電力電子技術(shù)題庫

1、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(hù)電路。二、判斷題1、“電力電子技術(shù)”的特

2、點(diǎn)之一是以小信息輸入驅(qū)動(dòng)控制大功率輸出。（ ）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700V。（ × ）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。（ × ）4、尖脈沖、矩形脈沖、強(qiáng)觸發(fā)脈沖等都可以作為晶閘管的門極控制信號。（ ）5、在晶閘管的電流上升至其維護(hù)電流后，去掉門極觸發(fā)信號，晶閘管級能維護(hù)導(dǎo)通。（ × ）6、在GTR 的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中，為了使GTR 快速導(dǎo)通，應(yīng)盡可能使其基極極驅(qū)動(dòng)電流大些。（ × ）7、達(dá)林頓復(fù)合管和電力晶體管屬電流驅(qū)動(dòng)型開關(guān)管；而電力場效應(yīng)晶體管和絕緣

3、柵極雙極型晶體管則屬電壓驅(qū)動(dòng)型開關(guān)管。（ ）8、IGBT 相比MOSFET，其通態(tài)電阻較大，因而導(dǎo)通損耗也較大。（ × ）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。（ × ）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(dòng)電路故障等。（ ）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(dá)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

4、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(dòng)電路采用的隔離技術(shù)有（ ad ）A、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（uak0且ugk0）。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

5、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(hù)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(gè)晶體管V1、V2 分別具有其基極電流增益1 和2，由普通晶閘管的分析可得，1+2=1 是器件臨界導(dǎo)通的條件。1+21，兩個(gè)等效晶體管過飽和而導(dǎo)通：1+21，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?yàn)镚TO 與普通晶閘管在設(shè)計(jì)和工藝方面有以下幾點(diǎn)不同：1） GTO 在設(shè)計(jì)時(shí)2 較大，這樣晶體管V2 控制靈敏，易

6、于GTO 關(guān)斷；2） GTO 導(dǎo)通時(shí)的1+2 更接近于1，普通晶閘管1+21.15，而GTO 則為1+21.05，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(gè)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 的驅(qū)動(dòng)電路各有什么特點(diǎn)？答：（1）IGBT 驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸出電阻，IGBT 是電壓驅(qū)動(dòng)型器件，IGBT的驅(qū)動(dòng)多采用專用混合集成驅(qū)動(dòng)器。（2）GTR 驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)電流有足夠陡

7、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(shí)，驅(qū)動(dòng)電路能提供幅值足夠大的反向基極驅(qū)動(dòng)電流，并加反偏截止電壓，以加速關(guān)斷速度。（3）GTO 驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：GTO 要求其驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)電流的前沿應(yīng)有足夠的幅值和陡度，且一般需要在整個(gè)導(dǎo)通期間施加正門極電流，關(guān)斷需施加負(fù)門極電流，幅值和陡度要求更高，其驅(qū)動(dòng)電路通常包括開通驅(qū)動(dòng)電路，關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路和門極反偏電路三部分。（4）電力MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)：要求驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸入電阻，驅(qū)動(dòng)功率小且電路簡單。5、全控型開關(guān)器件：GTR、IGBT，MOSFET，達(dá)林頓管中屬于電流型驅(qū)動(dòng)的開關(guān)管的是哪幾種？屬于電壓型驅(qū)動(dòng)的是哪幾種

8、？答：屬于電流型驅(qū)動(dòng)：GTR、達(dá)林極管。屬于電壓型驅(qū)動(dòng)：IGBT，MOSFET。6、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(shí)，CS 經(jīng)RS 放電，RS 起到限制放電電流的作用；關(guān)斷時(shí)，負(fù)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(diǎn)。解：對IGBT、GTR、GTO 和電力MOSFET 的優(yōu)缺點(diǎn)的比較如下表：器件優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)IGBT

9、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，電流容量不及GTOGRT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，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，適用于大功率場合，具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，其通流能力很強(qiáng)電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時(shí)門及負(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)電路簡單，工作頻率高，不存在二次擊穿問題電流容量小，耐壓低，一般中適用于功率不超過10k

10、w 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?。蛔儔浩髀┛箤δ孀冸娐返挠绊懯悄孀冸娐份敵鲭妷簤篣d 幅值增大。2、三相橋式可控整流電路，若輸入電壓為u21=100sinwt，電阻性負(fù)載，設(shè)控制角=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。（×）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。（×）3、單相橋式電路，反電動(dòng)勢負(fù)載，

11、已知=60°U2=100V，E=50V，則電路處于待逆變狀態(tài)。（× ）4、在有源逆變電路中，當(dāng)某一晶閘管發(fā)生故障，失去開通能力，則會(huì)導(dǎo)致逆變失敗。（）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。（×）6、對于三相半波整流電路，電阻性負(fù)載，當(dāng)Id 一定時(shí)，流過晶閘管的電流有效值IT隨控制角的增加而增加。（）7、對于三相半波整流電路電阻性負(fù)載，當(dāng)=45°，U2=100V 時(shí)，輸出電壓平均值約為85V。（）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)。（）9、下列各種變流裝置中，能實(shí)現(xiàn)有源逆變電路的，在括號中畫“ ”，不能的

12、畫“ × ”。（1）單相雙半波可控整流電路。（）（2）接續(xù)流二極管的單相雙半波可控整流電路。（× ）（3）單相全控橋式整流電路。（）（4）單相半控橋式整流電路。（× ）（5）三相半波可控整流電路。（ ）（6）帶續(xù)流二級管的三相半波可控整流電路。（× ）（7）三相橋式全控整流電路。（ ）三、選擇題1、下列路中，不可以實(shí)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(xiàng)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B、單相半波整流電路C、單相雙半

13、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。變壓器二次側(cè)電流中含有2k+1（

14、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?yàn)檫^流而燒成斷路，結(jié)果會(huì)怎樣？如果這只晶閘管被燒成短路，結(jié)果又會(huì)怎樣？答：若有一晶閘管因?yàn)檫^流而燒成斷路，則單相橋式全控制流電路變?yōu)閱蜗喟氩煽刂屏麟娐?/p>

15、，如果這只晶閘管被燒成短路，會(huì)引起其他晶閘管因?qū)﹄娫炊搪范鵁龤В瑖?yán)重時(shí)使輸入變壓器因過流而損壞。因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)，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(hù)的作用。4、有一感性負(fù)載單相半控橋式整流電路，當(dāng)觸發(fā)脈沖突然消失或突然增大到時(shí)，電路會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？電路失控時(shí)，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(dāng)觸發(fā)脈沖突然消失或突然增大到時(shí)，電路會(huì)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(shí)，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

16、察主電路各點(diǎn)波形時(shí)，務(wù)必采取什么措施？用雙蹤示波器同時(shí)觀察電路兩處波形時(shí)，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(huì)引起短路。用雙蹤示波器同時(shí)觀察時(shí)，由于探頭的負(fù)端在示波器內(nèi)部被短接，所以使用時(shí)，探頭的負(fù)端可以選擇兩個(gè)電位相同的點(diǎn)或無直接電聯(lián)系的點(diǎn)，否則會(huì)引起短路。6、三相全控橋式整流電路，當(dāng)一只晶閘管短路時(shí)，電路會(huì)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(yán)重時(shí)，還會(huì)損壞輸入變壓器，所以要求每只晶閘管橋路中應(yīng)串接快速熔斷器，以保護(hù)晶閘管及整個(gè)電路。7、

17、對于單相全控橋式有源逆變電路，為了加快電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)過程，增大電樞電流，應(yīng)如何調(diào)節(jié)角？當(dāng)電樞電流增大后，換相重疊角是否會(huì)加大？這是否會(huì)造成逆變失敗？解：因?yàn)镮d=（Ud-ED）/ R，在有源逆變條件下，Id=-Ud0cos-（-ED）/R=（ED-Udocos）/R，所以電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。發(fā)為加快電動(dòng)機(jī)制動(dòng)過程，增大Id ，必須使增大。又知cos -cos （ + ）=IdXB/ 2U 2sin( /m)，所以當(dāng)制動(dòng)電源 Id增大時(shí)，換向重疊角亦增加，當(dāng)增大超過一定數(shù)值，加上換向重疊角的增大，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(dòng)勢，其極性須

18、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/2，使Ud 為負(fù)值。9、什么是逆變失敗？如何防止逆變失敗？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等。第四章 逆變電路一、填空題1、換流方式主要有器件換流、電網(wǎng)換流、負(fù)載換流、和強(qiáng)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

19、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(shí)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(shí)間 tB應(yīng)大于晶閘管關(guān)斷時(shí)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(qiáng)迫換流方式。二、選擇題1、電壓型逆變電路特點(diǎn)有（ bcd ）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(dòng)D、直流側(cè)電流有脈動(dòng)2、電流型逆變電路特點(diǎn)有（ 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(dòng)D、直流側(cè)電流有脈動(dòng)3、無源逆變電路中，以下半導(dǎo)體器件采用器件換流的有（ ac

20、d ），采用強(qiáng)迫換流和負(fù)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(fù)載換流D、強(qiáng)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(fù)載聯(lián)接。2、換流方式各有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？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(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)

21、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。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(fù)載換流和強(qiáng)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(diǎn)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。電壓型逆變電路的主要特點(diǎn)是：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

22、作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，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同負(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)了反饋二級管。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(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

23、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(gè)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。（）6、多相多重?cái)夭娐芬蛟陔娫磁c負(fù)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(fù)載電流的脈動(dòng)次數(shù)增加、脈動(dòng)幅度減小，對輸入和輸出電流濾波更容易，濾波電感減小。（）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(gè)控制周期中，讓V 導(dǎo)通一段時(shí)間ton