電力電子技術(shù)

1、一、填空題1、要使變流電路實(shí)現(xiàn)有源逆變，必須滿足的兩個(gè)條件是：1）要有直流電動(dòng) 勢(shì)，其極性需和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于交流器直流側(cè)的平均電壓。2）要求晶閘管的控制角a >./2。使”為負(fù)值。書P84頁2、多個(gè)品閘管串聯(lián)使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)因特性差異，使器件電壓分配不均勻的問題，解決的方法是采取均壓措施。多個(gè)品閘管相并聯(lián)時(shí)必須考慮均流 的問題,解決的方法是用專用均流電抗器。3、電力電子裝置中可能發(fā)生的外因過電壓主要來自雷擊和系統(tǒng)中的操作過程（包括操作過電壓和雷擊過電壓）等外部原因;內(nèi)部過電壓主要來自電力電子裝置內(nèi)部器件的開關(guān)過程（包括換相過電壓和關(guān)斷過電壓）。4、品閘管串聯(lián)時(shí)，給每只管子并

2、聯(lián)相同的RC電路是 動(dòng)態(tài)均壓 措施。5、變流器工作在逆變狀態(tài)時(shí)，具有功功率P為 負(fù) （正或負(fù)），隨a角的增大，無功功率Q增大 （ 增大或減?。?，功率因數(shù)cos小減小 （增大或減小）。6、交流調(diào)壓電路的功能是 通過相位控制來調(diào)節(jié)輸出 U （每半個(gè)周波控制晶閘管開通相位，調(diào)節(jié)輸出電壓有效值。）。7、在反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)，只有觸發(fā)導(dǎo)通 的瞬時(shí)值大于負(fù)載的反電動(dòng)勢(shì),整流橋路中的晶閘管才能隨受正壓而觸發(fā)導(dǎo)通。8、某晶閘管型號(hào)規(guī)格為KP200-8D,試問KP代表該管為 普通 型的品閘管,D代表通態(tài)平均壓降為0.6V<UT<0.7V。200代表其晶閘管的額定電流為200A。8代表晶閘管的正反向峰值電

3、壓為 800V。9、晶閘管常用類型的有平板式與螺栓 式;當(dāng)通過的電流在200A以上時(shí)者B采用 平板 式。10、PWM控制技術(shù)就是 控制開關(guān)元件的導(dǎo)通和斷開時(shí)間比.即調(diào)節(jié)脈沖寬11、考慮變壓器漏抗的可控整流電路中，在換相過程期間，兩個(gè)相鄰的品閘管同時(shí)導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的電角度稱為 換相重疊角。二、選擇題1、變流裝置的功率因數(shù)總是COA、大于1;B、等于1;C、小于1;2、變流器工作在逆變狀態(tài)時(shí)，控制角 a必須在90° -150°范圍。A、小于90° ; B、大于90° ; C、等于900 ; D、小于180°3、晶閘管對(duì)觸發(fā)脈沖的要求是：ABC（多項(xiàng)選擇

4、）。A、要有足夠的驅(qū)動(dòng)功率；B、觸發(fā)脈沖前沿要陡要高； C、觸發(fā)脈沖要與晶閘管陽極電壓同步。D、要與主電路進(jìn)行電氣隔離。4、三相全控橋式整流電路帶電阻負(fù)載，當(dāng)控制角a=00時(shí)，輸出的負(fù)載電壓平均值為 D 0 A、0.45U2；B、0.9 U2；C、1.17 U2；D、2.34 U25、在一般可逆電路中，最小逆變角Bmin選在下面那一種范圍合理A 。A、30o-35o,B、30o-60o, C、0o-10o, D、0o。6、下面哪種功能不屬于變流的功能C。A、有源逆變B、交流調(diào)壓C、變壓器降壓D、直流斬波7、三相半波可控整流電路的自然換相點(diǎn)是B 。A、交流相電壓的過零點(diǎn)；B、每?jī)上噜徬嚯妷涸谡?

5、半周的交點(diǎn)處；C、比三相不控整流電路的自然換相點(diǎn)超前30° ; D、比三相不控整流電路的自然換相點(diǎn)滯后。8、單相半波可控整流電阻性負(fù)載電路中，控制角a的最大移相范圍是D0A、0o-90° B、0o-120° C、0o-150° D、0o-180°9、在單相全控橋整流電路中，兩對(duì)晶閘管的觸發(fā)脈沖，應(yīng)依次相差A(yù) 度。D、120 度；A 度;在電流連續(xù)情D、90 oA、180 度；B、60 度； C、360 度；10、三相全控橋整流電路六個(gè)晶閘管的導(dǎo)通間隔是 況下每只晶閘管導(dǎo)通 度。A、60oB、120 oC、30 o11、快速熔斷器熔體額定電流的選

6、擇是電流的（C ）A,平均值 B.有效值 C,最大值 D.瞬時(shí)值二、分析與計(jì)算 （1.2.3.5每題10分，第4題16分，6.7每題12分，共80分）1、在可控整流的負(fù)載為純電阻情況下，電阻上的平均電流Id與平均電壓Ud之乘積，是否等于負(fù)載功率？為什么？答：?jiǎn)T載功率下等于平均功率,因?yàn)樨?fù)載功率P二LL現(xiàn)在負(fù)載上是非正弦量的電沛、 電壓波形，除直流分量Id. Ud外,還育一系列諧波IL 12. 13,UL U2. U3相同頻率的諧波電壓電流的乘積組成諧波功率，而息的有功功率P二戶+>J+.一。所以，負(fù)載功率大于平均功率。Pd二Udld* *問答題1、簡(jiǎn)述晶閘管導(dǎo)通的條件與關(guān)斷？答：使晶閘管

7、導(dǎo)通的條件是：品閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）。或：uAK>0且uGK>0 0要使品閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過品閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導(dǎo)通的品閘管關(guān)斷。2、試說明IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET各自的優(yōu)缺點(diǎn)器件優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)IGBT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(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率 小開關(guān)速度低于電力 MOSFET, 電壓，電流容量/、及GTOGTR耐壓高，電流大，開關(guān)特性好，通流 能力強(qiáng)，飽和壓降低開關(guān)速度低，為電流驅(qū)動(dòng)，所 需驅(qū)動(dòng)功率大

8、，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜， 存在二次擊穿問題GTO電壓、電流容量大，適用于大功率場(chǎng) 合，具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，具通流能力 很強(qiáng)電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時(shí)門 極負(fù)脈沖電流大，開關(guān)速度低， 驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)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(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn) 單，工作頻率圖，/、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的電 力電子裝置3、試說明交流調(diào)壓和交流調(diào)功電路有何區(qū)別？答：交流調(diào)功能電路和交流調(diào)壓電路的電路形式完全相同，但控制方式不同。交流調(diào)壓電路都是通過控制品閘管在每一個(gè)電源周期內(nèi)的導(dǎo)通角的大小（相位控制）來調(diào)節(jié)輸出電壓的大小

9、。品閘管交流調(diào)功能電路采用整周波的通、斷控制方法，例如以 n個(gè)電源周波為一個(gè)大周期，改變導(dǎo)通周波數(shù)與阻斷周波數(shù)的比值來改變變換器在整個(gè)大周期 內(nèi)輸出的平均功率，實(shí)現(xiàn)交流調(diào)功。4、變壓器漏感對(duì)整流電路有什么影響?答：因等效LB的存在，使得VT的換流不能瞬時(shí)完成，換相過程出現(xiàn)重疊導(dǎo)通 現(xiàn)象。5、電壓型逆變電路的主要特點(diǎn)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(dòng)；（2）輸出電壓為矩形波，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同；阻感負(fù)載時(shí)需提供無功。（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(dòng)，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

10、波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(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(shí)，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。）電流型逆變電路的主要特點(diǎn)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(dòng)，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(shí)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?yàn)榉答仧o功能量時(shí)直流電流并不反向，因

11、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。6、簡(jiǎn)述實(shí)現(xiàn)有源逆變的基本條件，并指出至少兩種引起有源逆變失敗的原因？答：（1）外部條件：要有一個(gè)能提供逆變能量的直流電源，且極性必須與直流電流方向一致，其電壓值要稍大于 Ud;（2）內(nèi)部條件：變流電路必須工作于B <900區(qū)域，使直流端電壓Ud的極性與 整流狀態(tài)時(shí)相反，才能把直流功率逆變成交流功率返送回電網(wǎng)。這兩個(gè)條件缺不可07、維持品閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？答：（1）維持品閘管導(dǎo)通的條件是陽極電流大于維持電流IHo（2）要使晶閘管關(guān)斷，必須去掉陽極正向電壓，或者給陽極加反壓，或者降低正向陽極電壓，使通過晶閘管

12、的電流小于維持電流IH。8、要實(shí)現(xiàn)有源逆變，必須滿足什么條件？哪些電路類型不能進(jìn)行有源逆變？答：1）有與通流方向一致的直流電源，電路工作在逆變狀態(tài)。2)不能實(shí)現(xiàn)有源逆變的電路有：半控橋電路，帶續(xù)流二極管的電路。9、什么是直流斬波電路？分別寫出降壓和升壓斬波電路直流輸出電壓U0與電源電壓Ud的關(guān)系式。(5分)答：直流斬波電路是將直流電源的恒定直流電壓通過電力電子器件的開關(guān)作用變換為可調(diào)直流電壓的裝置。降壓斬波電路的表達(dá)式為：升壓斬波電路的表達(dá)式為：四、分析與計(jì)算 (第1題11分，第2題6分，3.4.5每題10分，共47分)1、整流變壓器二次側(cè)中間抽頭的雙半波相控整流電路如圖題4所示。(1)說明整

13、流變壓器有無直流磁化問題 ？(2)分別畫出電阻性負(fù)載和大電感負(fù)載在a=60°時(shí)的輸出電壓 Ud、電流id的波形。若已知U2=220V,分別計(jì)算其輸出直流電壓值 Udo(3)畫出電阻性負(fù)載a =60°時(shí)晶閘管兩端的電壓uT2波形。解：(1)因?yàn)樵谝粋€(gè)周期內(nèi)變壓器磁通增量為零，所以沒有直流磁化(2)其波形如下圖所示，與單相全控橋式整流電路相同。一1 cos 0.9 220 (1 cos600)Ud 0.9U2電阻性負(fù)載：22感性負(fù)載:Ud 0.9U2 cos 99V(3)其波形如下圖所示，晶閘管承受的最大反向電壓為21 2U2。148.5VCl聞.H2、在可控整流的負(fù)載為純電阻

14、情況下， 電阻上的平均電流Id與平均電壓U之乘 積，是否等于負(fù)載功率？為什么？答：相控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，負(fù)載電阻上的平均功率Pd Ud1d不等于負(fù)載有功功率P UI 0因?yàn)樨?fù)載上的電壓、電流是非正弦波，除了直流Ud與Id外還有諧波分量U1，U 2， 和Il/2，,負(fù)載上有功功率為 222P JPdRP2>Pd UdIdQ相控整流電路帶大電感負(fù)載時(shí)，雖然 Ud存在諧波，但電流是恒定的直流，故負(fù) 載電阻Rd上的Ud與Id的乘積等于負(fù)載有功功率。3、三相全控橋式整流電路帶大電感負(fù)載如圖 3,負(fù) 載電阻R=4Q,要求輸出端電壓平均值 Ud從0 -220V 之間變化。試求：(1)不考慮控制角

15、裕量時(shí)，求出整流變壓器二次側(cè)的 線電壓U L。(2)計(jì)算品閘管的額定電壓、額度電流值，如額定電 壓、額定電流各取2倍裕量，請(qǐng)選擇所用品閘管 的型號(hào)。解：(1)因?yàn)閁d=2.34U2cosa ;不考慮控制角裕量，=0°時(shí)U2=Ud/2.34=94VU2i=V3U2=168.2V(2)品閘管承受最大電壓為，6U2=230.3V,取2倍的裕量，Urm=460.6V品閘管承受的平均電流為IdT=1/3*I d又因?yàn)?Id= Ud/Rd=220V/4 Q =55A所以IdT=18.33A,取2倍的裕量IdTmax=36.67(A) 選才? KP505的晶閘管5.三相半波相控整流電路帶大電感負(fù)載，R=10Q,相電壓有效值為 U=220M畫出a =45°時(shí)負(fù)載電壓Ud、晶閘管VT2電流i T2、晶閘管VT3的電壓Ut3的波形。2：T* T工 +6、溫度升高時(shí)，晶閘管的觸發(fā)電流、正反向漏電流、維持電流以及正向轉(zhuǎn)折電壓和反向擊穿電壓如何變化？答：溫