電力電子技術(shù)試題及答案王兆安十

1、考試試卷十一、填空題：此題共8小題，每空1分，共20分1、 同一晶閘管，維持電流Ih與掣住電流II在數(shù)值大小上有Il|h。2、 常用的晶閘管有 式、式兩種。3、 單相半控橋整流電路，帶大電感性負(fù)載，晶閘管在 時(shí)刻換流，二極管那么在時(shí)刻換流。4、 過(guò)電壓產(chǎn)生的原因 、，可采取、保護(hù)'5、 變頻電路所采取的換流方式 、。6、 門(mén)極可關(guān)斷晶閘管主要參數(shù)有 、。7、 電力變換通常分為四大類(lèi)，即 、。&斬波器是在接在恒定直流電源和負(fù)載電路之間，用于 。二、選擇題：此題共5小題，每題2分，共10分1、當(dāng)晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，不管門(mén)極加何種極性觸發(fā)電壓，管子都將工作在 A.導(dǎo)通狀態(tài)C.飽

2、和狀態(tài)D.不定2、 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A.90 °B.120 °C.150 °D.180 °3、 單相全控橋大電感負(fù)載電路中，晶閘管可能承受的最大正向電壓為_(kāi) _ _A.于2B.®eg屁2d.屁24、 在以下可控整流電路中，不能實(shí)現(xiàn)有源逆變的是A、單相全控橋整流電路B、單相雙半波整流電路C、單相半控橋整流電路D、三相全控橋整流電路5、電流型逆變器中間直流環(huán)節(jié)貯能元件是三、簡(jiǎn)答題：此題共6小題，每題5分，共30分1、晶閘管實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通的條件是什么？關(guān)斷的條件及如何實(shí)現(xiàn)關(guān)斷？2、什么叫逆變失敗？逆變失敗的原因是什

3、么?3、簡(jiǎn)述對(duì)觸發(fā)電路的三點(diǎn)要求4、什么叫過(guò)電流？過(guò)電流產(chǎn)生的原因是什么?5、IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路各有什么特點(diǎn)？6試說(shuō)明PWM控制的根本原理四、計(jì)算題：此題共4小題，每題10分，共40分1、單相橋式全控整流電路，U2=100V,負(fù)載中R=20丄值極大 當(dāng)=30時(shí), 要求：作出Ud Id、和I2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; 考慮平安裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。2、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=O時(shí)輸出功率為最大值，試求功率為最大輸出功率的 80%,50%時(shí)的開(kāi)通角3、三相半波可控整流電

4、路，U2=100V,帶電阻電感負(fù)載,R=50丄值極大,當(dāng) =60時(shí)，要求:畫(huà)出Ud, Id和IVT1的波形；計(jì)算Ud、Id、IdT和IVT4、某一電阻負(fù)載，要求輸出直流電壓 Ud=024v,最大負(fù)載電流Id=30A。采用單相 半波可控整流電路。用220V直接供電或用變壓器降壓到 60V供電。計(jì)算兩種方案 下，不考慮完全裕量時(shí)，晶閘管的導(dǎo)通角 0，額定電流In,額定電壓Un,電源的 功率因數(shù)和電源容量。選課課號(hào)：抽命題人：卷面總分：100 分試卷參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 10卷 課程名稱(chēng)：電力電子技術(shù)適用專(zhuān)業(yè)/年級(jí)：考試方式：閉卷一、填空題：此題共8小題，每空1分，共20分1、空1答案=24。2、空1

5、答案螺栓式；空2答案平板式。3、空1答案觸發(fā)；空2答案電源電壓過(guò)零點(diǎn)。4、 空1答案浪涌電壓；空 2答案操作過(guò)電壓；空 3答案阻容吸收；空 4答案硒堆；空5答 案壓敏電阻。5、 空1答案自然換流；空 2答案負(fù)載換流；空 3答案強(qiáng)迫換流。6、 空1答案最大可關(guān)斷陽(yáng)極電流 IATO ;空2答案電流關(guān)斷增益off ；空3答案強(qiáng)擎住電 流IL。7、 空1答案交流變直流整流；空2答案直流變交流逆變；空3答案直流變直流直 流斬波；空4答案交流變交流。8、空1答案改變加到負(fù)載電路上的直流電壓平均值的一種電力電子器件變流裝置。二、選擇題：此題共5小題，每題2分，共10分1、 B2、 D3、 B4、 B5、 B

6、三、問(wèn)答題：此題共6小題，每題5分，共30分1、 5 分答：在晶閘管陽(yáng)極一一陰極之間加正向電壓，門(mén)極也加正向電壓，產(chǎn)生足夠的門(mén)極電流lg ,那么晶閘管導(dǎo)通，其導(dǎo)通過(guò)程叫觸發(fā)。關(guān)斷條件：使流過(guò)晶閘管的陽(yáng)極電流小于維持電流。3分實(shí)現(xiàn)關(guān)斷的方式：1減小陽(yáng)極電壓。2增大負(fù)載阻抗。2分3加反向電壓。2、 5 分2分答：晶閘管變流器在逆變運(yùn)行時(shí)，一旦不能正常換相，外接的直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘管電 路形成短路，或者使變流器輸出的平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)，形成很大的短路 電流，這種情況叫逆變失敗，或叫逆變顛覆。造成逆變失敗的原因主要有: 觸發(fā)電路工作不可靠。例如脈沖喪失、脈沖延遲等。晶閘管本身性能不好。

7、在應(yīng)該阻斷期間管子失去阻斷能力，或在應(yīng)該導(dǎo)通時(shí)不能導(dǎo)通。交流電源故障。例如突然斷電、缺相或電壓過(guò)低等。換相的裕量角過(guò)小。主要是對(duì)換相重疊角估計(jì)缺乏，使換相的裕量時(shí)間小于晶閘管的關(guān) 答：當(dāng)流過(guò)晶閘管的電流大大超過(guò)其正常工作電流時(shí)，稱(chēng)為過(guò)電流。產(chǎn)生的原因有：斷時(shí)間。3、 5 分答：1觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠通電。2觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度。3不超過(guò)門(mén)級(jí)電壓，電流和功率定額，且在可能觸發(fā)區(qū)域之間。4、 5 分3分2分2分1分1直流側(cè)短路；2機(jī)械過(guò)載；3可逆系統(tǒng)中產(chǎn)生環(huán)流或者逆變失?。?電路中管子誤導(dǎo)通及管子擊穿短路等。5分5、 5 分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 ，1 G

8、BT是電壓驅(qū)動(dòng)型器件，IGBT的 驅(qū)動(dòng)多采用專(zhuān)用的混合集成驅(qū)動(dòng)器。1分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)電流有足夠陡的前沿 ，并有一定的過(guò)沖，這 樣可加速開(kāi)通過(guò)程，減小開(kāi)通損耗，關(guān)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。1分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(mén)極電流，關(guān)斷需施加負(fù)門(mén)極電流，幅值和陡度要求更高，其驅(qū)動(dòng)電路通常包括開(kāi)通驅(qū)動(dòng)電路，關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路和門(mén)極反偏電路三局部。2分電力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

9、電路簡(jiǎn)單。1分6、 5 分PWM控制就是對(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。1分在采樣控制理論中有一條重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣蚌的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果根本相同，沖量即窄脈沖的面積。效果根本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形根本相 同。上述原理稱(chēng)為面積等效原理。1分以正弦pWM控制為例。把正弦半波分成W等份，就可把其看成是 N個(gè)彼此相連的脈沖列所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于 /n，但幅值不等且脈沖頂部不是水平直線(xiàn)而是曲線(xiàn),各脈沖幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形 脈沖代替，使矩形脈沖

10、的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波局部的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波局部面積沖量相等,就得到PWM波形。各PWM脈沖的幅值相等而寬度是按下弦規(guī)律變 化的。根據(jù)面積等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。對(duì)于正弦波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到 PWM波形?？梢?jiàn)，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。3分四、計(jì)算題：此題共4小題，每題10分，共40分1、 10 分解：1解:Ud、Id、和I2的波形；如以下列圖：輸出平均電壓 Ud、電流Id,變壓器二次電流有效值12分別為4分X 100X cos30 = 77.97 VId = Ud/R=77.97/2=38.99(A) l2=ld=38.99(A)

11、 3 分晶閘管承受的最大反向電壓為：2 U2=1002 =141.4(V)考慮平安裕量，晶閘管的額定電壓為：UN=(23) X 141.4=283424(V)具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。流過(guò)晶閘管的電流有效值為：IVT=Id/ 2 =27.57(A)晶閘管的額定電流為：IN=(1.52) X 27.57/1.57=2635(A)具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。3分2、 10 分解：=0時(shí)的輸出電壓最大，為!丄(J2Un t) U1Uomax= 0此時(shí)負(fù)載電流最大，為Uo max U 1Iomax= R R 3 分因此最大輸出功率為輸出功率為最大輸出功率的80%時(shí)，有:U1Pmax=

12、Uomax Iomax=此時(shí),Uo= 0.8U1又由si n2解得3分Uo=U1 260.54同理,輸出功率為最大輸出功率的50%時(shí)，有:Uo= 0.5U1又由Uo=U1904分3、 10 分解：Ud, Id和IVT1的波形如以下列圖匕；丨I5分Ud、Id、IdT和IVT分別如下X 100X cos60 =58.5(V)Id = Ud/R=58.5/5=11.7(A) ldvT=ld/3=11.7/3=3.9(A)IVT=Id/=6.755(A)5分4、 10 分解：U2=220v時(shí)(1 COS i)21分2UdCos a = 0.45U 22 24仁 0.45 220 仁0.5 1 分=120°0 仁 180° 120°= 60°電流平均值電流有效值Ud 24ld=30ARd= Rd = 30UU 2