2019年度春季電力電子技術(shù)平時(shí)課后復(fù)習(xí)(華南)

1、電力電子技術(shù)平時(shí)作業(yè)（2019年2月20日，合計(jì)37題）一、填空題（12題）1、電力變換通常分為四大類，交流變直流、直流變直流，直2、晶閘管對(duì)觸發(fā)脈沖的要求是觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通、觸發(fā)脈沖應(yīng)有足 夠的幅度，觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過(guò)晶閘管門極的電壓和應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及 與主電路的電氣隔離。3、多個(gè)晶閘管相并聯(lián)時(shí)必須考慮 均流 的問(wèn)題，解決的方法是挑選特性參數(shù)盡量一致的 器件和采用均流電抗器。4、逆變電路可以根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)不同分類，當(dāng)直流側(cè)是電壓源時(shí)，稱此電路為電壓型逆變電路，當(dāng)直流側(cè)為電流源時(shí),稱此電路為電流型逆變電路。5、在正弦波和三角波的自然交點(diǎn)時(shí)刻控制開(kāi)關(guān)器件的通

2、斷，這種生成SPWM波形的方法稱自然采樣法，實(shí)際應(yīng)用中，采用規(guī)則采樣法來(lái)代替上述方法，在計(jì)算量大大減小的情況下得到的效果接近真值。6常用的晶閘管有單向?qū)ㄊ?、雙向?qū)ㄊ絻煞N。電源7、單相半控橋整流電路，帶大電感性負(fù)載，晶閘管在觸發(fā)時(shí)刻換流，二極管則在電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻換流。8、過(guò)電壓產(chǎn)生的原因操作過(guò)電壓雷擊過(guò)電壓，可采取 RC過(guò)電壓抑制電路 、 壓敏電阻 等措施進(jìn)行保護(hù)。9、變頻電路所采取的換流方式 負(fù)載諧振換流、脈沖（強(qiáng)迫）換流。10、門極可關(guān)斷晶閘管主要參數(shù)有最大可關(guān)斷陽(yáng)極電流IATO、電流關(guān)斷增益g Off=IATO/IGM、開(kāi)通時(shí)間Ton開(kāi)通時(shí)間指延遲時(shí)間與上升時(shí)間之和.GT0的延遲時(shí)間一

3、般為12us,上升時(shí)間則隨同態(tài)陽(yáng)極電流值的增大而增大、關(guān)斷時(shí)間Toff關(guān)斷時(shí)間指存儲(chǔ)時(shí)間與下降時(shí)間之和，而不包括尾部時(shí)間。GTO勺存儲(chǔ)時(shí)間則隨陽(yáng)極電流值的增大而增大，下降時(shí)間一般小于2us。11、電力變換通常分為四大類，即交流變直流、直流變直流，直流變交流、交流變交流。12、斬波器是在接在恒定直流電源和負(fù)載電路之間，用于改變加到負(fù)載電路上的平流平均電壓的一種裝置。二、簡(jiǎn)答題（18題）1. 使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo) 通變?yōu)殛P(guān)斷？答：（1）使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈 沖）?；颍簎AK>0且 uGK&

4、gt;0（2）維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流， 即維持電流。(3)要使晶閘管由導(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(guò)晶閘管的 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)通的晶閘管關(guān)斷。2. 晶閘管的觸發(fā)脈沖要滿足哪些要求？ 答：A:觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的功率。B:觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖前沿盡可能陡,使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽(yáng)極電流能迅速上升超過(guò)掣住電流而維持導(dǎo)通。C:觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽(yáng)極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。3. 實(shí)現(xiàn)有源逆變必須滿足哪些必不可少的條件？答：(1 )要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一

5、致，其值應(yīng)大于變流電路 直流側(cè)的平均電壓。(2)要求晶閘管的控制角a >n 12，使Ud為負(fù)值。4. 電壓型逆變電路中反饋二極管的作用是什么？為什么電流型逆變電路中沒(méi)有反饋二極 管？答：(1)在電壓型逆變電路中，當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電 容起緩沖無(wú)功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功能量提供通道，逆變橋各臂 都并聯(lián)了反饋二極管。當(dāng)輸出交流電壓和電流的極性相同時(shí)，電流經(jīng)電路中的可控開(kāi)關(guān)器 件流通，而當(dāng)輸出電壓電流極性相反時(shí)，由反饋二極管提供電流通道。(2)在電流型逆變電路中，直流電流極性是一定的，無(wú)功能量由直流側(cè)電感來(lái)緩 沖。當(dāng)需要從交流側(cè)向直流側(cè)反饋無(wú)功能量

6、時(shí)，電流并不反向，依然經(jīng)電路中的可控開(kāi)關(guān) 器件流通，因此不需要并聯(lián)反饋二極管。5. 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：R C回路的作用：吸收晶閘管瞬間過(guò)電壓，閑置電流上升率，動(dòng)態(tài)均壓租用用。R的作用：使L,C形成阻尼震蕩。6. 根據(jù)對(duì)輸出電壓平均值進(jìn)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(jiǎn)述其控制原理。答：第一種調(diào)制方式為;保持開(kāi)關(guān)周期不變，改變開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間稱為脈寬調(diào)制。簡(jiǎn)稱E” 調(diào)制。第二種調(diào)制方式拘：保持開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間匕不變，改變開(kāi)關(guān)周ffi,稱九頻卒調(diào)制.簡(jiǎn) 稱為儷冊(cè)凋制.第三種調(diào)制方式対：同時(shí)改變周期T與導(dǎo)通時(shí)間使占空比改變，稱

7、 再混合調(diào)S.7. 單極性和雙極性PWM調(diào)制有什么區(qū)別？答：三角波載波在信號(hào)波正半周期或負(fù)半周期里只有單一的極性，所得的PWM波形在半個(gè)周期中也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱為單極性 PWM控制方式。三角波載波始終是有正有負(fù)為雙極性的，所得的 PWM波形在半個(gè)周期中有正、有負(fù)， 則稱之為雙極性PWM控制方式。8. 什么是逆變失??？逆變失敗后有什么后果？形成的原因是什么？答：逆變失敗指的是：逆變過(guò)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(dǎo)通的器件末導(dǎo)通。從而使逆變橋進(jìn)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(yán)重的，會(huì)在逆變橋與逆變電源之間產(chǎn)生強(qiáng)大的環(huán)流，損壞開(kāi)關(guān)器件。產(chǎn)生逆

8、 變失敗的原因：一是逆變角太??；二是出現(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失；三是主電路器件損壞；四是電 源缺相等。9. 什么是逆變失??？如何防止逆變失??？答：逆變運(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘管電路形成短路， 或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內(nèi)阻很小，形成 很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。防止逆變失敗的方法有：采用精確可靠的觸發(fā)電路，使用性能良好的晶閘管，保證交流電 源的質(zhì)量，留出充足的換向裕量角 P等。10. 換流方式各有那幾種？各有什么特點(diǎn)？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

9、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(shí)，可 實(shí)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的能量實(shí)現(xiàn)，也稱電容換流。11. 軟開(kāi)關(guān)電路可以分為哪幾類？答：根據(jù)電路中主要的開(kāi)關(guān)元件開(kāi)通及關(guān)斷時(shí)的電壓電流狀態(tài)，可將軟開(kāi)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(kāi)關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程可將軟開(kāi)關(guān)電路分為準(zhǔn)諧振 電路，零開(kāi)關(guān)PWMfe路和零轉(zhuǎn)換PWMfe路。12. PWM逆變電路的控制方法主要有哪幾種？簡(jiǎn)述異步調(diào)制與同步調(diào)制各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？解：

10、F冊(cè)逆變電踣的常用控制方法有兩種一杲計(jì)算法i二是調(diào)制法.其中調(diào)制法又可分九 兩種，一是異步調(diào)制法；二是同步調(diào)制法-通常異步調(diào)制法是保持戟波頻率不變信號(hào)頻率根據(jù)需要而改變時(shí)，載液比是變化的。優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)頻率鮫低時(shí)載浪比較大J 一周期內(nèi)脈沖 數(shù)較多，輸出較接近正弦®4缺點(diǎn)正員半周沖數(shù)不相等，對(duì)稱tt差。因此/希望采用 較高的載波頻率，以克服在信號(hào)頻率較高吋仍能保持較大的載波比。同步調(diào)制吋，保持載® 比為常數(shù)，并在叢頻時(shí)使載波和信尋波保持同步變化。優(yōu)點(diǎn)，是=信號(hào)®周內(nèi)輸出的脈沖數(shù) 是固定的.脈沖相位也是固走的，對(duì)稱性好.缺點(diǎn)當(dāng)逆變頻率較低時(shí)，載®頻率也很低,

11、造成調(diào)制諧®不易淵除j逆蠻頻率較高時(shí)，調(diào)制載液頻率也過(guò)高使開(kāi)關(guān)器件的幵關(guān)頻率過(guò) 高而難以承受P13. PWM空制的基本原理是什么？答：PWM 空制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制， 來(lái)等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。14. 什么是異步調(diào)制？什么是同步調(diào)制？?jī)烧吒饔泻翁攸c(diǎn)？答：載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不保持同步的調(diào)制方式稱為異步調(diào)制。在異步調(diào)制方式中， 通常保持載波頻率fc固定不變，因而當(dāng)信號(hào)波頻率fr變化時(shí)，載波比N是變化的。 載波比N等于常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步的方式稱為同步調(diào)制。 分段同步調(diào)制是把逆變電路的輸出頻率劃分為若干段，每個(gè)頻

12、段的載波比一定，不同頻段 采用不同的載波比。其優(yōu)點(diǎn)主要是，在高頻段采用較低的載波比，使載波頻率不致過(guò)高， 可限制在功率器件允許的范圍內(nèi)。而在低頻段采用較高的載波比，以使載波頻率不致過(guò)低 而對(duì)負(fù)載產(chǎn)生不利影響。15、帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有何主要異同? 三相橋式全控整流電路是二組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形可控B流電牆是二組三相半波電路并聯(lián)并且后者需要用平衡電抗器q（2）當(dāng)孌壓器二次電圧有效值U2相等時(shí)，觀反星形可控整流電路的整流電壓平均值是三相橋式全控整溫電路的1/2,而a-康電浣的平均fl是三相橋式全控e流電K的2倍。（3）在二種電路中，ffi閘的導(dǎo)通及

13、觸發(fā)脈沖的井配關(guān)系式一樣的，整澆電壓和整流電流的波形形狀一樣。16、交交變頻電路的主要特點(diǎn)和不足是什么？其主要用途是什么?特點(diǎn)：只用一次變流，效率轉(zhuǎn)高，可方便實(shí)現(xiàn)四象限工作，低頻輸出是的特性接近正弦液。 不£:接線復(fù)雜，收電網(wǎng)頻率和交遵電路脈®數(shù)的限制，輸出頻率較低，輸出頻率a數(shù)較低, 輸入電湍諧液含量扎 頻譜S雜臼用途；SCOkwSS WOOkvv以下的大功率、低蒔a的交流調(diào)速電路，如軋機(jī)掃專動(dòng)裝鼓 風(fēng)機(jī)等場(chǎng)合.17、在移相全橋零電壓開(kāi)關(guān)PW電路中，如果沒(méi)有諧振電感Lr，電路的工作狀態(tài)將發(fā)生哪些變化，哪些開(kāi)關(guān)仍是軟開(kāi)關(guān)，哪些開(kāi)關(guān)將成為硬開(kāi)關(guān)?答:如惑有營(yíng)振電感L，電路中的

14、電容C51, C 522電感L仍可構(gòu)戍顫電禮而電容C S3 . C 54將無(wú)法 寶閥沏回路苗 £ 5將變?yōu)橛查_(kāi)關(guān)3 5仍為駛開(kāi)充18. 如何防止電力MOSFE因靜電感應(yīng)應(yīng)起的損壞?答：一般在不用時(shí)將其三個(gè)電極短接； 裝配時(shí)人體、工作臺(tái)、電烙鐵必須接地，測(cè)試時(shí)所有儀器外殼必須接地； 電路中，柵、源極間常并聯(lián)齊納二極管以防止電壓過(guò)高 漏、源極間也要采取緩沖電路等措施吸收過(guò)電壓。三.計(jì)算題繪圖（7題）1.如圖所示的降壓斬波電路中，已知 E=100V，R=1OQ, L值極大，Em=30V，T=50卩s， ton=2O卩s,計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值10。解：由于L值極大，故負(fù)載電

15、流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為U)=Jon E =20*100/50=40(V)T輸出電流平均值為I o = Uo - Em = (40-30 ) /10=1(A)R2.在圖示升壓斬波電路中，已知 E=50V，負(fù)載電阻R=20Q, L值和C值極大，采用脈寬 調(diào)制控制方式，當(dāng)T=40e, ton=25e時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值 U0,輸出電流平均值I0oVBVxoT解：輸出電壓平均值為:U = E=40toff 40 2550 =133.3(V)輸出電流平均值為：I o =匕2 = 133.3 =6.667（A）R 203.如下圖所示的三相半波可控整流電路，相電壓 U=100V,帶電阻電感負(fù)載，R=

16、5Q, L值 極大，當(dāng)=60時(shí)，求：（1）畫(huà)出Ud、id和ivTi的波形；（2）計(jì)算Ud、Id、IdT和IvToT abzid4. 一調(diào)光臺(tái)燈由單相交流調(diào)壓電路供電，設(shè)該臺(tái)燈可看作電阻負(fù)載，在a 為最大值，試求功率為最大輸出功率的 80% 50%寸的開(kāi)通角 解：a =0時(shí)的輸出電壓最大，為j-（適U1sin t）2d t U1 0U omax U 1=0時(shí)輸出功率U omax此時(shí)負(fù)載電流最大，為I omax因此最大輸出功率為Pmax輸出功率為最大輸出功率的Ui2U o max I o max R80%寸，有：0.8Pomax更譽(yù)此時(shí),Uo j0.8Ui又由Uo解得同理，輸出功率為最大輸出功率的

17、a =60.54 °50%寸，有：Uo Jgu,又由Uoa =90°5. 如圖所示單相橋式全控整流電路，U2= 100V，負(fù)載中R= 2Q , L值極大，當(dāng)a = 30° 時(shí)，求：（1）作出Ud、id、和i2的波形；（2）求整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器 二次電流有效值I2；（3）考慮2倍安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。id/- T.VTl 2 VK1AJBRLVT3答："d = 0.9"工 osm = 09100 r M 30=77.9 F廠dm 二 /# = 39,0 A山&57廠幾何時(shí)/訕 互當(dāng) 2菇八.呂世玄仝

18、裕杲垃人，門峙"23xMJ J /6.單相橋式全控整流電路，U2=100V,負(fù)載中R=20Q 丄值極大 a = 30時(shí), 要求:作出Ud、Id、和12的波形； 求整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次電流有效值I2; 考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解：Ud、id、和i 2的波形如下圖：AIdO 輸出平均電壓 U、電流Id,變壓器二次電流有效值|2分別為 Ud= 0.9 U2 cos a= 0.9 X 100X cos30°= 77.97 (V)Id= Ud / R= 77.97/2 = 38.99 (A)12= Id = 38.99 (A) 晶閘管承受的最大反向電壓為：J2 Lfe= 100V2 = 141.4 (V)考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為：LN=( 23)X 141.4 = 283424 (V)具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)