電力電子復(fù)習(xí)材料及答案解析

電力電子技術(shù)一填空題1、電力電子技術(shù)就是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。2、電力變換通?？煞譃樗拇箢?lèi)，分別是整流、逆變、直流斬波、交流變交。3、電力電子技術(shù)是一門(mén)由電力技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)三個(gè)學(xué)科交叉而形成的。4、電力電子器件一般工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，在通常情況下，電力電子器件功率損耗主要為通態(tài)損耗，而當(dāng)器件開(kāi)關(guān)頻率較高時(shí)你，功率損耗主要為開(kāi)關(guān)損耗。5、一個(gè)周期內(nèi)，下列整流電路整流電壓波形的脈動(dòng)次數(shù)：?jiǎn)蜗喟氩煽仉娐访}動(dòng)__1____次；單相全控橋式整流電路脈動(dòng)__2____次；三相半波可控電路脈動(dòng)____3__次；三相全控橋式整流電路脈動(dòng)___6___次。6、電壓型三相逆變器，電路的基本工作方式是___180°__導(dǎo)電方式，任一瞬間，有___3_____個(gè)IGBT同時(shí)導(dǎo)通；電流型三相逆變器，電路的基本工作方式是___120°__導(dǎo)電方式，任一瞬間，有____2____個(gè)IGBT同時(shí)導(dǎo)通。7、同一晶閘管，維持電流IH與掣住電流IL在數(shù)值大小上有IL

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IH。8、電力電子器件一般都工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。9、晶閘管和門(mén)極可關(guān)斷晶閘管的英文名字的縮寫(xiě)分別為SCR和GTO。10、按照直流側(cè)電源性質(zhì)劃分，逆變電路可分為電流型逆變電路和電壓型逆變電路。11、單結(jié)晶體管張弛振蕩電路的原理是利用單結(jié)晶體管的___負(fù)阻____特性和RC電路的___充放電____特性。12、當(dāng)發(fā)射極電壓等于____峰點(diǎn)電壓__時(shí)，單結(jié)晶體管導(dǎo)通。導(dǎo)通后，當(dāng)發(fā)射極電壓小于__谷點(diǎn)電壓___時(shí)，單結(jié)晶體管關(guān)斷。13、晶閘管內(nèi)部是四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，它的三個(gè)電極分別是陽(yáng)極、陰極、門(mén)極。14、整流電路的作用是交流電能將變?yōu)橹绷麟娔芄┙o直流用電設(shè)備。15、自換流逆變電路采用器件換流和強(qiáng)迫換流兩種換流方式，外部換流逆變電路采用電網(wǎng)換流和負(fù)載換流兩種換流方式。16、IGBT是絕緣柵雙極晶體管，是三端器件，三個(gè)電極分別是發(fā)射極、柵極、集電極。17、升壓斬波電路之所以能使輸出電壓高于電源電壓的原因是___電感___儲(chǔ)能之后具有使電壓泵升的作用，以及____電容__可以將輸出電壓保持住。18、單相交流調(diào)壓電路帶電阻負(fù)載時(shí)移相范圍是_____0-π_____，帶阻感負(fù)載時(shí)移相范圍是_φ-π。19、軟開(kāi)關(guān)電路的作用是可以降低開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)噪聲。20、電壓型逆變電路直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。21、與整流相對(duì)應(yīng)，把直流變成交流，稱(chēng)為逆變。22、對(duì)晶閘管電路的控制方式主要是相位控制方式，簡(jiǎn)稱(chēng)相位控制。23、帶大電感負(fù)載的單相橋式半控整流電路，晶閘管在____觸發(fā)____時(shí)刻換流，整流二極管則在___電源過(guò)零____時(shí)刻換流。24、三相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載，輸出電壓波形是否連續(xù)的分界點(diǎn)為α=____30°____。三相全控橋式整流電路帶電阻性負(fù)載，輸出電壓波形是否連續(xù)的分界點(diǎn)為α=____60°____。25、當(dāng)需要同時(shí)串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時(shí)，通常采用先串后并的方法連接。二、選擇題1、下面給出的幾個(gè)圖形符號(hào)，哪個(gè)是普通晶閘管的圖形符號(hào)（A）、門(mén)級(jí)可關(guān)斷晶閘管的圖形符號(hào)（B）、金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的圖形符號(hào)（E）、電力晶體管的圖形符號(hào)（C）、絕緣柵雙極晶體管的圖形符號(hào)（D）。2、斬波電路是（

D）變換電路。A.

AC/DCB.

AC/ACC.

DC/ACD.

DC/DC3、晶閘管屬于（A

）。A.半控型器件B.

全控型器件C.集成型器件D.不可控型器件4、逆變電路是（

C

）變換電路。A.

AC/ACB.

AC/DCC.

DC/ACD.

DC/DC5、電力二極管屬于（

A）。A.不可控型器件B.

半控型器件C.全控型器件D.集成型器件6、下列哪個(gè)器件不是全控型器件（A）。A.SCRB.GTRC.GTOD.IGBT7、單相半波可控整流電路電阻負(fù)載工作時(shí)，移相范圍是（D）。A.0°~90°B.0°~120°C.0°~150°D.0°~180°8、單相調(diào)壓電路帶電阻負(fù)載，其控制角的移相范圍是（D）。A.0°~90°B.0°~120°C.0°~150°D.0°~180°9、在晶閘管應(yīng)用中，為了防止誤觸發(fā)應(yīng)將幅值限制在不觸發(fā)區(qū)的信號(hào)是（C）。A.觸發(fā)電壓信號(hào)B.觸發(fā)電流信號(hào)C.干擾信號(hào)D.干擾和觸發(fā)信號(hào)10、當(dāng)晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓且門(mén)極施加正向脈沖時(shí)，正常情況下晶閘管都將工作在（B）。A.導(dǎo)通狀態(tài) B.關(guān)斷狀態(tài) C.飽和狀態(tài) D.不確定11、電流型逆變電路直流側(cè)串聯(lián)有大（B），相當(dāng)于電流源。A.電容B.電感C.二極管D.三極管12、在一般可逆電路中，最小逆變角βmin選在下面那一種范圍合理（A）。A．30o-35oB．10o-15oC．0o-10o D．0o13、下面給出的幾個(gè)縮寫(xiě)，哪個(gè)是普通晶閘管的縮寫(xiě)（A）、門(mén)級(jí)可關(guān)斷晶閘管的縮寫(xiě)（C）、金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的縮寫(xiě)（E）、電力晶體管的縮寫(xiě)（B）、絕緣柵雙極晶體管的縮寫(xiě)（D）。A.SCRB.GTRC.GTOD.IGBTE.MOSFET14、整流電路是（D）變換電路。A．AC/ACB．DC/ACC．DC/DC D．AC/DC15、在型號(hào)為KP100-12G的晶閘管中，數(shù)字12表示（B）。A.額定電壓12VB.額定電壓1200VC.額定電流12AD.額定電流1200A16、下列器件中為全控型器件的是（D）。A.光控晶閘管 B.雙向晶閘管 C.快速晶閘管 D.門(mén)極可關(guān)斷晶閘管17、在型號(hào)為KP100-12G的晶閘管中，數(shù)字100表示（B）。A.額定電壓100VB.額定電流100AC.額定電壓10000VD.額定電流10000A18、下面哪個(gè)是IGBT的圖形符號(hào)（D

）、是GTR的圖形符號(hào)（C

）、是GTO的圖形符號(hào)（B

）、是SCR的圖形符號(hào)（A

）、是MOSFET的圖形符號(hào)（E

）。19、可實(shí)現(xiàn)有源逆變的電路為（A）。A.三相半波可控整流電路 B.三相半控橋整流橋電路C.單相全控橋接續(xù)流二極管電路 D.單相半控橋整流電路20、下列器件中為全控型器件的是（D）。A．雙向晶閘管 B．快速晶閘管 C．光控晶閘管 D．功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管21、晶閘管的伏安特性是指（C）。A.陽(yáng)極電壓與門(mén)極電流的關(guān)系 B.門(mén)極電壓與門(mén)極電流的關(guān)系C.陽(yáng)極電壓與陽(yáng)極電流的關(guān)系 D.門(mén)極電壓與陽(yáng)極電流的關(guān)系22、電力二極管有（A）個(gè)PN結(jié)。A．一 B．二 C．三 D．四23、單相半波可控整流電路中，從晶閘管開(kāi)始導(dǎo)通到關(guān)斷之間的角度稱(chēng)為（C）。A.控制角 B.移相角 C.導(dǎo)通角 D.觸發(fā)角24、單相橋式全控整流電路，帶大電感負(fù)載，直流側(cè)并聯(lián)續(xù)流管的主要作用是（A）。A.增大輸出電壓平均值 B.減小輸出電壓的脈動(dòng)C.減小輸出電壓平均值 D.避免電路失控25、晶閘管的三個(gè)引出電極分別是（A）。A.陽(yáng)極、陰極、門(mén)極 B.陽(yáng)極、陰極、柵極C.柵極、漏極、源極 D.發(fā)射極、基極、集電極26、實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件為（D）A．要有直流電動(dòng)勢(shì)B．要求晶閘管的控制角大于90?C．直流電動(dòng)勢(shì)極性須和晶閘管導(dǎo)通方向一致D．以上說(shuō)法均對(duì)27、晶閘管觸發(fā)電路中，若改變（B）的大小，則輸出脈沖產(chǎn)生相位移動(dòng)，達(dá)到移相控制的目的。A.同步電壓 B.控制電壓C.脈沖變壓器變比 D.控制電流28、單相半控橋整流電路的兩組觸發(fā)脈沖依次相差（A）度。A.180 B.60C.360 D.12029、單相橋式半控整流電路，帶大電感負(fù)載，直流側(cè)并聯(lián)續(xù)流管的主要作用是（D）。A.增大輸出電壓平均值 B.減小輸出電壓的脈動(dòng)C.減小輸出電壓平均值 D.避免電路失控30、斬波器最常用的工作方式是（B）。A.脈幅調(diào)制工作方式B.脈寬調(diào)制工作方式C.頻率調(diào)制工作方式D.混合型工作方式31、三相半波可控整流電路中，晶閘管可能承受的最大反向電壓峰值為（B）。A.U2B.6U2QUOTE2U2C.2U2QUOTE22U2D.232、可在第一和第四象限工作的變流電路時(shí)（A）。A.單相橋式全控整流電路B.單相橋式半控整流電路C.接續(xù)流二極管的單相半波可控整流電路D.接續(xù)流二極管的三相半波可控整流電路33、單相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載工作時(shí)的觸發(fā)角的移相范圍是（D）。A.0°~90°B.0°~120°C.0°~150°D.0°~180°34、三相半波可控整流電路，輸出到負(fù)載的平均電壓波形脈動(dòng)頻率為（A）。A.150HZB.300HZC.200HZD.100HZ三、判斷題1、晶閘管屬于全控型電力電子器件。N2、在電氣設(shè)備或者電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān)電能的變化或者控制任務(wù)的電路稱(chēng)為主電路。Y3、二極管屬于半控型電力電子器件。N4、電阻負(fù)載的特點(diǎn)是電壓和電流成正比且波形相同，在單相半波可控整流電阻性負(fù)載電路中，晶閘管控制角α的最大移相范圍是0-180度。Y5、晶閘管的控制方式采用的是脈寬調(diào)制方式。N6、一般情況下，晶閘管不允許采用“硬開(kāi)通”的方式來(lái)導(dǎo)通管子。Y7、全控型器件的控制方式采用的是脈寬調(diào)制方式。Y8、用萬(wàn)用表測(cè)試晶閘管時(shí)，若晶閘管正常，則晶閘管門(mén)極與陰極之間正反向電阻都應(yīng)很大。N9、當(dāng)晶閘管承受反向電壓時(shí)，不論門(mén)極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通。Y10、無(wú)源逆變的交流側(cè)與電網(wǎng)連接。N11、三相半波可控整流電路中的三個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖相位按相序依次互差120°。Y12、有源逆變的交流側(cè)與電網(wǎng)連接。Y13、在單相全控橋式整流電路中，晶閘管的額定電壓取U2。N14、帶大電感負(fù)載的單相橋式半控整流電路本身就具有自然續(xù)流的作用。Y15、單相橋式半控整流電路中，整流二極管能否導(dǎo)通與晶閘管是否導(dǎo)通有關(guān)。N16、三相半波可控整流電路不需要用大于60°小于120°的寬脈沖觸發(fā)，也不需要用相隔60°的雙脈沖觸發(fā)，只用符合要求的相隔120°的三組脈沖觸發(fā)就能正常工作。N17、在逆變電路中，晶閘管的換流方式可以采取器件換流。N18、給晶閘管加上正向陽(yáng)極電壓它就會(huì)導(dǎo)通。N19、欲實(shí)現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路。Y20、在半控橋整流帶大電感負(fù)載不加續(xù)流二極管電路中，電路出故障時(shí)會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。Y21、雙向晶閘管的觸發(fā)方式中Ⅲ-觸發(fā)方式的靈敏度最低。N22、電流型逆變器的逆變輸出波形是電壓矩形波。N23、無(wú)源逆變指的是不需要逆變電源的逆變電路。N24、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(kāi)關(guān)器件上反向并聯(lián)反饋二極管。Y25、逆變角太大會(huì)造成逆變失敗。N26、三相半波可控整流電路中，三個(gè)晶閘管是共陰極接法，也可以是共陽(yáng)極接法。Y27、晶閘管串聯(lián)使用時(shí)，必須注意均流問(wèn)題。Y28、GTO的導(dǎo)通過(guò)程與普通晶閘管是一樣的，有同樣的正反饋過(guò)程，只不過(guò)導(dǎo)通時(shí)飽和程度較深。N29、脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化的PWM波形稱(chēng)為SPWM波形。Y30、雙向晶閘管有正反向?qū)ΨQ(chēng)的伏安特性。Y31、有源逆變電路的回路中最好要有足夠大的電感。Y32、面積等效原理是PWM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。Y33、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。N34、三相橋式全控整流電路，帶電阻負(fù)載工作時(shí)，當(dāng)觸發(fā)角是90度時(shí)，整流電壓平均值的波形是連續(xù)的。N35、三相橋式全控整流電路中，觸發(fā)角是零度時(shí)，各晶閘管均在自然換相點(diǎn)處換相。Y36、晶閘管的觸發(fā)信號(hào)常采用交流信號(hào)的形式。N37、有源逆變電路是把直流電能變換成交流電能送回交流電網(wǎng)。Y四、問(wèn)答題1、試說(shuō)明PWM控制的基本原理？答：脈寬調(diào)制（PWM）基本原理：控制方式就是對(duì)逆變電路開(kāi)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的脈沖，用這些脈沖來(lái)代替正弦波或所需要的波形。2、晶閘管的導(dǎo)通條件是什么？如何使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷？答：導(dǎo)通條件：晶閘管加正常陽(yáng)極電壓，且在門(mén)極加上觸發(fā)電壓，產(chǎn)生足夠的觸發(fā)電流后，才能觸發(fā)導(dǎo)通;關(guān)斷條件：要關(guān)斷晶閘管，必須使陽(yáng)極電流小于維持電流，為保證快速可靠關(guān)斷，通常在管子陽(yáng)極加一段時(shí)間的反向電壓。3、無(wú)源逆變電路和有源逆變電路有何不同？答：兩種電路的不同主要是:有源逆變電路的交流側(cè)接電網(wǎng)，即交流側(cè)接有電源，而無(wú)源逆變電路的交流側(cè)直接和負(fù)載連接。4、實(shí)現(xiàn)有源逆變必須滿(mǎn)足哪兩個(gè)必不可少的條件？答：實(shí)現(xiàn)有源逆變必須外接一直流電源，其方向與晶閘管電流方向相同，其數(shù)值要稍大于逆變橋電壓，才能提供逆變能量。另外變流器必須工作在β<90°，（α>90°）區(qū)域，使得Ud<0，才能把直流功率逆變?yōu)榻涣鞴β史邓碗娋W(wǎng)。兩者必須同時(shí)具備才能實(shí)現(xiàn)有源逆變。5、簡(jiǎn)述全控型器IGBT、MOSFET的導(dǎo)通關(guān)斷原理。IGBT：IGBT的開(kāi)通和關(guān)斷是由柵極和發(fā)射極間的電壓UGE決定的。當(dāng)UGE為正且大于開(kāi)啟電壓UGE(th)時(shí)，MOSFET內(nèi)形成溝道，并為晶體管提供基極電流進(jìn)而使IGBT導(dǎo)通。當(dāng)柵極與發(fā)射極間施加反向電壓或不加信號(hào)時(shí)，MOSFET內(nèi)的溝道消失，晶體管的基極電流被切斷，使得IGBT關(guān)斷。MOSFET：當(dāng)漏源極間接正電壓，柵極和源極間電壓UGS=0時(shí)，漏源極之間無(wú)電流流過(guò)，電力MOSFET截止。當(dāng)漏源極間接正電壓，柵極和源極間電壓UGS大于開(kāi)啟電壓UT時(shí)，形成導(dǎo)電溝道進(jìn)而使PN結(jié)消失，電力MOSFET導(dǎo)通。6、導(dǎo)致有源逆變電路逆變失敗的原因有哪些？（1）觸發(fā)電路工作不可靠；（2）晶閘管發(fā)生故障；（3）交流電源發(fā)生缺相或突然消失；（4）換相裕量角不足。7、簡(jiǎn)述單相交流調(diào)壓電路帶電感性負(fù)載時(shí)，控制角α和阻抗角φ的關(guān)系對(duì)電路的影響。（1）α>（2）α=（3）α<8、換流方式共有哪幾種，其中哪種換流方式適用于全控型器件，哪種換流方式適用于半控型器件？答：（1）換流方式共有四種，分別是：器件換流，電網(wǎng)換流，負(fù)載換流，強(qiáng)迫換流；（2）其中電網(wǎng)換流，負(fù)載換流，強(qiáng)迫換流適用于半控型器件，器件換流適用于全控型器件。9、按照諧振機(jī)理，可將軟開(kāi)關(guān)電路劃分為哪幾類(lèi)？答：根據(jù)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程，軟開(kāi)關(guān)電路可以分為準(zhǔn)諧振電路、零開(kāi)關(guān)PWM電路和零轉(zhuǎn)換PWM電路。10、在單相整流電路中，什么是控制角？什么是導(dǎo)通角？答：控制其導(dǎo)通的輸入電壓從0開(kāi)始直到晶閘管觸發(fā)脈沖到來(lái)的瞬間的電角度，稱(chēng)作控制角α；每個(gè)周期晶閘管處于導(dǎo)通時(shí)間的電角度，稱(chēng)作導(dǎo)通角θ。11、什么是同步調(diào)制和異步調(diào)制？答：異步調(diào)制：載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不同步的調(diào)制方法稱(chēng)為異步調(diào)制。同步調(diào)制：載波比N等于常數(shù),并且在頻率轉(zhuǎn)換期間載波和信號(hào)波同步,這種調(diào)制方法稱(chēng)為同步調(diào)制。12、為什么要對(duì)電力電子主電路和控制電路進(jìn)行電氣隔離？其基本方法有哪些？答：（1）安全。因?yàn)橹骰芈泛涂刂苹芈饭ぷ麟妷旱燃?jí)不一樣、電流大小也不一樣,各有各的過(guò)流保護(hù)系統(tǒng)。強(qiáng)電進(jìn)入弱電系統(tǒng)會(huì)對(duì)弱電系統(tǒng)造成損壞;（2）為了弱電系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性,因?yàn)槿蹼娤到y(tǒng)尤其模擬量信號(hào)很容易受到電磁干擾?；痉椒ㄓ泄飧綦x和磁隔離。13、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？答:交流調(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(gè)周期對(duì)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(gè)周波,再斷開(kāi)幾個(gè)周波,通過(guò)改變接通周波數(shù)與斷開(kāi)周波數(shù)的比值來(lái)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(tái)燈和舞臺(tái)燈光控制)及異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)，也用于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。交流調(diào)功電路常用于電爐溫度這樣時(shí)間常數(shù)很大的控制對(duì)象。14、將GTR、GTO、IGBT和電力MOSFET等4種全控型器件進(jìn)行分類(lèi)，完成下表。類(lèi)型全控型器件雙極型器件SCRGTRGTO單極型器件MOSFET復(fù)合型器件IGBT工作頻率最高M(jìn)OSFET電平驅(qū)動(dòng)型器件MOSFETIGBT電流驅(qū)動(dòng)型型器件GTOGTR五、計(jì)算分析題1、圖（a）是單相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載的工作情況，U2是正弦波，請(qǐng)畫(huà)出U2、Ug、Ud、UVT的波形。tTVTR0a)u1u2uVTudidt12tttu2uguduVT0b)c)d)e)002、在圖（a）所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和C值極大，R=20Ω，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=40μs，ton=25μs時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：輸出電壓平均值為：輸出電流平均值為：3、升降壓式斬波電路如下圖所示，已知輸入電壓E=50V，負(fù)載電阻值R=40，試求：（1）電路處于穩(wěn)態(tài)后，請(qǐng)寫(xiě)出IGBT在導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)下的電流回路。（2）電路在升壓、電壓不變及降壓三種情況下占空比k的取值范圍。（3）若ton=80ms。toff=20ms。求占空比k，負(fù)載電壓Uo答：（1）導(dǎo)通：E→V→L→E，C→R→C截止：L→C→VD→L，L→R→VD→L