈沖前沿要陡幅值要高和觸

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)時必須考慮的問題，解決的方法是串專用均流電抗器。

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的元件表示雙向晶閘管晶閘管、它的額定電壓為800V伏、額定有

效電流為100A。

6、180°導電型三相橋式逆變電路，晶閘管換相是在同?橋臂上的上、下二個元件之

間進行；而120。導電型三相橋式逆變電路，晶閘管換相是在不同橋臂上的元件之間進

行的。

7、當溫度降低時，晶閘管的觸發(fā)電流會增加、正反向漏電流會下降;當溫度升高時，

晶閘管的觸發(fā)電流會上正反向漏電流會增加。

2、由晶閘管構(gòu)成的逆變器換流方式有負載換流和強迫（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)成的逆變器可分為直遮_逆變器

與無源逆變器兩大類。

4、有一晶閘管的型號為KK200—9,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)生的觸發(fā)脈沖是尖脈沖脈沖;主要用于驅(qū)動小功率的晶閘管;鋸

齒波同步觸發(fā)電路產(chǎn)生的脈沖為強觸發(fā)脈沖脈沖;可以觸發(fā)左功率的晶閘管。

1、普通晶閘管的圖形符號彘'、"鯉個電極分別是陽極A,陰極K和門極G晶閘

管的導通條件是陽極加正電雷〕物極接負電壓，門極接正向電壓形成了足夠門極電流時

品閘管與通;關(guān)斷條件是當晶閘管陽極電流小于維持電流I時,導通的晶閘管關(guān)斷。

2、可關(guān)斷晶閘管的圖形符號是」電力場效應晶體管的圖形符號是二J氣,J1

絕緣柵雙極晶體管的圖形符號是」電力晶體管的圖形符號是_；'V；匚三7|飛

GTOrosin工頷m

3、單相交流調(diào)壓在電阻性負載電路的移相范圍在電二幽_變化，在阻感性負載時落

相范圍在＜p—180。變化。

4、變流電路的換流方式有器件換流、電網(wǎng)換流、負載換流、強迫換流等四種。

5、提高變流置的功率因數(shù)的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、設置補償電容。

7、在電力晶閘管電路中，常用的過電流保護有快速熔斷器；電路串電抗器；過流時

快速移相；和直流快速開關(guān)等幾種。

8、晶閘管的換相重疊角與電路的-觸--發(fā)--角---a、變壓器漏抗X'!，—、平均電流IL、-電--源--相--電-

壓U等參數(shù)有關(guān)。

2、單相全波可控整流電路中，晶閘管承受的最大反向電壓為空0。三相半波可控整

流電路中，晶閘管承受的最大反向電壓為、后U。（電源相電壓為U）

----y—2

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，一是用大于60。

小于120。的寬脈沖觸發(fā);二是用脈沖前沿相差60。的雙窄脈沖觸發(fā)。

4、在同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路中，鋸齒波底寬可達240。度;實際移相才能達吐

180o度o

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。

8、逆變器環(huán)流指的是只流經(jīng)兩組反并聯(lián)的逆變橋、而不流經(jīng)負載的電流,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是以電力場效應晶體管柵極為柵極作為柵極,以以電力晶體

管集電極和發(fā)射極作為發(fā)射極與集電極復合而成。

1、晶閘管的圖形符號是中，三個電極分別是陽極A、陰極K、和門極G,雙向晶閘

_LZ:

管的圖形符號是丁，它的三個極分是第一陽極T1、第二陽極T2、和門極形

4、從晶閘管開始承受正向電壓起到晶閘管導通之間的電角度稱為拴曳［角，用J表示。

5、同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路鋸齒波底寬可達"％度；正弦波觸發(fā)電路的理想移相

范圍可達180。度,實際移相范圍只有150o。

6、一般操作過電壓都是瞬時引起的尖峰電壓，經(jīng)常使用的保護方法是阻容保護而對于

能量較大的過電壓，還需要設置非線性電阻保護，目前常用的方法有壓敏電阻和硒

也。

7、交流零觸發(fā)開關(guān)電路就是利用這量”方式來控制晶閘管導通與關(guān)斷的。

四、問答分析題

1、在晶閘管兩端并聯(lián)R、C吸收回路的主要作用有哪些其中電阻R的作用是什么

答：（1）R、C回路的作用是：吸收晶閘管瞬間過電壓，限制電流上升率，

動態(tài)均壓作用。

（2）R的作用為：使L、C形成阻尼振蕩，不會產(chǎn)生振

蕩過電壓，減小晶閘管的開通電流上升率，降低開通損耗。、

3、由下面單結(jié)晶體管的觸發(fā)電路圖畫出各點波形。

答：

1、實現(xiàn)有源逆變必須滿足哪兩個必不可少的條件

答：（1）直流側(cè)必需外接與直流電流Id同方向的直流電源E,其數(shù)值要稍大于逆變器

輸出平均電壓Ud,才能提供逆變能量。

（2）逆變器必需工作在B<90o（a>90o）區(qū)域，使Ud<0,才能把直流功率逆變?yōu)?/p>

交流功率返送電網(wǎng)。

2、晶閘管觸發(fā)的觸發(fā)脈沖要滿足哪幾項基本要求

答：（1）觸發(fā)信號應有足夠的功率。

（2）觸發(fā)脈沖應有一定的寬度，脈沖前沿盡可能陡，使元件在觸發(fā)導通后，陽極電

流能迅速上升超過掣住電流而維持導通。

（3）觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。

2、PWM逆變電路的控制方法主要有哪幾種簡述異步調(diào)制與同步調(diào)制各有哪些優(yōu)點

答：（1）PWM逆變電路的常用控制方法有兩種，一是計算法；二是調(diào)制法。其中調(diào)制法

又可分為兩種，一是異步調(diào)制法；二是同步調(diào)制法。

（2）通常異步調(diào)制法是保持載波頻率不變，信號頻率根據(jù)需要而改變時，載波比是

變化的。優(yōu)點是：信號頻率較低時載波比較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，輸出較接近正弦

波。

（3）同步調(diào)制時，保持載波比為常數(shù)，并在變頻時使載波和信號波保持同步變化。

優(yōu)點是：信號波一周內(nèi)輸出的脈沖數(shù)是固定的，脈沖相位也是固定的，對稱性好。

3、什么是逆變失敗逆變失敗后有什么后果形成的原因是什么

答：（1）逆變失敗指的是：逆變過程中因某種原因使換流失敗，該關(guān)斷的器件末關(guān)

斷，該導通的器件末導通。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。

（2）逆變失敗后果是嚴重的，會在逆變橋與逆變電源之間產(chǎn)生強大的環(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?。欢浅霈F(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失；三是主電路

器件損壞；四是電源缺相等。

2、根據(jù)對輸出電壓平均值進行控制的方法不同，直流斬波電路可有哪三種控制方式并

簡述其控制原理。

答：(1)第一種調(diào)制方式為：保持開關(guān)周期不變，改變開關(guān)導通時間ton稱為脈寬調(diào)

制。簡稱“PWM”調(diào)制。

(2)第二種調(diào)制方式為：保持開關(guān)導通時間t不變，改變開關(guān)周期，稱為頻率調(diào)

on

制。簡稱為“PFM”調(diào)制。

(3)第三種調(diào)制方式為：同時改變周期T與導通時間ton。使占空比改變，稱為混

合調(diào)制。

3、電壓型逆變電路中反饋二極管的作用是什么

答：電壓型逆變器當交流側(cè)為阻感性負載時，需要向電源反饋無功功率。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

臂開關(guān)器件都反并聯(lián)了反饋二極管。

1、對晶閘管的觸發(fā)電路有哪些要求

答：為了讓晶閘管變流器準確無誤地工作要求觸發(fā)電路送出的觸發(fā)信號應有足夠大

的電壓和功率；門極正向偏壓愈小愈好；觸發(fā)脈沖的前沿要陡、寬度應滿足要求；要能

滿足主電路移相范圍的要求；觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓取得同步。

2、正確使用晶閘管應該注意哪些事項

答：由于晶閘管的過電流、過電壓承受能力比一般電機電器產(chǎn)品要小的多，使

用中除了要采取必要的過電流、過電壓等保護措施外，在選擇晶閘管額定電壓、電流時

還應留有足夠的安全余量。另外，使用中的晶閘管時還應嚴格遵守規(guī)定要求。此外，還

要定期對設備進行維護，如清除灰塵、擰緊接觸螺釘?shù)?。嚴禁用兆歐表檢查晶閘管的絕

緣情況。

3、晶閘管整流電路中的脈沖變壓器有什么作用

答：在晶閘管的觸發(fā)電路采用脈沖變壓器輸出，可降低脈沖電壓，增大輸出的

觸發(fā)電流，還可以使觸發(fā)電路與主電路在電氣上隔離，既安全又可防止干擾，而且還可

以通過脈沖變壓器多個二次繞組進行脈沖分配，達到同時觸發(fā)多個晶閘管的目地。

6、晶閘管的過電流保護常用哪幾種保護方式其中哪一種保護通常是用來作為“最

后一道保護”用

答：晶閘管的過電流保護常用快速熔斷器保護；過電流繼電器保護；限流與脈

沖移相保護和直流快速開關(guān)過電流保護等措施進行。其中快速熔斷器過電流保護通常是

用來作為“最后一道保護”用的。

五、計算題

1、指出下圖中①?⑦各保護元件及VD、Ld的名稱和作用。

解：

①星形接法的硒堆過電壓保護；

②三角形接法的阻容過電壓保護；

③橋臂上的快速熔斷器過電流保護；

④晶閘管的并聯(lián)阻容過電壓保護；

⑤橋臂上的晶閘管串電感抑制電流上升率保護；

⑥直流側(cè)的壓敏電阻過電壓保護；

⑦直流回路上過電流快速開關(guān)保護；

VD是電感性負載的續(xù)流二極管；

L是電動機回路的平波電抗器；

2、在下面兩圖中，一個工作在整流電動機狀態(tài)，另一個工作在逆變發(fā)電機狀態(tài)。

(1)、標出Ud、ED及id的方向。

(2)、說明E與U的大小關(guān)系。

\d

7、當a與B的最小值均為30度時，控制角a的移向范圍為多少

r

.太

L

逆變一發(fā)電機狀態(tài)

2、解：

整流電動機狀態(tài)：

電流方向從上到下，電壓方向上正下負，反電勢E方向上正下負，Ud大于E,控制

角的移相范圍0°~90°。

逆變發(fā)電機狀態(tài)：

電流方向從上到下，電壓Ud方向上負下正，發(fā)電機電勢E方向上負下正，Ud小于

E,控制角的移相范圍90°~150°。

3.單相橋式全控整流電路，U=100V,負載中R=2Q,L值極大，當a=3O。時，要

2

求：

（1）作出〃、i和i的波形；

dd2

（2）求整流輸出平均電壓U、平均電流/,變壓器二次電流有效值/；

dd2

解：（1）作圖。

（2）U=0.9Ucosa

d2

當a=30。時，

4.在圖1所示的降壓斬波電路中，已知E=200V,R=10。，L值極大，E=30丫。

M

（1）分析斬波電路的工作原理；（2）采用脈寬調(diào)制控制方式，當丁=50內(nèi)-,f=20閃

on

時，計算輸出電壓平均值U、輸出電流平均值UO

OO

解：（1）參考書上簡要說明。

（2）根據(jù)公式得

三、填空（每空1分，共30分）

1、請在空格內(nèi)標出下面元件的簡稱：電力晶體管GTR；可關(guān)斷晶閘管GTO；功率

場效應晶體管MOSFET；絕緣柵雙極型晶體管IGBT；IGBT是MOSFET和GTR的復合

管。

2、晶閘管對觸發(fā)脈沖的要求是要有足夠的驅(qū)動功率、觸發(fā)脈沖前沿要陡幅值要高

和觸發(fā)脈沖要與晶閘管陽極電壓同步。

3、多個晶閘管相并聯(lián)時必須考慮均流的問題,解決的方法是串專用均流電抗

魅

4、在電流型逆變器中，輸出電壓波形為正弦,輸出電流波形為方波。

5、型號為KS100-8的元件表示雙向晶閘管、它的額定電壓為800伏、額定有效電流為

100安。

6、180°導電型三相橋式逆變電路，晶閘管換相是在」司一橋臂上的上、下二個元件之

間進行；而120。導電型三相橋式逆變電路，晶閘管換相是在一不同橋臂上的元件之間進

行的。

7、當溫度降低時，晶閘管的觸發(fā)電流會增加、正反向漏電流會下降;當溫度升高

時，晶閘管的觸發(fā)電流會下降、正反向漏電流會增加。

8、在有環(huán)流逆變系統(tǒng)中，環(huán)流指的是只流經(jīng)逆變電源、逆變橋

而不流經(jīng)負載的電流。環(huán)流可在電路中加電抗器來限制。為了減小環(huán)流一般采用控

制角a大于B的工作方式。

9、常用的過電流保護措施有快速熔斷器、串進線電抗器、接入直流快速開

關(guān)、控制快速移相使輸出電壓下降。（寫出四種即可）

10、雙向晶閘管的觸發(fā)方式有I+、I-、111+、IH-（四種）。

11、雙向晶閘管的觸發(fā)方式有：

1+觸發(fā)：第一陽極T1接正電壓,第二陽極T,接紇電壓；門極G接正電壓，T2

接復電壓。

I-觸發(fā)：第一陽極T1接正電壓，第二陽極T2接”電壓；門極G接

曳電壓，T2接至電壓。

HI+觸發(fā)：第一陽極T1接色電壓，第二陽極T2接以電壓，門極G接正電壓，T2接

復壓.

III-觸發(fā)：第一陽極T1接復電壓，第二陽極T2接至電壓；門極G接奧電壓，T2接

正電壓。

12、由晶閘管構(gòu)成的逆變器換流方式有負載換流和強迫（脈沖）換流。

13、按逆變后能量饋送去向不同來分類，電力電子元件構(gòu)成的逆變器可分為有源逆變

器與無源逆變器兩大類。

14、有一晶閘管的型號為KK200-9,請說明KK快速晶閘管；200表示表示

200A,9表示900V。

15、單結(jié)晶體管產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖是尖脈沖脈沖;主要用于驅(qū)動小功率的晶閘管;鋸

齒波同步觸發(fā)電路產(chǎn)生的脈沖為強觸發(fā)脈沖脈沖；可以觸發(fā)大功率的晶閘管。

16、一個單相全控橋式整流電路，交流電壓有效值為220V,流過晶閘管的電流有效值

為15A,則這個電路中晶閘管的額定電壓可選為《5-2倍L522（W；晶閘管的

（5-2倍）_^_4

額定電流可選為L57。

17、為了減小變流電路的開、關(guān)損耗，通常讓元件工作在軟開關(guān)狀態(tài)，軟開關(guān)電路種類

很多，但歸納起來可分為零電壓電路與零電流電路兩大類。

18、對異步電動機實施變頻調(diào)速控制，通常的控制方式有恒壓頻控制、差頻率控制、fi

控制、接轉(zhuǎn)矩控制等四種。

19、PWM逆變電路的控制方法有計算法、調(diào)制法、跟蹤控制法

三種。其中調(diào)制法又可分為異步調(diào)控法、同步調(diào)控法兩種。

20、通常變流電路實現(xiàn)換流的方式有器件換流、電網(wǎng)換流、負載換流、強迫

換流四種。

21、在單相交流調(diào)壓電路中，負載為電阻性時移相范圍是兀，負載是阻感性時移相

范圍是①-兀。

22、在電力晶閘管電路中，常用的過電壓保護有避雷器;阻容吸收;硒堆;壓敏電阻

和整流式阻容吸收

等幾種。

23、提高變流置的功率因數(shù)的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、設置補償電容幾種。

24、目前常用的具有自關(guān)斷能力的電力電子元件有且2、GTR、MOSFET、IGB幾

種。

25、普通晶閘管的圖形符號是，三個用他介珊G

陽極A'6

是陽極A，陰極K和門極G晶閘管的導迎律簿就極加正電壓，陰極接負電壓，門極

接正向電壓形成了足夠門極電流時晶閘管導通;關(guān)斷條件是當晶閘管陽極電流小于維

持電流時，導通的晶閘管關(guān)斷…

------------LH------------------------------------

26、可關(guān)斷晶閘管的圖形符號是；電力場效應晶體管的圖形符號是

絕緣柵雙極晶體管的圖形符號是RBI；電力晶體管的圖形符號是

27、絕緣柵雙極型晶體管是以電力場效應晶體管柵極作為柵極,以電力晶體管集電極

和發(fā)射極作為發(fā)射極與集電極復合而成。

28、在電力晶閘管電路中，常用的過電流保護有快速熔斷器；電路串電抗器；過流

時快速移相;和直流快速開關(guān)等幾種。

29、晶閘管的換相重疊角與電路的觸發(fā)角a、變壓器漏抗X、平均電流I、電源相電

--------------L.--------------

壓U等到參數(shù)有關(guān)。

30、雙向晶閘管的圖形符號是,三個電極分別是第一陽極T1,第一陽極T2和

門極G；雙向晶閘管的的觸發(fā)方式有」、I、m、HI

31、單相全波可控整流電路中，晶閘管承受的最大反向電壓為2/U。三相半波可控

整流電路中，晶閘管承受的最大反向電壓為、石U。（電源相電壓為U）

----S2

32、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，一是用大于60。

小于120。的寬脈沖觸發(fā);二是用脈沖前沿相差60。的雙窄脈沖觸發(fā)。

33、在同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路中，鋸齒波底寬可達240。度;實際移相

才能達0。-180。度。

34、異步電動機變頻調(diào)速時，對定子頻率的控制方式恒壓頻比控制、轉(zhuǎn)差勁頻率控、

矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制。

35、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。

36、

37、從晶閘管開始承受正向電壓起到晶閘管導通之間的電角度稱為控制角，用

巴表示。

38、一般操作引起的過電壓都是瞬時尖峰電壓，經(jīng)常使用的保護方法是阻容保護而對

于能量較大的過電壓，還需要設置非線性電阻保護，目前常用的方法有壓敏電阻和硒

39、交流零觸發(fā)開關(guān)電路就是利用過零觸發(fā)方式來控制晶閘管導通與關(guān)斷的。

40、型號為KS100-8的元件表示雙向晶閘管、它的額定電壓為800伏、額定電流為

100安。

41、實現(xiàn)有源逆為的條件為要有一個直流逆變電源，它的極性方向與晶閘管的導通方向

一致，其幅極應稍大于逆變橋直流側(cè)輸出的平均電壓和逆變橋必須工作在B<90。（即

a>90。）區(qū)間，使輸出電壓極性與整流時相反，才能把直流能量逆變成交流能量反送到

交流電網(wǎng)。

42、在由兩組反并聯(lián)變流裝置組成的直流電機的四象限運行系統(tǒng)中，兩組變流裝置分別

工作在正組整流狀態(tài)、逆變狀態(tài)、反組整流狀態(tài)、逆變狀態(tài)。

43、有源逆變指的是把直流能量轉(zhuǎn)變成交流能量后送給電網(wǎng)的裝置。

44、給晶閘管陽極加上一定的正向電壓;在門極加上正向門極電壓,并形成足夠的巨

極觸發(fā)電流,晶閘管才能導通。

45、當負載為大電感負載，如不加續(xù)流二極管時，在電路中出現(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失時單相橋

式半控整流橋與三相橋式半控整流橋電路會出現(xiàn)失控現(xiàn)象。

46、三相半波可控整流電路，輸出到負載的平均電壓波形脈動頻率為150H；而三相全

控橋整流電路，輸出到負載的平均電壓波形脈動頻率為300H；這說明三相橋式全

，z---------------

控整流橋電路的紋波系數(shù)比三相半波可控流電路電路要小。

47、造成逆變失敗的原因有逆變橋晶閘管或元件損壞、供電電源缺相、逆變角太

生、觸發(fā)脈沖丟失或未按時到達等幾種。

48、晶閘管在觸發(fā)開通過程中，當陽極電流小于掣住電流之前,如去掉觸發(fā)脈沖,晶

閘管又會關(guān)斷。

49、對三相橋式全控變流電路實施觸發(fā)時，如采用單寬脈沖觸發(fā)，單寬脈沖的寬度一般

取”度較合適；如采用雙窄脈沖觸發(fā)時，雙窄脈沖的間隔應為60度。

50、三相半波可控整流電路電阻性負載時，電路的移相范圍0—150,三相全控橋電阻性

負載時，電路的移相范圍0—120,三相半控橋電阻性負載時，電路的移相范圍上

T80。

51、鋸齒波觸發(fā)電路的主要環(huán)節(jié)是由同步環(huán)節(jié)、鋸齒波形成、脈沖形成、整形放

方、強觸發(fā)及輸出環(huán)節(jié)組