西安交通大學(xué)《電力電子技術(shù)(第5版)》(試題及其解答)

成績(jī)西安交通大學(xué)考試題課程電力電子技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院考試日期2015年1月7日專業(yè)班號(hào)姓名學(xué)號(hào)期中 期末一、填空〔29分〕1．〔3分〕電力電子技術(shù)是一門由________、_______、________三個(gè)學(xué)科交叉而形成的。2．〔3分〕電力電子器件一般工作在________狀態(tài)。在通常情況下，電力電子器件功率損耗主要為________，而當(dāng)器件開關(guān)頻率較高時(shí)，功率損耗主要為________。3．〔5分〕晶閘管英文名字的縮寫是，門極可關(guān)斷晶閘管英文名字的縮寫是，電力晶體管英文名字的縮寫是，絕緣柵雙極型晶體管英文名字的縮寫是，電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管英文名字的縮寫是。4．〔3分〕單相橋式全控整流電路，帶電阻負(fù)載時(shí)，其角的移相范圍為；帶阻感負(fù)載〔電感極大〕時(shí)，其角的移相范圍為，其交流側(cè)電流中所含諧波的次數(shù)為。5．〔2分〕按照直流側(cè)電源性質(zhì)劃分，逆變電路可為：；

。共4頁第1頁6．〔4分〕自換流逆變電路采用和兩種換流方式，外部換流逆變電路采用和兩種換流方式。7．〔2分〕在復(fù)合斬波電路中，電流可逆斬波電路可看作是一個(gè)斬波電路和一個(gè)斬波電路的組合。8．〔3分〕常用的PWM跟蹤控制方式分別是：、和。9．〔2分〕按照開關(guān)過程前后開關(guān)器件電壓電流狀態(tài)，軟開關(guān)電路可分為：

，。10．〔2分〕電力電子器件在串聯(lián)使用時(shí)應(yīng)注意的問題是：，在并聯(lián)使用時(shí)應(yīng)注意的問題又是。二、簡(jiǎn)答〔38分〕1．〔6分〕晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？2．〔6分〕實(shí)現(xiàn)有源逆變必須滿足哪兩個(gè)必不可少的條件？3．〔4分〕逆變器換流按照交替橋臂方向可分為橫行換流和縱向換流兩種。三相電壓型橋式逆變電路和三相電流型橋式逆變電路分別屬于那種方向的換流的方式？為什么？4．〔4分〕何為電流型逆變電路？其主要特點(diǎn)是什么？5．〔6分〕繪制升壓斬波電路的電路圖，分析其工作原理，并推導(dǎo)輸入輸出電壓關(guān)系式。6．〔6分〕請(qǐng)比擬全波整流電路與全橋整流電路的優(yōu)、缺點(diǎn)。7.〔6分〕單相相控調(diào)壓電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，晶閘管控制角α的移相范圍是多少？輸出電壓和功率因數(shù)是如何隨著α角度變化的？第2頁西安交通大學(xué)考試題三、綜合〔33分〕1．〔8分〕設(shè)流過晶閘管的電流波形如以下圖3所示，其最大值均為Im，試求各波形的電流平均值Id，電流有效值I。并求在采用額定電流為100A的晶閘管，當(dāng)不考慮平安余量時(shí)，所能送出的平均電流各為多少?圖12．〔11分〕試?yán)L出降壓斬波電路的電路原理圖，并簡(jiǎn)述其根本工作原理。推導(dǎo)輸出電壓平均值Uo與輸入電源電壓E關(guān)于占空比α的表達(dá)式，以及輸出電流平均值Io與輸入電源電流Ii關(guān)于占空比α的表達(dá)式。假設(shè)電源電壓E=100V，電感極大，負(fù)載電阻R=10Ω。計(jì)算當(dāng)T=120s，每開關(guān)周期導(dǎo)通30s時(shí)，輸出電壓的平均值Uo和輸入電流的平均值Ii。第3頁3．〔14分〕電路如圖2所示，U2=100V，E=100V,R=2.0，L足夠大，=30。(1)不考慮LB時(shí)，畫出ud、id、iVT2、uVT4和i2C的波形，計(jì)算Ud、Id和功率因數(shù)；〔圖3供繪制波形用〕(2)LB=2mH時(shí)，畫出ud、iVT2的波形，計(jì)算Ud、Id、ΔUd和。圖2圖3第4頁西安交通大學(xué)本科生課程考試試題標(biāo)準(zhǔn)答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱：電力電子技術(shù)課時(shí)：54考試時(shí)間：2015年1月7日一、填空〔29分，每空1分〕1電力學(xué)電子學(xué)控制理論2開關(guān)通態(tài)損耗開關(guān)損耗3SCRGTOGTRMOSFETIGBT4180903，5，7，9，。。。5電壓型逆變電路電流型逆變電路6器件換流強(qiáng)迫換流電網(wǎng)換流負(fù)載換流7升壓斬波電路 降壓斬波電路8. 滯環(huán)比擬 定時(shí)比擬 三角波比擬9零電壓軟開關(guān)電路零電流軟開關(guān)電路10均壓均流二簡(jiǎn)答〔38分〕答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流〔脈沖〕。或：uAK>0且uGK>0?！?分〕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分〕要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，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，即降到維持電流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。〔2分〕2答：〔a〕要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性需和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流器直流側(cè)的平均電壓；〔3分〕〔b〕要求晶閘管的控制角>90°,使Ud為負(fù)值。〔3分〕3答：三相橋式電壓型逆變電路為縱向換流〔1分〕，因?yàn)殡娏髟谕瑯虮凵舷掳霕蛑g換流〔1分〕；三相橋式電壓型逆變電路為橫向換流〔1分〕，因第1頁為電流在三個(gè)上橋臂之間或三個(gè)下橋臂之間換流〔1分〕。4答：直流源為電流源的逆變電路為電流型逆變電路〔1分〕。直流側(cè)電流無脈動(dòng)〔1分〕；交流側(cè)輸出電流為矩形波，電壓由負(fù)載確定〔1分〕；無需反并聯(lián)二極管〔1分〕。5答：升壓斬波電路電路圖和工作原理詳見課本P123。6答：全波電路只有一個(gè)管壓降，損耗??；器件少；器件耐壓高；變壓器復(fù)雜〔3分〕。全橋電路器件耐壓低；變壓器簡(jiǎn)單；損耗大；器件多〔3分〕。7答：?jiǎn)蜗嘞嗫卣{(diào)壓電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，晶閘管控制角α的移相范圍是0～π〔2分〕。輸出電壓和功率因數(shù)都隨著α增大而減小〔4分〕。三綜合〔33分〕1.解：(1)對(duì)圖(a)，電流平均值Ida=電流有效值Ia=波形系數(shù)KFa=Ia/Ida=2.22100A晶閘管所能送出的平均電流Ida=〔4分〕(2)對(duì)圖(b),電流平均值Idb=電流有效值Ib=波形系數(shù)KFb==2100A的晶閘管所能送出的平均電流Idb==78.5A〔4分〕第2頁2.解：電路圖〔2分〕、工作原理〔2分〕及公式推導(dǎo)〔兩個(gè)公式各2分，共4分〕詳見教材120頁。輸出電壓平均值：Uo=α×E=〔30/120〕×100=25V〔1分〕輸出電流平均值：Io=Uo/R=25/10=2.5A〔1分〕輸入電流平均值：Ii=25×2.5/100=0.625A〔1分〕3.解：①當(dāng)LB＝0時(shí)：Ud＝2.34U2cosα＝2.34×100×cos30°＝202.6〔V〕 〔1分〕Id＝〔Ud－E〕∕R＝〔202.6－100〕∕2＝51.3〔A〕 〔1分〕=0.955cos=0.827 〔1分〕②當(dāng)LB＝2mH時(shí)Ud＝2.34U2cosα－ΔUd ΔUd＝3XBId∕π Id＝〔Ud－E〕∕R 解方程組得：Ud＝〔2.34πU2Rcosα＋3XBE〕∕〔πR＋3XB〕＝178.96〔V〕Id＝39.5〔A〕 〔1分〕ΔUd＝11.84〔V〕 〔1分〕又∵－＝2XBId∕U2 ＝0.6392γ＝50.27°－30°＝18.43〔1分〕波形見課本圖3-19及3-22。每個(gè)波形1分。第3頁成績(jī)西安交通大學(xué)考試題課程電力電子技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院考試日期2015年1月7日專業(yè)班號(hào)姓名學(xué)號(hào)期中 期末一、填空〔28分〕1．〔4分〕采用電力電子技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的電力變換通?？煞譃樗拇箢?，它們分別是：，，，。2．〔1分〕同一晶閘管，維持電流IH與掣住電流IL在數(shù)值大小上有IL

IH。3．〔5分〕晶閘管的電氣圖形符號(hào)是，門極可關(guān)斷晶閘管的電氣圖形符號(hào)是，電力晶體管的電氣圖形符號(hào)是，絕緣柵雙極型晶體管的電氣圖形符號(hào)是，電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電氣圖形符號(hào)是。4．〔3分〕三相橋式全控整流電路，帶電阻負(fù)載時(shí)，其角的移相范圍為；帶阻感負(fù)載〔電感極大〕時(shí)，其角的移相范圍為，其交流側(cè)電流中所含諧波的次數(shù)為。5．〔2分〕在電流波形發(fā)生畸變時(shí)描述系統(tǒng)的功率因數(shù)可表示為：其中的含義是：的的含義是：。6．〔2分〕把直流電逆變成交流電的電路稱為逆變電路。當(dāng)交流側(cè)和電網(wǎng)連接時(shí)，這種逆變電路稱為，如果變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)連接，而直接接到負(fù)載，即把直流電逆變?yōu)槟骋活l率或可調(diào)頻率的交流電供應(yīng)負(fù)載，共4頁第1頁稱為。7．〔3分〕中點(diǎn)鉗位型三電平逆變電路，直流側(cè)電壓為Ud，則其輸出相電壓中的電平分別，和。8．〔4分〕根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及載波比的變化情況，PWM調(diào)制方式可分為和。一般為綜合兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，在低頻輸出時(shí)采用方法，在高頻輸出時(shí)采用方法。9．〔4分〕零電壓開關(guān)是指：；零電流開關(guān)又是指。二、簡(jiǎn)答〔40分〕1．〔6分〕電力電子器件是如何定義的？同處理信息的電子器件相比，它的特點(diǎn)是什么？2．〔6分〕什么叫做多相多重?cái)夭娐?？什么叫做相?shù)？什么叫做重?cái)?shù)？試?yán)L制由根本升壓斬波電路構(gòu)成的二相二重?cái)夭娐贰?．〔6分〕繪制升降壓斬波電路的電路圖，分析其工作原理，并推導(dǎo)輸入輸出電壓關(guān)系式。4．〔8分〕單相交流調(diào)壓電路帶阻感負(fù)載，如果控制角α大于負(fù)載阻抗角φ，穩(wěn)態(tài)時(shí)α的移相范圍是多少電角度？如果控制角α小于負(fù)載阻抗角φ，穩(wěn)態(tài)時(shí)晶閘管VT1和晶閘管VT2的導(dǎo)通時(shí)間分別是多少電角度？α小于φ的情況下，對(duì)晶閘管驅(qū)動(dòng)脈沖寬度有何要求？為什么？5．〔4分〕簡(jiǎn)述PWM控制技術(shù)的理論根底——面積等效原理的根本內(nèi)容。6．〔6分〕在PWM控制中，什么是占空比？什么是載波比？7．〔4分〕軟開關(guān)技術(shù)解決了電力電子電路中的什么問題？軟開關(guān)電路是通過怎樣的思路解決這些問題的？第2頁西安交通大學(xué)考試題三、綜合〔32分〕1．〔8分〕單相半波可控整流電路對(duì)電阻性負(fù)載供電，U2=220V，要求輸出直流平均電壓Ud=80V，平均電流Id=50A，試計(jì)算晶閘管的控制角α，導(dǎo)通角θ各為何值?并選取用晶閘管額定電壓電流參數(shù)。2．〔14分〕三相半波可控整流電路給電動(dòng)機(jī)負(fù)載供電，設(shè)交流電源相電壓U2=220V，R∑=0.2Ω，L→∞。試求當(dāng)電動(dòng)機(jī)在提升重物時(shí)，負(fù)載電流Id=200A，反電勢(shì)ED=180V時(shí)，變流器的控制角應(yīng)為何值?變流器處于何種工作狀態(tài)?又當(dāng)電機(jī)在降落重物時(shí)起制動(dòng)作用的負(fù)載電流Id=200A,與電機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的ED=180V,試求此時(shí)變流器的控制角應(yīng)為何值?并求此時(shí)交流電網(wǎng)吸收的功率，電阻R∑上消耗的功率，電勢(shì)ED給出的功率。3．〔10分〕一臺(tái)輸出電壓為10V，輸出電流為50A的開關(guān)電源：1〕如果采用全橋整流電路，并采用通態(tài)壓降為0.98V的快恢復(fù)二極管，整流電路整體工作效率是多少？2〕如果采用全波整流電路，并采用通態(tài)壓降為0.64V的肖特基二極管，整流電路整體工作效率是多少？注：此題計(jì)算中忽略器件開關(guān)損耗。第3頁第4頁西安交通大學(xué)本科生課程考試試題標(biāo)準(zhǔn)答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱：電力電子技術(shù)課時(shí)：54考試時(shí)間：2015年1月7日一、填空〔28分，每空1分〕1AC/DCDC/DCDC/ACAC/AC2小于3參見教材2.2，2.3，2.44120905，7，11，13。。?！?k±1〕畸變因數(shù)基波電流與電壓之間的相位差余弦有源逆變電路 無源逆變電路701/2Ud-1/2Ud8異步調(diào)制 同步調(diào)制 異步調(diào)制 同步調(diào)制9開關(guān)開通前其兩端電壓為零，則開通時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲開關(guān)關(guān)斷前其電流為零，則關(guān)斷時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲二簡(jiǎn)答〔40分〕1答：電力電子器件〔PowerElectronicDevice〕是指可直接用于處理電能的主電路中，實(shí)現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件?！?分〕它的特點(diǎn)：1)所能處理電功率的大小，也就是其承受電壓和電流的能力，是其最重要的參數(shù)，一般都遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。2)為了減小本身的損耗，提高效率，一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。3)由信息電子電路來控制,而且需要驅(qū)動(dòng)電路。4)自身的功率損耗通常仍遠(yuǎn)大于信息電子器件，在其工作時(shí)一般都需要安裝散熱器?！?分〕第1頁2答：多重多相斬波電路是在電源和負(fù)載之間接入多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的根本斬波電路而構(gòu)成的〔1分〕。一個(gè)控制周期內(nèi)電源側(cè)的電流脈波數(shù)成為斬波電路的相數(shù)〔1分〕，負(fù)載電流脈波數(shù)成為斬波電路的重?cái)?shù)〔1分〕。如圖〔3分〕3答：升降壓斬波電路電路圖和工作原理詳見課本P126。4答：如果控制角α小于負(fù)載阻抗角φ，穩(wěn)態(tài)時(shí)晶閘管VT1和晶閘管VT2的導(dǎo)通時(shí)間分別是π〔2分〕。α小于φ的情況下，晶閘管驅(qū)動(dòng)脈沖寬度要足夠?qū)?，使得關(guān)閉的晶閘管電流過零時(shí)，開通的晶閘管仍有脈沖〔2分〕。此時(shí)需開通的晶閘管才會(huì)承受正向電壓而開通〔2分〕。5答：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果根本相同〔4分〕。6答：〔6分〕在PWM控制中，某器件開通時(shí)間與開關(guān)周期之比稱為占空比；〔3分〕；在PWM控制中，載波頻率與調(diào)制信號(hào)頻率之比稱為載波比?！?分〕7答：采用軟開關(guān)技術(shù)可以減低開關(guān)器件在開關(guān)過程中的損耗〔2分〕，減小開關(guān)過程中的電磁干擾〔2分〕。按開展歷程，可分為準(zhǔn)諧振電路、零開關(guān)PWM電路和零轉(zhuǎn)換PWM電路。〔3分〕三綜合〔32分〕1.解：(1)由Ud=0.45U2,得cosα=-1=0.616∴α=arccos(0.616)=52°(2)導(dǎo)通角θ=180°-52°=128°〔4分〕第2頁(3)流過晶閘管的電流有效值IT=Id=90A(4)IT(AV)=(1.5-2.0)=(86-115)A,取IT(AV)=100A〔2分〕(5)承受的最大正反向電壓URM=U2=311V,取UKE=700V。〔2分〕2.解：(1)電機(jī)在提升重物時(shí)，Id=，Ud=IdR∑+ED=200×0.2+180=220V〔2分〕三相半波可控整流電路Ud=1.17U2cosα,cosα==∴α=31.3°變流器處于可控整流狀態(tài)?！?分〕(2)電機(jī)在降落重物時(shí)，=Id,∴Ud-(ED-R∑Id)=-140V〔2分〕Ud=-1.17U2cosβ,-140=-1.17×220cosβ,∴β=57.1°〔2分〕此時(shí)交流電網(wǎng)吸收的功率Pd=UdId=140×200=28KW〔2分〕電阻R∑上消耗的功率PR=IR∑=2002×0.2=8KW〔2分〕電勢(shì)ED給出的功率PE=EDId=180×200=36KW〔2分〕3.解：〔1〕二極管損耗：2×0.98×50=98W全橋整流電路效率：50×10/〔50×10+98〕=83.6%〔5分〕〔2〕二極管損耗：0.64×50=32W全波整流電路效率：50×10/〔50×10+32〕=94.0%〔5分〕第3頁成績(jī)西安交通大學(xué)考試題課程電力電子技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院考試日期2014年1月8日專業(yè)班號(hào)姓名學(xué)號(hào)期中 期末一、填空〔30分〕1．〔4分〕采用電力電子技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的電力變換通常可分為四大類，它們分別是：，，，。2．〔5分〕晶閘管英文名字的縮寫是，門極可關(guān)斷晶閘管英文名字的縮寫是，電力晶體管英文名字的縮寫是，絕緣柵雙極型晶體管英文名字的縮寫是，電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管英文名字的縮寫是。3．〔4分〕單相橋式全控整流電路，帶電阻負(fù)載時(shí)，其角的移相范圍為；帶阻感負(fù)載〔電感極大〕時(shí)，其角的移相范圍為，其交流側(cè)電流中所含諧波的次數(shù)為，其整流輸出電壓中所含的諧波次數(shù)為。4．〔2分〕在電流波形發(fā)生畸變時(shí)描述系統(tǒng)的功率因數(shù)可表示為：其中的含義是：的的含義是：。5．〔2分〕按照直流側(cè)電源性質(zhì)劃分，逆變電路可為：；

。6．〔1分〕同一晶閘管，維持電流IH與掣住電流IL在數(shù)值大小上有IL

IH。共4頁第1頁7．〔4分〕自換流逆變電路采用和兩種換流方式，外部換流逆變電路采用和兩種換流方式。8．〔4分〕根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及載波比的變化情況，PWM調(diào)制方式可分為和。一般為綜合兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，在低頻輸出時(shí)采用方法，在高頻輸出時(shí)采用方法。9．〔2分〕按照開關(guān)過程前后開關(guān)器件電壓電流狀態(tài)，軟開關(guān)電路可分為：

，。10．〔2分〕電力電子器件在串聯(lián)使用時(shí)應(yīng)注意的問題是：，在并聯(lián)使用時(shí)應(yīng)注意的問題又是。二、簡(jiǎn)答〔32分〕1．〔4分〕電力電子器件為什么工作于開關(guān)狀態(tài)？電力電子器件的損耗有哪些？2.〔4分〕晶閘管觸發(fā)電路有哪些根本要求？3．〔4分〕實(shí)現(xiàn)有源逆變必須滿足哪兩個(gè)必不可少的條件？4．〔4分〕何為電流型逆變電路？其主要特點(diǎn)是什么？5．〔8分〕單相交流調(diào)壓電路帶阻感負(fù)載，如果控制角α大于負(fù)載阻抗角φ，穩(wěn)態(tài)時(shí)α的移相范圍是多少電角度？如果控制角α小于負(fù)載阻抗角φ，穩(wěn)態(tài)時(shí)晶閘管VT1和晶閘管VT2的導(dǎo)通時(shí)間分別是多少電角度？α小于φ的情況下，對(duì)晶閘管驅(qū)動(dòng)脈沖寬度有何要求？為什么？6．〔8分〕SPWM的含義是什么？試畫出采用雙極性調(diào)制、調(diào)制度為0.8、載波比為7時(shí)，調(diào)制信號(hào)一個(gè)周期的SPWM波形。第2頁西安交通大學(xué)考試題三、綜合〔38分〕1．〔18分〕圖1為簡(jiǎn)化的單相整流電路，線電壓有效值為220V，答復(fù)以下問題?！?〕①當(dāng)負(fù)載時(shí)，試畫出整流電路輸出電壓及流過二極管中的電流波形。②計(jì)算流過二極管電流的平均值和有效值?！?〕①當(dāng)負(fù)載時(shí)，試畫出整流電路輸出電壓及電流的波形。②求整流器的功率因數(shù)。圖12．〔9分〕一單相交流調(diào)壓器，電源為工頻220V,阻感串聯(lián)作為負(fù)載，其中,試求：〔1〕開通角的變化范圍；〔2〕負(fù)載電流的最大有效值；〔3〕最大輸出功率及此時(shí)電源側(cè)的功率因數(shù)。3．〔11分〕間接式半橋直流直流變流器電路原理圖如圖2a所示。電源輸入電壓Ui=100V，電源輸出電流平均值為10A。變壓器原、副邊變比N1:N2=10:1，N2=N’2。輸出電感極大。圖2a圖2b1〕如果電路中全控器件S1和S2的驅(qū)動(dòng)電壓邏輯如圖2b所示。不考慮器件的寄生參數(shù)。試?yán)L制開關(guān)S1兩端電壓uS1、VD1兩端電壓uVD1、全波整流電路輸出電壓ud、S1流過電流iS1、VD1流過電流iVD1的時(shí)序波形。2〕當(dāng)S1與S2的占空比為25%，如果不考慮管壓降，計(jì)算輸出電壓Uo的平均值。3〕如果VD1和VD2選取為通態(tài)壓降是0.64V的肖特基二極管，計(jì)算整流電路消耗的功率是多少？輸出電壓不變的情況下，此時(shí)整流電路的效率是多少？第4頁西安交通大學(xué)本科生課程考試試題標(biāo)準(zhǔn)答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱：電力電子技術(shù)課時(shí)：54考試時(shí)間：2014年1月8日一、填空〔30分，每空1分〕1.AC/DCDC/DCDC/ACAC/AC2SCRGTOGTRMOSFETIGBT3.180903，5，7，9，。。。2，4，6，8。。。4畸變因數(shù)基波電流與電壓之間的相位差余弦5電壓型逆變電路電流型逆變電路6小于7器件換流強(qiáng)迫換流電網(wǎng)換流負(fù)載換流8異步調(diào)制 同步調(diào)制 異步調(diào)制 同步調(diào)制9零電壓軟開關(guān)電路零電流軟開關(guān)電路10均壓均流二簡(jiǎn)答〔32分〕1.答：為了減小本身的損耗，提高效率，一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。通態(tài)損耗，斷態(tài)損耗，開關(guān)損耗?！?分〕2.答：〔1〕觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通，比方對(duì)感性和反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載的變流器應(yīng)采用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)?！?〕觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對(duì)戶外寒冷場(chǎng)合，脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件最大觸發(fā)電流的3~5倍，脈沖前沿的陡度也需增加，一般需達(dá)1~2A/s?！?〕觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額，且在門極伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)?！?〕應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離?！?分〕3.答：(1)要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流器直流側(cè)的平均電壓。(2)要求晶閘管的控制角>/2，使Ud為負(fù)值?！?分〕第1頁4答：直流電源為電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路?！?分〕。電流型逆變電路主要特點(diǎn):(1)直流側(cè)串大電感，電流根本無脈動(dòng)，相當(dāng)于電流源。(2)交流輸出電流為矩形波，與負(fù)載阻抗角無關(guān)，輸出電壓波形和相位因負(fù)載不同而不同。(3)直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用，不必給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管?！?分〕5.答：?jiǎn)蜗嘟涣髡{(diào)壓電路帶阻感負(fù)載，如果控制角α大于負(fù)載阻抗角φ，穩(wěn)態(tài)時(shí)α的移相范圍是φ《α《π〔2分〕如果控制角α小于負(fù)載阻抗角φ，穩(wěn)態(tài)時(shí)晶閘管VT1和晶閘管VT2的導(dǎo)通時(shí)間分別是π〔2分〕。α小于φ的情況下，晶閘管驅(qū)動(dòng)脈沖寬度要足夠?qū)?，使得關(guān)閉的晶閘管電流過零時(shí)，開通的晶閘管仍有脈沖〔2分〕。此時(shí)需開通的晶閘管才會(huì)承受正向電壓而開通〔2分〕。6.答：PWM控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形，當(dāng)所等效波形為正弦波時(shí)即為SPWM〔4分〕。波形見課本圖7-6〔4分〕。三綜合〔38分〕1.解：〔1〕①波形圖見P47頁α=0時(shí)。=2\*GB3②整流電壓平均值和負(fù)載電流平均值為因此二極管的電流平均值和有效值分別為(10分〕(2)①波形圖見P49頁α=0時(shí)圖3-6。第2頁=2\*GB3②(8分〕2.解：1〕 〔3分〕因此α的變化范圍為即2〕當(dāng) 時(shí)，晶閘管調(diào)壓器全開放，輸出電壓為完整的正弦波，負(fù)載電流為最大： 〔3分〕(3)輸出功率 〔3分〕功率因數(shù)為第3頁3.解：1〕如圖〔5分〕2〕 100×1/10×25%=2.5V 〔2分〕3〕 p=0.64×10=6.4W 〔2分〕η=2.5×10/〔2.5×10+6.4〕=79.6% 〔2分〕第4頁成績(jī)西安交通大學(xué)考試題課程電力電子技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院考試日期年月日專業(yè)班號(hào)姓名學(xué)號(hào)期中 期末一、填空〔28分〕1．〔3分〕電力電子技術(shù)是一門由________、_______、_____三個(gè)學(xué)科交叉而形成的。2．〔3分〕電力電子器件一般工作在________狀態(tài)。在通常情況下，電力電子器件功率損耗主要為________，而當(dāng)器件開關(guān)頻率較高時(shí)，功率損耗主要為________。3．〔5分〕晶閘管的電氣圖形符號(hào)是，門極可關(guān)斷晶閘管的電氣圖形符號(hào)是，電力晶體管的電氣圖形符號(hào)是，絕緣柵雙極型晶體管的電氣圖形符號(hào)是，電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電氣圖形符號(hào)是。4．〔4分〕三相橋式全控整流電路，帶電阻負(fù)載時(shí)，其角的移相范圍為；帶阻感負(fù)載〔電感極大〕時(shí)，其角的移相范圍為，其交流側(cè)電流中所含諧波的次數(shù)為，其整流輸出電壓中所含的諧波次數(shù)為。5．〔2分〕把直流電逆變成交流電的電路稱為逆變電路。當(dāng)交流側(cè)和電網(wǎng)連接時(shí)，這種逆變電路稱為，如果變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)連接，而直接接到負(fù)載，即把直流電逆變?yōu)槟骋活l率或可調(diào)頻率的交流電供應(yīng)負(fù)載，稱為。共4頁第1頁6．〔2分〕在復(fù)合斬波電路中，電流可逆斬波電路可看作是一個(gè)斬波電路和一個(gè)斬波電路的組合。7．〔2分〕在PWM控制中，按照載波頻率與信號(hào)波頻率間的關(guān)系，PWM的調(diào)制方式可分為和。8．〔3分〕常用的PWM跟蹤控制方式分別是：、和。9．〔4分〕零電壓開關(guān)是指：；零電流開關(guān)又是指。二、簡(jiǎn)答〔40分〕1．〔6分〕三相半波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(diǎn)是同一點(diǎn)嗎？如果不是，他們?cè)谙辔簧舷嗖疃嗌俣龋?．〔8分〕導(dǎo)致逆變失敗的原因是什么？3．〔6分〕斬波電路有哪三種控制方式？？4．〔6分〕請(qǐng)比擬全波整流電路與全橋整流電路的優(yōu)、缺點(diǎn)。5．〔7分〕何為電壓型逆變電路？其主要特點(diǎn)是什么？6．〔7分〕為什么使用軟開關(guān)技術(shù)？按照開展歷程，可分為哪些結(jié)構(gòu)的軟開關(guān)電路？第2頁西安交通大學(xué)考試題三、綜合〔32分〕1．(14分)在圖1所示的升壓斬波電路中，,值和值極大，，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)時(shí)，答復(fù)以下問題：圖11〕計(jì)算輸出電壓平均值,輸出電流平均值,輸入電源的電流平均值。2〕畫出如下波形：電感電壓和電流,器件上電流和電壓,二極管上電流和電壓。3〕計(jì)算電感上的電流平均值,器件上電流平均值和有效值;二極管上電流平均值和有效值。2．〔8分〕圖2為簡(jiǎn)化的三相整流電路，相電壓有效值為220V,答復(fù)以下問題。電阻性負(fù)載?！?〕①當(dāng)負(fù)載時(shí)，試畫出整流電路輸出電壓及流過二極管中的電流波形。②計(jì)算流過二極管電流的平均值和有效值。〔2〕①當(dāng)負(fù)載時(shí)，試畫出整流電路輸出電壓及電流的波形。②求整流器的功率因數(shù)。第3頁圖24．〔10分〕圖3所示為一個(gè)三相橋式電壓型逆變電路(1)當(dāng)該電路采用輸出為方波的180導(dǎo)電方式時(shí)，各相電路工作波形如圖4所示，試畫出輸出線電壓uUV、uNN’、uUN以及輸出電流iU的波形。(2)給出uNN’的計(jì)算過程及公式。圖3圖4西安交通大學(xué)本科生課程考試試題標(biāo)準(zhǔn)答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱：電力電子技術(shù)課時(shí)：54考試時(shí)間：2014年1月8日一、填空〔28分，每空1分〕1電力學(xué)電子學(xué)控制理論2開關(guān)通態(tài)損耗開關(guān)損耗3參見教材2.2，2.3，2.44120905，7，11，13。。。〔6k±1〕6，12。。。(6k)5有源逆變電路 無源逆變電路6． 升壓斬波電路 降壓斬波電路7. 同步調(diào)制異步調(diào)制8. 滯環(huán)比擬 定時(shí)比擬 三角波比擬9.開關(guān)開通前其兩端電壓為零，則開通時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲開關(guān)關(guān)斷前其電流為零，則關(guān)斷時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲二簡(jiǎn)答〔40分〕答：不是同一點(diǎn)(3分)，相差180度(3分)答：(1)觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配脈沖，如脈沖喪失、脈沖延時(shí)等，致使晶閘管不能正常換相。(2)晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不斷，或該通時(shí)不通。(3)交流電源缺相或突然消失。(4)換相的裕量角缺乏，引起換相失敗。(8分)3．答：〔1〕脈寬調(diào)制控制方式：維持T不變，改變ton；〔2〕脈頻調(diào)制控制方式：維持ton不變，改變T；〔3〕混合調(diào)制控制方式：ton和T都可調(diào)，使占空比改變?！?分〕4．答：全波電路只有一個(gè)管壓降，損耗?。黄骷?；器件耐壓高；變壓器復(fù)雜〔3分〕。全橋電路器件耐壓低；變壓器簡(jiǎn)單；損耗大；器件多〔3分〕。第1頁5.答：直流側(cè)電源為電壓源性質(zhì)的逆變器是電壓型逆變器?！?分〕電壓型逆變電路有以下主要特點(diǎn)：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)電壓根本無脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。〔2分〕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(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同?！?分〕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)反應(yīng)的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反應(yīng)二極管?！?分〕6．答：采用軟開關(guān)技術(shù)可以減低開關(guān)器件在開關(guān)過程中的損耗〔2分〕，減小開關(guān)過程中的電磁干擾〔2分〕。按開展歷程，可分為準(zhǔn)諧振電路、零開關(guān)PWM電路和零轉(zhuǎn)換PWM電路。〔3分〕三綜合〔32分〕1.解(1)輸出電壓平均值為輸出電流平均值為輸入電源的電流平均值為〔2〕波形圖見P123頁圖5-2〔3〕電感上電流平均值為器件V上電流平均值和有效值分別為第2頁二極管VD上電流平均值和有效值分別為〔14分〕2.解：〔1〕①波形圖見P57頁α=0時(shí)圖3-19。=2\*GB3②整流電壓平均值和負(fù)載電流平均值為因此二極管的電流平均值和有效值分別為(2)①波形圖見P60頁α=0時(shí)圖3-24。=2\*GB3②〔8分〕4. 解 詳見課本104頁。1〕4個(gè)波形各2分2〕計(jì)算過程1分，公示結(jié)果1分。第3頁第4頁成績(jī)西安交通大學(xué)考試題 考試科目電力電子技術(shù)考試日期2012年3月20日?qǐng)?bào)考專業(yè)姓名考號(hào)一、填空〔30分〕1．〔3分〕電力電子學(xué)是由___①_____、___②____、__③___三個(gè)學(xué)科交叉而形成的。2.〔6分〕按照輸入輸出電能形式不同，電力變換電路可分為四大類，分別是___①__、__②__、__③___、__④___，廣泛使用的間接式變頻電路可看作是由___⑤___和___⑥____組合而成。3．〔6分〕在如下電力電子器件：SCR、GTO、IGBT、MOSFET中，按照器件內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的情況，屬于雙極型器件的是①，屬于單極型器件的是②，屬于復(fù)合型器件的是③，工作頻率最高的是④。按照驅(qū)動(dòng)電路加在電力電子器件控制端和公共端之間有效信號(hào)的波形，屬于電平驅(qū)動(dòng)的是⑤。屬于電流驅(qū)動(dòng)型全控器件的是⑥。4．〔4分〕電容濾波單相不可控整流帶電阻負(fù)載電路中，空載時(shí)，輸出電壓為___①___，隨負(fù)載加重Ud逐漸趨近于___②___，通常設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)取RC≥__③__T，此時(shí)輸出電壓為Ud≈___④___。(設(shè)T為交流電源周期，U2為電源電壓有效值)5．〔2分〕從電路輸出的合成方式來看，多重逆變電路有串聯(lián)多重和并聯(lián)多重兩種方式。電壓型逆變電路多用___①__多重方式；電流型逆變電路多采用___②___多重方式。6．〔5分〕在6種根本斬波電路中，可控制輸入電流連續(xù)的3種電路分別是：①，②，③。在這6種電路中，輸出電壓可被控制為輸入電壓2倍的電路有④種，輸出電壓與輸入電壓極性相同的有⑤種。7．〔3分〕單相調(diào)壓電路帶電阻負(fù)載，其導(dǎo)通控制角α的移相范圍為__①__，隨α的增大，輸出電壓__②__〔增大？減?。俊?功率因數(shù)___③___〔增大？減?。俊?。8．〔1分〕在PWM控制電路中，根據(jù)載波比變化情況，可將PWM調(diào)制方式分為兩種方式，其中，可用于控制消除輸出波形中特定次諧波成分的調(diào)制方式是：①。二、簡(jiǎn)答〔45分〕1．〔5分〕晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？2．〔6分〕逆變器換流按照交替橋臂方向可分為哪兩種？三相電壓型橋式逆變電路和三相電流型橋式逆變電路分別屬于那種方向的換流的方式？為什么？3.〔5分〕正激電路如以下圖1所示。假設(shè)開關(guān)管S在每個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間為Ton。當(dāng)電感L電流連續(xù)時(shí)，輸出電壓Uo與輸入電壓Ui的比是多少？當(dāng)輸出負(fù)載阻抗ZL為無窮大時(shí)，輸出電壓是多少？試分析開關(guān)管S所承受的最高電壓。圖14.〔5分〕在多相多重?cái)夭娐分校裁唇凶鱿鄶?shù)？什么叫做重?cái)?shù)？試?yán)L制由根本Buck-BoostChopper構(gòu)成的二相二重?cái)夭娐?．〔7分〕單相交流調(diào)壓電路帶阻感負(fù)載，如果控制角α大于負(fù)載阻抗角φ，穩(wěn)態(tài)時(shí)α的移相范圍是多少電角度？如果控制角α小于負(fù)載阻抗角φ，穩(wěn)態(tài)時(shí)晶閘管VT1和晶閘管VT2的導(dǎo)通時(shí)間分別是多少電角度？α小于φ的情況下，對(duì)晶閘管驅(qū)動(dòng)脈沖寬度有何要求？為什么？6．〔4分〕在PWM調(diào)制技術(shù)中，何為自然采樣法？何為規(guī)則采樣法？試通過繪圖分別解釋說明這兩種方法。7．〔6分〕簡(jiǎn)述什么是PWM滯環(huán)比擬跟蹤方式？什么是PWM定時(shí)比擬跟蹤方式？對(duì)這兩種跟蹤方式，在追蹤誤差與開關(guān)頻率兩方面進(jìn)行比擬。8．〔7分〕軟開關(guān)技術(shù)解決了電力電子電路中的什么問題？軟開關(guān)電路是通過怎樣的思路解決這些問題的？按照出現(xiàn)的先后順序，軟開關(guān)技術(shù)可分為哪幾類？三、綜合〔25分〕1．〔10分〕三相橋式全控整流電路如圖2所示，U2=200V，E=100V,R=1.0，L足夠大，=60。(1)不考慮LB時(shí)，畫出ud、iVT2的波形，計(jì)算Ud、Id和功率因數(shù)；〔圖3供繪制波形用〕(2)LB=2mH時(shí)，畫出ud、iVT2的波形，計(jì)算Ud、Id和換相重疊角。圖2圖32．〔7分〕圖4所示為一個(gè)三相橋式電壓型逆變電路(1)當(dāng)該電路采用輸出為方波的180導(dǎo)電方式時(shí)〔如圖5所示〕，直流側(cè)電壓為Ud，負(fù)載為阻感性且三相對(duì)稱，試畫出輸出相電壓，輸出線電壓、以及負(fù)載相電壓以及輸出電流的波形。(2)如果直流側(cè)電壓為100V，變流器工作方式不變，計(jì)算輸出線電壓有效值，輸出線電壓基波幅值和輸出線電壓5次諧波幅值。圖4圖53．〔8分〕間接式半橋型直流-直流變流器電路原理圖如圖6所示。電源輸入電壓Ui=100V，電源輸出電流平均值為10A。變壓器原、副邊變比N1:N2=10:1，N2=N’2。輸出電感L極大。1〕如果電路中全控器件S1和S2的驅(qū)動(dòng)電壓邏輯如圖7