電力電子技術(shù)習(xí)題及答案

1、電力電子技術(shù)習(xí)題集習(xí)題一1.試說明什么是電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)及其作用。2.3.4.圖1-30中的陰影部分表示流過晶閘管的電流波形，其最大值均為I m,試計算各波形的電流平均值、有效值。如不考慮安全裕量，額定電流100A的晶閘管，流過上述電流波晶閘管正常導(dǎo)通的條件是什么，導(dǎo)通后流過的電流由什么決定？晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷 的條件是什么，如何實現(xiàn)?有時晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后，觸發(fā)脈沖結(jié)束后它又關(guān)斷了，是何原因?形時，允許流過的電流平均值 Id各位多少?5.6.ii苗兀兀4/32兀7/3（C）0(d)如/3JI兀(e)2 719/4715/4n2兀9/4(f)圖 1-30習(xí)題1-4附圖若使用一次脈沖觸發(fā)，試問為保證

2、晶閘管充分導(dǎo)通，觸發(fā)脈沖在圖1-31所示電路中,t八iGI L=50mA（擎住電流）。t圖1-32習(xí)題1-9附圖為什么晶閘管不能用門極負脈沖信號關(guān)斷陽極電流，而GTO卻可以?7.GTC與 GTRW為電流控制器件，前者的觸發(fā)信號與后者的驅(qū)動信號有哪些異同?8.試比較GTR GTO MOSFE、IGBT之間的差異和各自的優(yōu)缺點及主要應(yīng)用領(lǐng)域。9.請將VDMO（或IGBT）管柵極電流波形畫于圖1-32中，并說明電流峰值和柵極電阻有何關(guān)系以及柵極電阻的作用。RCD緩沖電路中各元件的作用。10. 全控型器件的緩沖吸收電路的主要作用是什么？試分析MOSFE的功率容量?11. 限制功率MOSFE應(yīng)用的主要原

3、因是什么？實際使用時如何提高習(xí)題二1具有續(xù)流二極管的單相半波可控整流電路，帶阻感性負載，電阻為5?，電感為，電源電壓的有效值為220V,直流平均電流為10A,試計算晶閘管和續(xù)流二極管的電流有效值,并指出晶閘管的電壓定額（考慮電壓 2-3 倍裕度）。2單相橋式全控整流電路接電阻性負載，要求輸出電壓在0100V連續(xù)可調(diào)，輸出電壓平均值為30 V時，負載電流平均值達到20A。系統(tǒng)采用220V的交流電壓通過降壓變壓器供電，且晶閘管的最小控制角a min = 30°,（設(shè)降壓變壓器為理想變壓器）。試求:1 ）變壓器二次側(cè)電流有效值 I 2;2）考慮安全裕量，選擇晶閘管電壓、電流定額；3(3)作

4、出a= 60°時,Ud、i d和變壓器二次側(cè)i 2的波形。試作出圖 2-8 所示的單相橋式半控整流電路帶大電感負載，在 a = 30° 時的 Ud、i d、i VT1、ivD4的波形。并計算此時輸出電壓和電流的平均值。4單相橋式全控整流電路，Ua= 100V,負載中R= 2 ?, L值極大，反電動勢E= 60V，當(dāng) a=30°時，試求:（1）作出Ud、i d和i 2的波形;（2）求整流輸出電壓平均值Ud、電流Id，以及變壓器二次側(cè)電流有效值I 2。5.某一大電感負載采用單相半控橋式整流接有續(xù)流二極管的電路，負載電阻F=4Q,電源電壓 U2=220V, a =n /

5、3，求:（1）輸出直流平均電壓和輸出直流平均電流;(2) 流過晶閘管(整流二極管)的電流有效值；(3) 流過續(xù)流二極管的電流有效值。6三相半波可控整流電路的共陰極接法和共陽極接法，a、b 兩相的自然換相點是同一點嗎？(X如果不是， 它們在相位上差多少度？試作出共陽極接法的三相半波可控的整流電路在=30° 時的 Ud、i VT1、UVT1 的波形。7.三相半波可控整流電路帶大電感性負載，a =n 13 , R=2Q, U=22OV,試計算負載電流Id，并按裕量系數(shù)2確定晶閘管的額定電流和電壓。8三相橋式全控整流電路，L2 = 100V,帶阻感性負載，R= 5 ?, L值極大，當(dāng)a= 6

6、0°,試求：1)作出Ud、i d和i VT1的波形;2)計算整流輸出電壓平均值Ud、電流Id,以及流過晶閘管電流的平均值I dVT 和有效值I VT；求電源側(cè)的功率因數(shù)；94)估算晶閘管的電壓電流定額。三相橋式不控整流電路帶阻感性負載，R= 5 ?, L = s, U2= 220V, X= ?,求 Ud、 I d、 I VD、I 2和Y的值，并作出Ud、i VD1和i 2的波形。10請說明整流電路工作在有源逆變時所必須具備的條件。11什么是逆變失?。咳绾畏乐鼓孀兪。?2.三相全控橋變流器，已知L足夠大、F=Q、L2=2OOV、Em= -300V，電動機負載處于發(fā)電制動狀態(tài)，制動過程

7、中的負載電流66A，此變流器能否實現(xiàn)有源逆變？求此時的逆變角13三相全控橋變流器，帶反電動勢阻感負載，R= 1 ?, L=s, U = 220V, LB=1mH 當(dāng) E=400V, 3 = 60°時求 U、Id和Y的值，此時送回電網(wǎng)的有功功率是多少?14三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中最大的是哪一次?變壓器二次電流中含有哪些次數(shù)的諧波?其中主要的是哪幾次?15試計算第4題中i2的3、5、7次諧波分量的有效值123、125、127，并計算此時該電路的23、25、輸入功率因數(shù)。16試計算第6題中的i2的5、7次諧波分量的有效值125、I25、27。17.三相

8、晶閘管整流器接至交流系統(tǒng)。已知10kV母線的短路容量為150MVA整流器直流側(cè)電流ld= 400A,觸發(fā)延遲角 a = 15°，不計重疊角 丫，試求:(1)相移功率因數(shù)cos 0 1、整流器的功率因數(shù)入；整流測直流電壓 U;有功功率、無功功率和交流側(cè)基波電流有效值;截止到23次的各諧波電流的大小、總諧波畸變率。18.晶閘管整流電路的功率因數(shù)是怎么定義的？它與那些因素有關(guān)?19.綜述抑制相控整流電路網(wǎng)側(cè)電流諧波的措施。20.綜述改善相控整流電路網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)的措施。習(xí)題三1.升壓換流器由理想元件構(gòu)成，輸入Ud在816V之間變化，通過調(diào)整占空比使輸出U0=24V固定不變，最大輸出功率為5W

9、開關(guān)頻率20kHz,輸出端電容足夠大，求使換流器工作在連續(xù)電流方式的最小電感。2.臺運行在20kHz開關(guān)頻率下的升降壓換流器由理想元件構(gòu)成，其中L=,輸入電壓Ud=15V,輸出電壓U=10V,可提供10W的輸出功率，并且輸出端電容足夠大，試求其占空比D。3.在圖3-1所示的降壓斬波電路中，已知E=100V, F=Q, L=1mH采用脈寬調(diào)制控制方式,T=20卩S,當(dāng)ton= 5s 時，試求:(1)輸出電壓平均值 UO輸出電流的平均值I O；(2)輸出電流的最大和最小瞬時值并判斷負載電流是否斷續(xù);(3)當(dāng)ton= 3s時，重新進行上述計算。4.在圖3-35所示降壓斬波電路中，已知E=600V,

10、R=Q, L=, Em=350V,采用脈寬調(diào)制控制方式，T=1800u S,若輸出電流lo=100A,試求:(1)輸出電壓平均值 UO和所需的ton值;(2)作出u0、i0以及iG iD的波形。-I-EVD UoIf+Em圖3-35電流型降壓斬波電路5.升壓斬波電路為什么能使輸出電壓高于電源電壓?6.在圖3-4所示的升壓斬波電路中，已知E=50V, L值和C值極大，RZ20Q，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=40卩s, ton= 25 s 時，計算輸出電壓平均值UO和輸出電流的平均值I。7.說明降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路的輸出電壓范圍。8.在圖3-7所示升降壓斬波電路中，已知E=1

11、00V, QQ, L和C極大，試求:(1)當(dāng)占空比=時的輸出電壓和輸出電流的平均值;(2)當(dāng)占空比a=時的輸出電壓和輸出電流的平均值，并計算此時的輸入功率。7.試說明升降壓斬波電路(Boost Cuck Choo per )和Cuk斬波電路的異同點。8.在單相交流調(diào)壓器中，電源電壓U=120V,電阻負載R=10Q，觸發(fā)角a =900,試計算：負載電壓有效值Ub、負載電流有效值Io負載功率P。和輸入功率因數(shù)入。9.電阻性負載加熱爐有單相交流調(diào)壓電路供電，如a = 0°時位輸出功率最大值,試求功率為80%, 50%時的觸發(fā)角(X。10. 一晶閘管單相交流調(diào)壓器帶阻感性負載，電源電壓為22

12、0V的交流電源，負載F=10Q,L=1mH試求:(1)觸發(fā)角a的移相范圍;(2)負載電流的最大有效值;最大輸出功率及此時電源側(cè)的功率因數(shù);當(dāng)a = 90°時，晶閘管電流的有效值、晶閘管導(dǎo)通角和電源側(cè)功率因數(shù);控制的設(shè)11某單相反并聯(lián)調(diào)功電路，采用過零觸發(fā)。電源電壓U=220V,電阻負載F=1Q,定周期Tc內(nèi)，使晶閘管導(dǎo)通，斷開，使計算送到電阻負載上的功率與假定晶閘管一直導(dǎo)通時所送出的功率。12. 交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別？二者各運用于什么樣的負載？為什么?13 .用一對反并聯(lián)的晶閘管和使用一只雙向晶閘管進行交流調(diào)壓時，他們的主要差別是什么？14. 反并聯(lián)的晶閘管和負載接成

13、內(nèi)三角形的三相交流調(diào)壓電路，問該電路有何優(yōu)點?15. 什么是TCR什么是TSC?它們的基本原理是什么？各有何特點?16. 交交變頻電路的主要特點和不足之處是什么？其主要用途是什么?17. 三相交交變頻電路有哪兩種接線方式？它們有什么區(qū)另習(xí)題四1.無源逆變電路和有源逆變電路有什么區(qū)別?2.在逆變電路中器件的換流方式有哪些？各有什么特點？試舉例說明。3.為什么負載換向逆變器的負載阻抗必須呈容性而諧振式逆變器無次要求?4.什么是電壓型逆變電路和電流型逆變電路？二者各有什么特點?5.電壓型逆變電路中二極管的作用是什么？如果沒有將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么電流型逆變電路中沒有這樣的二極管?6.請說明整流電路、

14、逆變電路、變流（變頻）電路三個概念的區(qū)別。7.并聯(lián)諧振式逆變器利用負載電壓進行換相，為保證換相應(yīng)滿足什么條件?8.對于圖4-16所示電路，測得 UDs波形如圖右邊，請分析波形出現(xiàn)電壓尖峰的原因，并說明消弱電壓尖峰的辦法。G |hLSUr2n圖4-17習(xí)題9圖4-16習(xí)題89.若電路及其輸出波形如題圖4-17所示，請畫出開關(guān)管上的電壓波形。10.三相橋式電壓型逆變電路，1800導(dǎo)電方式，Ld=100Vo試求輸出相電壓的基波幅值UUN1m和有效值UUn，輸出線電壓的基波幅值Uv1m和有效值UjV1、輸出5次諧波的有效值UU習(xí)題五1.試說明PWM控制的基本原理。2.PWM逆變器有哪些優(yōu)點？其開關(guān)頻率

15、的高低有什么利弊?3.單極性和雙極性 PWM控制有什么區(qū)別？在三相橋式 PWM逆變電路中，輸出相電壓（輸出端相對于中性點的電壓）和線電壓SPWI波形各有幾種電平?4.脈寬調(diào)制（PWM技術(shù)的制約條件主要表現(xiàn)在哪些方面?5.在SPWM調(diào)制中，何謂同步調(diào)制？何謂異步調(diào)制？為什么常采用分段同步調(diào)制的方法?ftu 6.脈寬調(diào)制逆變器的基本控制方法有哪些?7.在圖5-31中，半周期的脈沖數(shù)為 7,脈沖幅值為相應(yīng)正弦波幅值的2倍，試按照面積等效原理計算各脈沖的寬度。8.什么是SPWI波形的規(guī)則采樣法？和自然采樣法相比，規(guī)則采樣法有和優(yōu)缺點?9.單相和三相SPWI波形中，所含主要諧波的頻率是多少?圖5-31習(xí)

16、題710.簡要說明空間矢量PWM控制的基本原理及特點。11.多電平逆變器的優(yōu)缺點有哪些?12.目前多電平逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)主要有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點?習(xí)題六1.什么是高壓直流輸電？和交流輸電系統(tǒng)相比有何優(yōu)缺點?2.直流輸電工程按照直流聯(lián)絡(luò)線可分為幾類？各有什么優(yōu)缺點?3.簡單介紹一下直流輸電系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，各個元件都有什么功能。4.為什么目前在絕大多數(shù)直流輸電工程普遍采用晶閘管閥?5.對于目前廣泛使用的 12 脈波換流橋， 其交流側(cè)電流和直流母線主要有那些次數(shù)的諧波？如果是采用 18 脈波換流橋呢？6.高壓直流輸電的交流濾波器主要有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點？7.在高壓直流輸電系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)輸送的直

17、流電流和直流功率的主要手段是什么？8.分析一下在高壓直流輸電系統(tǒng)中，如果采用全控型器件（如IGBT）并利用PWM控制技術(shù)的技術(shù)可行性。1.習(xí)題七什么叫靈活交流輸電系統(tǒng)（柔性交流輸電系統(tǒng)）？目前的主要應(yīng)用有那些？2.為什么要對交流電網(wǎng)進行無功功率補償？3.什么叫SVC SVC主要包括哪幾種組合結(jié)構(gòu)?4.5.在TSC中，電容的最優(yōu)投切時刻如何選擇?為什么TCR常和TSC并聯(lián)使用？試畫出其單線電路圖。6.什么叫靜止同步補償器（STATCOM ?和傳統(tǒng)的SVC相比有何優(yōu)缺點?7.畫出不考慮損耗時 STATCOI的等效電路圖和其感性、容性向量圖，并分析其工作原理。習(xí)題八1.對電網(wǎng)的諧波補償有何重要意義?2.與傳統(tǒng)的無源濾波器相比，有源電力濾波器有何優(yōu)缺點?3.試分析圖8-27所示的APF的電路結(jié)構(gòu)和工作原理。4.根據(jù)有源電力濾波器接入電網(wǎng)的方式，有源電力濾波器主要分為哪三大類?各有什么優(yōu)缺點?5.并聯(lián)型、串聯(lián)型有源濾波器各適用于什么應(yīng)用場合?6.7.為什么目前通常將無源 L