電力電子技術(shù)試卷資料

電力電子技術(shù)試題判斷題TOC\o"1-5"\h\z7、有源逆變指的是把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能送給負(fù)載。 （）13、變流裝置其功率因數(shù)的高低與電路負(fù)載阻抗的性質(zhì)，無(wú)直接關(guān)系。 （）17、變頻調(diào)速裝置是屬于無(wú)源逆變的范疇。 （）18、有源逆變裝置是把逆變后的交流能量送回電網(wǎng)。 （）24、電壓型逆變電路，為了反饋感性負(fù)載上的無(wú)功能量，必須在電力開關(guān)器件上反并聯(lián)反饋二極管。 （）26、三相橋式全控整流電路，輸出電壓波形的脈動(dòng)頻率是150H石 （）29、 提高電力電子裝置的工作頻率，可以使電力電子裝置的體積和重量減小。（）30、無(wú)源逆變電路，是把直流電能逆變成交流電能，送給電網(wǎng)， （）32、無(wú)源逆變指的是不需要逆變電源的逆變電路。 （）33、直流斬波電路只能實(shí)現(xiàn)降低輸出直流電壓的作用 （）46、變頻器總是把直流電能變換成50Hz交流電能。 （）53、有源逆變電路是把直流電能變換成50Hz交流電能送回交流電網(wǎng)。 （）一、 填空題1、 GTO的全稱是，圖形符號(hào)為；GTR的全稱是，圖形符號(hào)為；P-MOSFET的全稱是，圖形符號(hào)為；IGBT的全稱是，圖形符號(hào)為。33、門極可關(guān)斷品閘管、大功率晶體管、功率場(chǎng)效應(yīng)管、絕緣門極晶體管。2、GTO的關(guān)斷是靠門極加出現(xiàn)門極來(lái)實(shí)現(xiàn)的。33、 負(fù)信號(hào)、反向電流。3、大功率晶體管簡(jiǎn)稱，通常指耗散功率以上的晶體管。34、 GTR、1W。4、功率場(chǎng)效應(yīng)管是一種性能優(yōu)良的電子器件，缺點(diǎn)是和。35、 電流不夠大、耐壓不夠高。二、 判斷題對(duì)的用”表示、錯(cuò)的用X表示（每小題1分、共10分）TOC\o"1-5"\h\z2、工作溫度升高，會(huì)導(dǎo)致GTR的壽命減短。 （”）3、使用大功率晶體管時(shí)，必須要注意“二次擊穿”問(wèn)題。 （”）5、電力品體管的外部電極也是：集電極、基極和發(fā)射極。 （”）6、實(shí)際使用電力品體管時(shí)，必須要有電壓電流緩沖保護(hù)措施。 （”）8、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管屬于電流型控制元件。 （X）9、 絕緣柵雙極型品體管具有電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管和電力品體管的優(yōu)點(diǎn)。（”）三、 單項(xiàng)選擇題把正確答案的番號(hào)填在括號(hào)內(nèi)（每小題1分，共10分）4、 能采用快速熔斷器作為過(guò)電流保護(hù)的半導(dǎo)體器件是（）。A、GTOB、GTR C、IGBT。5、 比較而言，下列半導(dǎo)體器件中開關(guān)速度最快的是（）、最慢的是（）。A、GTO B、GTRC、MOSFET6、下列半導(dǎo)體器件中屬于電流型控制器件的是。 （A）A、GTR B、MOSFETC、、IGBT。四、問(wèn)答題（每小題6分，共計(jì)24分）6、絕緣門極晶體管的特點(diǎn)有哪些？答：絕緣門極晶體管具有輸入阻抗高、速度快、熱穩(wěn)定性好、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、通態(tài)電壓低、耐壓高和承受電流大等特點(diǎn)。五、識(shí)圖、作圖題（10分）1、讀出下列圖形符號(hào)的名稱并標(biāo)出管腳符號(hào)。2、畫出下列半導(dǎo)體器件的圖形符號(hào)并標(biāo)明管腳代號(hào)。①普通品閘管；②單結(jié)品體管；③逆導(dǎo)品閘管；④可關(guān)斷品閘管；⑤功率晶體管;⑥功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管；⑦絕緣門極晶體管；⑧雙向二極管；⑨雙向品閘管；⑩程控單結(jié)品體管。2、 PWM逆變電路的常用控制方法有兩種，一是計(jì)算法；二是調(diào)制法。其中調(diào)制法又可分為兩種，一是異步調(diào)制法；二是同步調(diào)制法。通常異步調(diào)制法是保持載波頻率不變，信號(hào)頻率根據(jù)需要而改變時(shí)，載波比是變化的。優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)頻率較低時(shí)載波比較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，輸出較接近正弦波。缺點(diǎn)是：正負(fù)半周脈沖數(shù)不相等，對(duì)稱性差。因此，希望采用較高的載波頻率，以克服在信號(hào)頻率較高時(shí)仍能保持較大的載波比。同步調(diào)制時(shí)，保持載波比為常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步變化。優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)波一周內(nèi)輸出的脈沖數(shù)是固定的，脈沖相位也是固定的，對(duì)稱性好。缺點(diǎn)是：當(dāng)逆變頻率較低時(shí)，載波頻率也很低，造成調(diào)制諧波不易濾除；逆變頻率較高時(shí)，調(diào)制載波頻率也過(guò)高，使開關(guān)器件的開關(guān)頻率過(guò)高而難以承受。1.3開關(guān)型電力電子變換有哪四種基本類型？答：有如下四種電力變換電路或電力變換器，如圖所示：（1） 交流（A.C）一直流（D.C）整流電路或整流器；（2） 直流（D.C）一交流（A.C）逆變電路或逆變器；（3） 直流（D.C）一直流（D.C）電壓變換電路，又叫直流斬波電路、直流斬波器；（4） 交流（A.C）—交流（A.C）電壓和/或頻率變換電路：僅改變電壓的稱為交流電壓變換器或交流斬波器，頻率、電壓均改變的稱為直接變頻器。1.5開關(guān)型電力電子變換器有那些基本特性？答：（1） 變換器的核心是一組開關(guān)電路，開關(guān)電路輸出端電壓和開關(guān)電路輸入端電流都不可能是理想的直流或無(wú)畸變的正弦基波交流，含有高次諧波。（2） 要改善變換電路的輸出電壓和輸入電流的波形，可以在其輸出、輸入端附加LC濾波電路；但是最有效方法是采用高頻PWM控制技術(shù)。（3） 電力電子變換器工作時(shí)，開關(guān)器件不斷進(jìn)行周期性通、斷狀態(tài)的依序轉(zhuǎn)換，為使輸出電壓接近理想的直流或正弦交流，一般應(yīng)對(duì)稱地安排一個(gè)周期中不同的開關(guān)狀態(tài)及持續(xù)時(shí)間。因此對(duì)其工作特性的常用分析方法或工具是：開關(guān)周期平均值（狀態(tài)空間平均法）和傅立葉級(jí)數(shù)。3.2脈沖寬度調(diào)制PWM和脈沖頻率調(diào)制PFM的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？答:脈沖寬度凋制方式「刪，保持耳不變（開關(guān)頻率不變）,改變?yōu)跽{(diào)"輸出電壓F.,脈沖頻率調(diào)制方式保持上不變，改變開關(guān)頻率或周期調(diào)控輸實(shí)際應(yīng)用中廣泛采用F啊方式“兇為采用定PO升關(guān)時(shí)，輸出電壓中諧良的頻率固定，濾波器設(shè)計(jì)容易,開關(guān)過(guò)程所產(chǎn)生電磁干擾容易控制」此外由控制系統(tǒng)荻得可變脈寬信號(hào)比獲得W變.頻率信號(hào)容易實(shí)現(xiàn)是杵諧振軟.開美變換器中為了保證諧振過(guò)程的完成.采用PFM控制較容易實(shí)現(xiàn)。33Buck變換器中電感電流的脈動(dòng)和輸出電壓的脈動(dòng)與哪些因數(shù)有關(guān)，試從物理上給以解釋.答■[1感111流II勺脈動(dòng)〕I，與電感AlL、開關(guān)頻率?f、輸入電H、輸出電尸;％—輸出電壓的脈動(dòng)量與電磨量上、電容量6開賣頻率尤、輸扁電壓匕有制電感鼠￡、電容最（7越大其濾波效果越好，而開美頻率￡越高，濾波屯感的交流阻抗3￡就很大，它對(duì)直流電壓的阻抗基本為0,同時(shí)濾場(chǎng)電容的交流阻抗%&很小。

3.1圖3.2(a).3.5(a)電路穩(wěn)態(tài)時(shí)在-?個(gè)開關(guān)周期中，電感電流的增量瑚項(xiàng)、電感［的磁通增量是否為零，為什么？電容仁的電流平均值為零，電容廣端電庶的增量是否為零，為什么？答；電路姓于穩(wěn)態(tài)II寸，在-個(gè)開美周期內(nèi)電感電流的增量刈=氣同時(shí)電感E的磁通增墻』史=。，因?yàn)槿绻?個(gè)周期內(nèi)電感的磁通增那么電感上的磁通將無(wú)法復(fù)位，也即電感上的能屋不斷累積，最終將達(dá)到飽和，其至燒毀電感，所以穩(wěn)態(tài)工作時(shí)應(yīng)使一個(gè)開美周期內(nèi)電感￡的磁通增量4^=0°電容。的電流平均值為5那么電容仁端電壓的增鼠也為0,因?yàn)榉€(wěn)態(tài)時(shí)一個(gè)周期內(nèi)電容上的充電電荷等于放電電荷，即電容上電荷增量刁。=0,旭電容端電壓增量山「=當(dāng)，故電容。端電EE的增屋也為(:"l^=IO-3OV1l^=IO-3OV1r tVr=￡用故3.5Buck變換器中電流臨界連續(xù)是什么意思？當(dāng)負(fù)載電壓％、電流孔一定時(shí)在什么條件下可以避免電感電流斷流？答：Buck變換器中電感電流臨界連續(xù)是指處于電感電流連續(xù)和電感電流斷流兩種工況的臨界點(diǎn)的一匚作狀態(tài)，這時(shí)在開關(guān)管阻斷期結(jié)束時(shí)，電感電流剛好降為零。當(dāng)負(fù)載電壓％、電流％-定時(shí)增大屯感屈［和提高開關(guān)頻率廳都W以避免電感電流斷流： '3.6開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)直流升壓變換的基本原理是什么？答：為了獲得高于電源電壓片 &札,的直流輸出電r+"「J二也心壓財(cái)-個(gè)簡(jiǎn)單HT54ru而有效的辦法 —―是在變換器開關(guān)管前端插入一個(gè)電感如右圖所示，在開關(guān)管T關(guān)斷時(shí)，利用圖中電感線圈』在其電流減小時(shí)所產(chǎn)生的反電勢(shì)攻(在電感電流減小時(shí)，%=-切方,為正值),將此電瞰反電勢(shì)印與電源電壓％串聯(lián)相加送至負(fù)載,則負(fù)我就或獲得尚「電源電壓4的直流電壓匕，從而實(shí)現(xiàn)直流?升壓變換。3,7Boost變換器為什么不宜在占空比。接近1的情況下工作？答：因?yàn)樵贐oost變換器中，?升關(guān)管導(dǎo)因時(shí),電源與負(fù)載脫離,其能量為部?jī)?chǔ)存在電感中，當(dāng)開關(guān)管美斷口寸，能量才從電感中釋放到負(fù)載』如果占空比三接近于1，那么開美接近于全導(dǎo)通狀態(tài)，兒乎沒(méi)有美斷■寸間，那么電感在開關(guān)管導(dǎo)通期間儲(chǔ)存的能屈沒(méi)有時(shí)間釋放，將造成電感飽利，口至燒毀。因此Boost換器不宜在占空比心接近1的情況下工作”同時(shí)，從此。就變換器在電感電流連續(xù)「況時(shí)的變壓比表達(dá)式也=1心-功也W以看出，當(dāng)占空比刀接近1時(shí)，變施比肱接近于.無(wú)究大，這顯然4實(shí)際不符，將造成電路無(wú)法正常工作。

4.2圖4.2(a)和4.3(a)中的二極管起什么作用，在一個(gè)周期中二極管和晶體管導(dǎo)電時(shí)間由什么因素決定，在什么情況下可以不用二極管D,純感性負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流為什么是三角形。務(wù)TT務(wù)TT圖"單相橋式逆變電路及電壓、電流彼形圖43單相半析逆變電路及電壓旭流波形答：圖中二極管起續(xù)流利箝位作用，在一個(gè)周期中二極管利晶體管導(dǎo)電時(shí)間由二極管盟動(dòng)信號(hào)和負(fù)載電流《的方向共同決定，在純阻性負(fù)載時(shí)可以不用二極管隊(duì)上也=1，純電感負(fù)載時(shí)， 由七在期間，對(duì)于全橋逆變電路有%=匕，X寸半-橋電路匕i,線性上升：在期間，個(gè)橋電路褊=-《，半橋TT々二一匕也，L線性下降；故也流^是三角波口如果右都是300磯半橋和令橋電路斷態(tài)時(shí)開關(guān)器件兩端最高電壓都是么即300V。4.4正弦脈寬調(diào)制$P微的基本原理是什么？載波比N、電壓調(diào)制系數(shù)N1的定義是什么？改變高頻載波電壓幅值^-和頻率兒為什么能改變逆變器交流輸出基波電壓匕的大小和基波頻率￡?答：北弦脈寬調(diào)制SFWM的基本原理是沖量等效原理：大小、波形不相同的窄變星作用于慣性系統(tǒng)時(shí)，1!要其沖機(jī)即變至對(duì)時(shí)間的積分相等，其作用效果基本相同-如果將正弦波周期分成多個(gè)較小的。寸間段，使PWM屯壓波在每-時(shí)間段都與該段的正弦電壓沖景相等「則不連續(xù)的按正弦規(guī)律改變寬度的多段波電床就等效「正弦電壓。載波比N定義為二角載波頻率￡和正弦調(diào)制波頻率兀之比：N=X/A:電玉調(diào)制系數(shù)M是正弦調(diào)制波幅值乙和二角波幅值吃之比改變調(diào)制比虬即可成比例的調(diào)控輸出電壓的基波大小.乂因?yàn)閔=L,所以改變調(diào)制波頻率Z,即可調(diào)控輸出電壓的基波頻率兀5-2三相橋式不控整流任何瞬間均有兩個(gè)二極管導(dǎo)電，整流電壓的瞬時(shí)值與.三相交流相電壓、線電壓瞬時(shí)值有什么關(guān)系？答：共陰連接的泠二極管中，［相交流相電壓瞬時(shí)值最正的那一相自然導(dǎo)通,把最正的相電壓接到負(fù)載的一端；共陽(yáng)連接的二個(gè)二極管中，三相交流相電壓瞬時(shí)值最負(fù)的那一相門然導(dǎo)通，把域負(fù)的相電壓接到負(fù)載的另一端，因此，仃:何時(shí)刻負(fù)載得到的整流旭氐瞬時(shí)值是線電壓的最大瞬時(shí)伯.。7.4有光耦隔離的驅(qū)動(dòng)器優(yōu)、缺點(diǎn)是什么？答：有光耦隔高的醐動(dòng)器兩側(cè)的電磁干擾小，但光情器件需要承受主電路的高壓,有時(shí)還需要增加額外的電源和脈沖電流放大器。7,5并聯(lián)緩沖器和串聯(lián)緩沖器功能是什么？線路雜散電感或串聯(lián)緩沖電感在開關(guān)電器開通、關(guān)斷過(guò)程中起什么作用？答：并聯(lián)緩沖器的作用是延緩關(guān)斷過(guò)程中開關(guān)管電壓的上升速度和限制其數(shù)值。串聯(lián)緩沖器的作用屋使升美傍電在開關(guān)關(guān)斷過(guò)程中緩慢卜JK減小了美斷時(shí)的dv/dt,血旦改善了K斷時(shí)的開艾軌跡，確保開美器件的安全運(yùn)行°線路雜散電感上可以使開關(guān)管開通時(shí)兩端屯壓*減小，改善開通特性，弁可減小開通時(shí)的所以有時(shí)乂人為地甲聯(lián)一個(gè)數(shù)值不大的緩沖電感右.但是較大的串聯(lián)緩沖電感在關(guān)斷過(guò)程中又會(huì)引起母較多的超過(guò)丹，為此可在右:兩端并聯(lián)二極管以:和電阻阻尼電路，抑制關(guān)斷過(guò)程中二極管的過(guò)lUko7.7輸入濾波器（電源側(cè)濾波器），輸出濾波器（負(fù)載側(cè)濾波器）的主要功能是什么？其濾波效果與哪些因素有關(guān)，為什么？答；電力電「升美電路的輸入電流，在直流電源供電時(shí)不可能是平直的直流電流而含有交流諧波電流,在交流電源供電時(shí)不可能是正弦電流而含有高次諧波電流『因此，輸入濾波器的主破功能就是史抑制電力電子變換電路輸入電流中的諧波電流流入供電電源,改善供電電源的供電質(zhì)量,電力電子開關(guān)電路輸出的直流電壓不可能是平直的直流電壓，輸出的交流電壓也不可能是正弦交流電壓，輸出濾波器的功能就是將開關(guān)電路輸山邙流電壓中的交流分虻濾除，只將平點(diǎn)的白流平均伯，電壓輸給負(fù)載，或?qū)㈤_美電路輸出交流電壓中的諧波電壓沌除，只將.正弦基波電壓供給負(fù)載，所以，輸出濾波器的主要功能就是改善電力電廣變換寄輸出到負(fù)載上的供電電壓質(zhì)量。濾波效果與濾波器的電感值.電容值和諧波的階次有美＜■電容電抗與頻率成反比，并聯(lián)在電路中濾除高頻諧波；電感阻抗為頻率成正比，串聯(lián)在電路中濾除高頻諧波.六、民六為膏見電力電于如沆電路，域?說(shuō)明百六L北電峰可迸和那典金振;M分別說(shuō)叫工祥原珥并啻出柏反校制血揄出電壓渡型【網(wǎng)會(huì)】第1章電力電子器件電力電子器件一般工作在—開關(guān)—狀態(tài)。在通常情況下，電力電子器件功率損耗主要為—通態(tài)損耗__,而當(dāng)器件開關(guān)頻率較高時(shí)，功率損耗主要為—開關(guān)損耗__。電力電子器件組成的系統(tǒng)，一般由—控制電路_、_驅(qū)動(dòng)電路_、_主電路_三部分組成，由于電路中存在電壓和電流的過(guò)沖，往往需添加_保護(hù)電路_。電力二極管的工作特性可概括為_承受正向電壓導(dǎo)