電力電子專業(yè)技術(shù)題庫

1、作者:日期:南通大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子技術(shù)題庫第二章電力電子器件一、填空題1、若晶閘管電流有效值是157A,則其額定電流為100A。若該晶閘管陽、陰間 電壓為60sinwtV，則其額定電壓應(yīng)為60V。（不考慮晶閘管的電流、電壓安全裕 量。）2、功率開關(guān)管的損耗包括兩方面，一方面是 導(dǎo)通損耗；另一方是開關(guān)損耗。3、在電力電子電路中，常設(shè)置緩沖電路，其作用是 抑制電力電子器件的內(nèi)因過 電壓、du/dt或者過電流和di/dt，減小器件的開關(guān)損耗。4、緩沖電路可分為關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路。5、電力開關(guān)管由于承受過電流，過電壓的能力太差。所以其控制電路必須設(shè)有 過流和過壓保護電路。二、判斷題1、

2、“電力電子技術(shù)”的特點之一是以小信息輸入驅(qū)動控制大功率輸出。（V ）2、 某晶閘管，若其斷態(tài)重復(fù)峰值電壓為500V,反向重復(fù)峰值電壓為700V,則該 晶閘管的額定電壓是700VO（ X ）3、 晶閘管導(dǎo)通后，流過晶閘管的電流大小由管子本身電特性決定。（X ）4、尖脈沖、矩形脈沖、強觸發(fā)脈沖等都可以作為晶閘管的門極控制信號。（V ）5、在晶閘管的電流上升至其維護電流后，去掉門極觸發(fā)信號，晶閘管級能維護 導(dǎo)通。（X&在GTR的驅(qū)動電路設(shè)計中，為了使GTR快速導(dǎo)通，應(yīng)盡可能使其基極極驅(qū)動 電流大些。（X7、達林頓復(fù)合管和電力晶體管屬電流驅(qū)動型開關(guān)管；而電力場效應(yīng)晶體管和絕緣柵極雙極型晶體管則

3、屬電壓驅(qū)動型開關(guān)管。（V ）8、 IGBT相比MOSFET其通態(tài)電阻較大，因而導(dǎo)通損耗也較大。（X ）9、 整流二級管、晶閘管、雙向晶閘管及可關(guān)斷晶閘管均屬半控型器件。（X ）10、導(dǎo)致開關(guān)管損壞的原因可能有過流、過壓、過熱或驅(qū)動電路故障等。（V ）三、選擇題1、下列元器件中，（BH ）屬于不控型，（DEFIJKLM）屬于全控型,（ACG ） 屬于半控型。A、普通晶閘管B、整流二極管C、逆導(dǎo)晶閘管D、大功率晶體管E、絕緣柵場效應(yīng)晶體管 F、達林頓復(fù)合管G、雙向晶閘管H、肖特基二極 管I、可關(guān)斷晶閘管J、絕緣柵極雙極型晶體管 K、MOS控制晶閘管L、靜電感應(yīng)晶閘管 M、靜電感應(yīng)晶體管2、下列器件

4、中，（c ）最適合用在小功率，高開關(guān)頻率的變換器中。A、GTR B、IGBT C、MOSFET D GTO3、開關(guān)管的驅(qū)動電路采用的隔離技術(shù)有（adA、磁隔離B電容隔離C、電感隔離D光耦隔離四、問答題1、使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流或 脈沖(uak>0且ugk> 0)。2、維持晶閘管導(dǎo)通和條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？答：(1)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。(2) 要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)閿?，可利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘 管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維護

5、電流以下，便可使 導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。3、GTO和普通晶閘管同為PNPN結(jié)構(gòu)，為什么GTO能夠自關(guān)斷，而普通晶閘管 不能？答：GTO和普通晶閘管同為PNPN結(jié)構(gòu)，由P1N1P2和N1P2N2構(gòu)成兩個晶體管VI、V2分別具有其基極電流增益a 1和a 2,由普通晶閘管的分析可得，a 1 + a 2=1是器件臨界導(dǎo)通的條件。a 1 + a 2> 1,兩個等效晶體管過飽和而導(dǎo)通： a 1 + a 2V 1，不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。GTO之所以能夠自行關(guān)斷，而普通晶 閘管不能，是因為GTO與普通晶閘管在設(shè)計和工藝方面有以下幾點不同：1) GTO在設(shè)計時a 2較大，這樣晶體管V2控制靈敏，易于GTO關(guān)

6、斷；2) GTO導(dǎo)通時的a 1+a 2更接近于1,普通晶閘管a 1+a 2> 1.15，而GTO 則 為a 1 + a 2- 1.05，GTO的飽和程度不深，接近于臨界飽和，這樣為門極控制關(guān)斷提供了有利條件；3) 多元集成結(jié)構(gòu)使每個GTO元陰極面積小，門極和陰極間的距離在為縮短，使得P2級區(qū)所謂的橫向電阻很小，從而使從門極抽出較大的電流成為可能。4、IGBT、GTR GTO和電力MOSFET勺驅(qū)動電路各有什么特點？答：(1) IGBT驅(qū)動電路的特點是：驅(qū)動電路具有較小的輸出電阻，IGBT是電壓驅(qū)動型器件，IGBT的驅(qū)動多采用專用混合集成驅(qū)動器。(2) GTR驅(qū)動電路的特點是：驅(qū)動電路提供

7、的驅(qū)動電流有足夠陡的前沿， 并有一定的過沖，這樣可加速開通過程，減少開通損耗，并斷時，驅(qū)動 電路能提供幅值足夠大的反向基極驅(qū)動電流，并加反偏截止電壓，以加 速關(guān)斷速度。(3) GTO驅(qū)動電路的特點是：GTO要求其驅(qū)動電路提供的驅(qū)動電流的前沿 應(yīng)有足夠的幅值和陡度，且一般需要在整個導(dǎo)通期間施加正門極電流，關(guān)斷需施加負門極電流，幅值和陡度要求更高，其驅(qū)動電路通常包括開 通驅(qū)動電路，關(guān)斷驅(qū)動電路和門極反偏電路三部分。(4) 電力MOSFE®動電路的特點：要求驅(qū)動電路具有較小的輸入電阻，驅(qū) 動功率小且電路簡單。5、全控型開關(guān)器件：GTR IGBT，MOSFET達林頓管中屬于電流型驅(qū)動的開關(guān)管

8、的是哪幾種？屬于電壓型驅(qū)動的是哪幾種？答：屬于電流型驅(qū)動：GTR達林極管。屬于電壓型驅(qū)動：IGBT，MOSFET6全控型器件的緩沖電路的主要作用是什么？試分析 RCD緩沖電路中各元件的 作用。答：全控型器件緩沖電路的主要作用是抑制器件的內(nèi)因過電壓，du/dt或過電流和di/dt，減小器件的開關(guān)損耗。RCD緩沖電路中，各元件的作用是：開通時，CS經(jīng)RS放電，RS起到限制放電電流的作用；關(guān)斷時，負載電流經(jīng) VDS從CS分流，使du/dt減小，抑制過電 壓。7、試說明IGBT、GTR GTO和電力MOSFET各自的優(yōu)缺點。 解：對IGBT、GTR GTO和電力MOSFET勺優(yōu)缺點的比較如下表:器件優(yōu)

9、點缺點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，驅(qū)動功 率小開關(guān)速度低于電力MOSFEJ 電壓，電流容量不及GTOGRT耐壓咼，電流大，開關(guān)特性 好，通流能力強，飽和壓降 低開關(guān)速度低，為電流驅(qū)動， 所需驅(qū)動功率大，驅(qū)動電路 復(fù)雜，存在二次擊穿冋題GTO電壓電流容量大，適用于大 功率場合，具有電導(dǎo)調(diào)制效 應(yīng)，其通流能力很強電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時 門及負脈沖電流大，開關(guān)速 度低，驅(qū)動功率大，驅(qū)動電 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)動功率 小且驅(qū)動電路簡單，工作頻 率咼，不存在二次擊穿冋題電

10、流容量小，耐壓低，一般 中適用于功率不超過 10kw的 電力電子裝置第三章整流電路一、填空題1、變壓器漏抗對整流電路的影響是 整流電路輸出電壓Ud幅值減小；變壓器漏 抗對逆變電路的影響是 逆變電路輸出電壓壓Ud幅值增大。2、三相橋式可控整流電路，若輸入電壓為 u2仁100sinwt,電阻性負載，設(shè)控制 角a =60°,則輸出電壓Ud=82.73V。二、判斷題1、對于輸入接整流變壓器的可控整流電路，變壓器存在直流磁化的有三相半波整流電路、單相半波整流電路和單相雙半波整流電路。（X）2、對于單相橋式全控整流電路，晶閘管 VT1無論是燒成短路還是斷路，電路都 可作單相半波整流電路工作。（X

11、）3、 單相橋式電路，反電動勢負載，已知 B =60° U2=100V E=50V則電路處于 待逆變狀態(tài)。（X ）4、在有源逆變電路中，當某一晶閘管發(fā)生故障，失去開通能力，則會導(dǎo)致逆變 失敗。（V）5、變壓器漏抗使整流電路和有源逆變電路的輸出電壓幅值均減小。（X）&對于三相半波整流電路，電阻性負載，當Id 一定時，流過晶閘管的電流有效值IT隨控制角a的增加而增加。（V）7、對于三相半波整流電路電阻性負載，當 a =45 °, U2=100V時，輸出電壓平 均值約為85V°（V）8、 輸出接有續(xù)流二極管的三相橋式全控橋，不可能工作在有源逆變狀態(tài)。（V）9、下

12、列各種變流裝置中，能實現(xiàn)有源逆變電路的，在括號中畫“ V ”，不能 的畫“ x ”。（1）單相雙半波可控整流電路。（V）（2）接續(xù)流二極管的單相雙半波可控整流電路。（x ）（3）單相全控橋式整流電路。（V）（4）單相半控橋式整流電路。（x ）（5）三相半波可控整流電路。（V ）（6）帶續(xù)流二級管的三相半波可控整流電路。（x ）（7）三相橋式全控整流電路。（V ）三、選擇題1、下列路中，不可以實現(xiàn)有源逆變有（bd ）A、三相半可控整流電路B、三相橋式半控整流電路C單相橋式整流電路D單項雙半波整流電路外接續(xù)流二極管2、 下列電路中，輸入整流變壓器不存在直流磁化的有（acef ）A、單相橋式整流電路

13、B、單相半波整流電路C單相雙半波整流電路D三相半波整流電路E三相橋式有源逆變電路F、單相雙半波外接續(xù)流二極管3、 下列可控整流電路中，輸出電壓諧波含量最少的是（d ）A、三相半波B單相雙半波C、三相橋式D十二相整流4、整流變壓器漏抗對電路的影響有（acd）A、變流裝置的功率因數(shù)降低B、輸出電壓脈沖減小C電流變化緩和D引起相間短路四、問答題1、單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？其中幅值 最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪 幾次？答：單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有 2k （k=1、2、3）次 諧波，其中幅值最大的2次諧波。變壓器

14、二次側(cè)電流中含有2k+1（k=1、2、3） 次即奇次諧波，其中主要的是3次、5次諧波。2、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？其中幅值 最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪 幾次？答：三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有 6k （k=1、2、3）次諧 波，其中幅值最大的6次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有6k± 1 （ k=1、2、3） 次諧波，其中主要的是5次、7次諧波。3、在單相橋式全控制整流電路中，若有一晶閘管因為過流而燒成斷路，結(jié)果會 怎樣？如果這只晶閘管被燒成短路，結(jié)果又會怎樣？答：若有一晶閘管因為過流而燒成斷路，貝U單

15、相橋式全控制流電路變?yōu)閱蜗喟氩煽刂屏麟娐?，如果這只晶閘管被燒成短路，會引起其他晶閘管因?qū)﹄?源短路而燒毀，嚴重時使輸入變壓器因過流而損壞。因此在設(shè)計電路時，在變 壓器二次側(cè)與晶閘管之間應(yīng)串聯(lián)快速熔斷絲，起到過流保護的作用。4、 有一感性負載單相半控橋式整流電路，當觸發(fā)脈沖突然消失或o突然增大到n 時，電路會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？電路失控時，可用什么方法判斷哪一只晶閘管一直導(dǎo)能，哪一只一直阻斷？答：對于單相半控橋式整流電路，當觸發(fā)脈沖突然消失或o突然增大到n時，電路會出現(xiàn)失控現(xiàn)象，即一只晶閘管一直導(dǎo)通，兩只整流二極管輪流導(dǎo) 通。出現(xiàn)這種現(xiàn)象時，可用萬用表測量晶閘管兩端電壓或用示波器測量晶閘管 兩端電壓

16、波形來判斷導(dǎo)通和關(guān)斷情況。5、在主電路沒有整流壓器，用示波器觀察主電路各點波形時，務(wù)必采取什么措 施？用雙蹤示波器同時觀察電路兩處波形時，務(wù)必注意什么問題？答：必須把示波器插頭的接地端斷開，否則會引起短路。用雙蹤示波器同 時觀察時，由于探頭的負端在示波器內(nèi)部被短接，所以使用時，探頭的負端可 以選擇兩個電位相同的點或無直接電聯(lián)系的點，否則會引起短路。6三相全控橋式整流電路，當一只晶閘管短路時，電路會發(fā)生什么情況答：在三相橋式電路中，若一只晶閘管發(fā)生短路，例如共陰極組中一只管 了短路，則其余共陰極組中任意一只晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通后，都要引起電源線電 壓短路，使管子連續(xù)燒壞，嚴重時，還會損壞輸入變壓器，

17、所以要求每只晶閘 管橋路中應(yīng)串接快速熔斷器，以保護晶閘管及整個電路。7、對于單相全控橋式有源逆變電路，為了加快電動機的制動過程，增大電樞電 流，應(yīng)如何調(diào)節(jié)B角？當電樞電流增大后，換相重疊角是否會加大？這是否會 造成逆變失?。拷猓阂驗閘d=( Ud-ED)/ R E在有源逆變條件下，ld=-UdOcos俟(-ED) /R E = (ED-Udocos® /RE所以電動機工作在發(fā)電制動狀態(tài)。發(fā)為加快電動機制動過 程，增大Id，必須使供曾大。又知cos ocos ( o + Y = I dXB/ 2U 2sin( n /m) 所以當制動電源Id增大時，換向重疊角 亦增加，當供曾大超過一定數(shù)

18、值，加上 換向重疊角Y勺增大，可能造成逆變的失敗。8、使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：直流側(cè)要有電動勢，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大 于變流電路直流側(cè)的平均電壓。要求晶閘管的控制角o>n /2使Ud為負值。9、什么是逆變失?。咳绾畏乐鼓孀兪。看穑耗孀冞\行時，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會通過晶閘管電 路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變?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洋。第四章逆變電路

19、一、填空題1、換流方式主要有 器件換流、電網(wǎng)換流、負載換流、和強迫換流。2、單相電壓型逆變電路中二極管的作用是 反饋和續(xù)流。3、180度導(dǎo)電方式三相電壓型逆變電路中，為了防止同一相上下兩橋臂的開關(guān)器件同時導(dǎo)通而引起直流側(cè)電源短路，要求采用 先斷后通的方法。4、單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）逆變電路中為了保證晶閘管可靠關(guān)斷，反壓 時間tB應(yīng)大于晶閘管關(guān)斷時間tq°（大于、等于或小于）5、串聯(lián)二極管式晶閘管三相電流型逆變電路采用強迫換流方式。二、選擇題1、電壓型逆變電路特點有（bed ）A、直流側(cè)接大電感B、交流側(cè)電流接正弦波C、直流側(cè)電壓無脈動D直流側(cè)電流有脈動2、電流型逆變電路特點有（

20、a ）A、直流側(cè)接大電感B、交流側(cè)電流接正弦波C、直流側(cè)電壓無脈動D直流側(cè)電流有脈動3、 無源逆變電路中，以下半導(dǎo)體器件采用器件換流的有 （aed ），采用強迫換 流和負載換流的有（b ）。A、GTO B SCR C IGBT D MOSFET4、（ ad）屬于自然換流，（bc ）屬于外部換流。A、器件換流B電網(wǎng)換流C、負載換流D強迫換流三、問答題1、無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測接電網(wǎng)，即交流側(cè)接有電源。而無源逆變電路的交流側(cè) 直接和負載聯(lián)接。2、換流方式各有哪幾種？各有什么特點？答：換流方多有4種：器件換流：利用全控器件的自關(guān)斷能力進行換

21、流。全控型器件采用此換流方 式。電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)提供換流電壓，只要把負的電網(wǎng)電壓加在欲換流的器件上即可。負載換流：由負載提供換流電壓，當負載為電容性負載即負載電流超前于負載電壓時，可實現(xiàn)負載換流。強迫換流：設(shè)置附加換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強迫施加反向電壓換流稱為強迫換流。通常是利用附加電容上的能量實現(xiàn)，也稱電容換流。晶閘管電路不能采用器件換流，根據(jù)電路形式的不同采用電網(wǎng)換流、負載換流 和強迫換流3種方式。3、什么是電壓型逆變電路？什么是電流型逆變電路？二者各有什么特點答：按照逆變電路直流測電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的逆變電路稱為電壓 型逆變電路，直流側(cè)是電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路。

22、電壓型逆變電路的主要特點是： 直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當于電壓源。直流側(cè)電壓基本無脈動，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波，并且與負載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位同負載阻抗情況的不同而不同。當交流側(cè)為阻感負載時需要提供無功功率，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 饋二級管。電流型逆變電路的主要特點是： 直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當于電流源。直流側(cè)電流基本無脈動，直流回路呈 現(xiàn)咼阻抗。 電路中開關(guān)器件的作用是改變直流電路的流通路徑，因此交流側(cè)輸出電流為 矩形波，并且與負載阻抗角

23、無關(guān)。而交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負載阻抗 情況的不同而不同。 當交流側(cè)為阻感負載時需要提供無功功率，直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作 用。因為反饋無功能量時直流電流并不反向，因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。第五章直流斬波電路一、填空題和判斷題1、開關(guān)型DC-DC變換電路的3個基本元件是功率開關(guān)管、電感和電容。2、設(shè)DC-DC 變換器的 Boost 電路中，Ui=10.0V，D=0.7 則U= 33.3V。3、設(shè)DC-DC 變換器的 Buck 電路中，Ui=10.0V，D=0.7 則 U= 7V。4、 直流斬波電路是固定的直流電轉(zhuǎn)換成可變的直流電，其中典型電路有 升 壓斬波電路和降壓斬波電路。5、變頻開關(guān)DC-DC變換電路由于開關(guān)頻率高，因而可減少濾波電路體 積。（V）6、多相多重斬波電路因在電源與負載間接入了多少結(jié)構(gòu)相同的基本斬波電 路，使得輸入電源電源和輸出負載電流的脈動次數(shù)增加、脈動幅度減小，對輸 入和輸出電流濾波更容易，濾波電感減小。（V）二、問答題1、簡述降壓斬波電路工作原理。答：降壓斬波器的原理是：在一個控制周期中，讓 V