電力電子期末試題.和答案解析

.WORD.格式. 專業(yè)整理資料共享專業(yè)整理資料共享晶閘管導(dǎo)通的條件是么？導(dǎo)通后過晶閘管的電由么打算？晶閘管的關(guān)斷條件是么？如何實(shí)現(xiàn)？晶閘管導(dǎo)通與阻斷時(shí)其兩端電壓各為多少？解：適當(dāng)?shù)恼蜿枠O電壓。導(dǎo)通后過晶閘管的電由主電電源電壓和負(fù)載大小打算。晶閘管的關(guān)斷條件是：陽極電小于維持電。關(guān)斷晶閘管可以通過低晶閘管陽極－陰極間電壓或增大主電中的電阻。晶閘管導(dǎo)通時(shí)兩端電壓為通態(tài)平均電壓〔管壓〕，阻斷時(shí)兩端電壓由主電電源電壓打算。調(diào)試圖所示晶閘管電，在斷開負(fù)載 R測輸出電壓 U是否可調(diào)時(shí)，覺察電壓表讀d d數(shù)正常，接上 R后一正常，請分析為么？d2解：當(dāng)S斷開時(shí)，由于電壓表內(nèi)阻很大即使晶閘管門極加觸發(fā)信號此時(shí)過晶閘管陽極電仍小于擎住電， 晶閘管無法導(dǎo)通電表上顯示的讀數(shù)只是管子電形成的電阻與電壓表內(nèi)阻的分壓值，所以此讀數(shù)準(zhǔn)。在 S合上以后，Rd介入電，晶閘管能正常導(dǎo)通，電壓表的讀數(shù)才能正確顯示。畫出圖1-35所示電電阻 R上的電壓波形。d1-35習(xí)題3解：說明晶閘管型號KP100-8E代表的意義。解：KP100-8E表示額定電 100A、額定電壓8級〔800V、通態(tài)平均電壓組別E〔0.7＜U≤0.8〕一般晶閘管。T晶閘管的額定電和其他電氣設(shè)備的額定電有么同？由于整設(shè)備的輸出端所接負(fù)載常用平均電來衡其性能，所以晶閘管額定電的標(biāo)定與其他電器設(shè)備同，承受的是平均電，而是有效值，又稱為通態(tài)平均電。所謂通態(tài)平均電是指在環(huán)境溫為40℃和規(guī)定的卻條件下，晶閘管在導(dǎo)通角小于170電阻性負(fù)載電中，當(dāng)超過額定結(jié)溫且穩(wěn)定時(shí)，所允許通過的工頻正弦半波電的平均值。型號為KP100－3、維持電I＝3mA的晶閘管，使用在習(xí)題圖所示的三個(gè)電中是H否合？為么〔考慮電壓、電裕〕？6〔〕圖的目的是穩(wěn)固維持電和擎住電概，擎住電一般為維持電的數(shù)倍。此題給定晶閘管的維持電 I＝3mA，那么擎住電必定是十幾毫安，而圖中數(shù)據(jù)說明，晶H閘管即使被觸發(fā)導(dǎo)通，陽極電為 100V/50KΩ＝3mA，遠(yuǎn)小于擎住電，晶閘管可能導(dǎo)通，故合。圖主要是加強(qiáng)對晶閘管型號的含義及額定電壓、額定電的解。本圖所給的晶閘管額定電壓為300A、額定電 100A。圖中數(shù)據(jù)說明，晶閘管可能承受的最大電壓為311V，大于管子的額定電壓，故合。圖主要是加強(qiáng)對晶閘管型號的含義及額定電壓、額定電的解。晶閘管可能通過的最大電有效值為 150A，小于晶閘管的額定電有效值 1.57×100＝157A，晶閘管可能承受的最大電壓150V，小于晶閘管的額定電壓300V，在考慮電壓、電裕的前提下，可以正常工作，故合。某晶閘管元件測得U ＝840V，U 試確定此晶閘管的額定電壓是多少？DRM RRM解：UDRM

URRM

中的較小值按百位取整后作為該晶閘管的額定值，將兩者較小的840V按教材表－2取整得800，該晶閘管的額定電壓為8級800。有些晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后，觸發(fā)脈沖完畢時(shí)它又關(guān)斷是么緣由？解：電漸漸上升到擎住電后，去掉觸發(fā)脈沖，則管子連續(xù)導(dǎo)通，知道電升到負(fù)載電后，進(jìn)入正常工作狀態(tài)假設(shè)陽極電還沒有升到擎住電值就去掉門極脈沖， 則晶閘管就能連續(xù)導(dǎo)通而關(guān)斷。雙向晶閘管額定電的定義和一般晶閘管額定電的定義有何同？額定電為100A的兩只一般晶閘管反并聯(lián)可以用額定電為多少的雙向晶閘管代替？解雙向晶閘管的額定電用有效值表示，而一般晶閘管的額定電是用平均值表示的。額定電 100A的一般晶閘管，其通過電的峰值為 100A×π=314A，則雙向晶閘管的額定電2* 314/ =222A。2雙向晶閘管有哪幾種觸發(fā)方式？一般選用哪幾種？解：雙向晶閘管的觸發(fā)方式有：I+觸發(fā)：T1接正電壓，T2接負(fù)；門極GT2I-觸發(fā)：T1T2接負(fù)；門極G為負(fù)，T2接正Ⅲ+觸發(fā)T1T2接正，門極G接正，T2Ⅲ-觸發(fā)T1接負(fù)，T2接正；門極GT2一般選用I+和Ⅲ-。11．說明圖所示的電，指出雙向晶閘管的觸發(fā)方式。11解：S置于位置1：雙向晶閘管得到觸發(fā)信號，能導(dǎo)通，負(fù)載上無電壓S置于位置2：正半周，雙向晶閘管+觸發(fā)方式導(dǎo)通。負(fù)半周，由于二極管VD雙向晶閘管得到觸發(fā)信號，能導(dǎo)通，負(fù)載上得到半波整電壓。S置于位置3：正半周，雙向晶閘管Ⅰ+觸發(fā)方式導(dǎo)通。負(fù)半周，雙向晶閘管Ⅲ-觸發(fā)方式導(dǎo)通，負(fù)載上得到近似單相交電壓。12GTO有哪些主要參數(shù)？其中哪些參數(shù)與一般晶閘管一樣？哪些同？GTO重復(fù)峰值電壓和反向重復(fù)峰值電壓、 開通時(shí)間關(guān)斷時(shí)間等這些參數(shù)定義與一般晶閘管一樣。與一般晶閘管同的是：最大可關(guān)斷陽極電 I 也是標(biāo)稱GTO額定電的參數(shù)。 與一般晶閘管的額定電ATO同。電關(guān)斷增

off

。定義為

off

IATOIGM維持電與擎住電。 GTO的維持電和擎住電的含義和一般晶閘管的含義基GTOGTO遠(yuǎn)的維持電和擎住電可能完全一樣。因此把陽極電減小到開頭消滅某些 GTO元能再維持導(dǎo)通時(shí)的值稱為整個(gè) GTO的維持電；而規(guī)定全部GTO元到達(dá)其擎住電的陽極電為GTO的擎住電。13．名詞解釋掌握角〔移相角〕導(dǎo)通角 移相 移相范圍掌握角：掌握角也叫觸發(fā)角或觸發(fā)延遲角，是指晶閘管從承受正向電壓開頭到觸發(fā)脈沖消滅之間的電角。導(dǎo)通角θ：是指晶閘管在一周期內(nèi)處于導(dǎo)通的電角。移相：是指轉(zhuǎn)變觸發(fā)脈沖消滅的時(shí)刻，即轉(zhuǎn)變掌握角的大小。移相范圍：是指一個(gè)周期內(nèi)觸發(fā)脈沖的移動范圍，它打算輸出電壓的變化范圍。有一單相半波可控整電， 帶電阻性負(fù)載R=10Ω，交電源直接從 220V電網(wǎng)獲d得，試求：輸出電壓平均值Ud

的調(diào)整范圍；計(jì)算晶閘管電壓與電并選擇晶閘管?！病?~99V〔2〕KP20-7單相半波整電，如門極加觸發(fā)脈沖；晶閘管內(nèi)部短；晶閘管內(nèi)部斷開，試3〔〕晶閘管門極加觸發(fā)脈沖，即晶閘管呈阻斷狀態(tài)，可視作開，所以輸出電壓和晶閘管兩端電壓波形如習(xí)題圖15〔a〕所示。晶閘管內(nèi)部短，明顯晶閘管兩端電壓為，此時(shí)輸出電壓和晶閘管兩端電壓波15圖b〕所示。晶閘管內(nèi)部開，輸出電壓和晶閘管兩端電壓波形如習(xí)題 15〔c〕所示。15d T 16．畫出單相半波可控整電，當(dāng) =60時(shí)，以下三種狀況的u 、i及d T 電阻性負(fù)載。大電感負(fù)載接續(xù)二極管。大電感負(fù)載接續(xù)二極管?！病巢ㄐ稳鐖D〔a〕電阻性負(fù)載波形圖〔b〕電感性負(fù)載接續(xù)二極管〔c〕電感性負(fù)載接續(xù)二極管中小型發(fā)電機(jī)承受的單相半波晶閘管自鼓勵(lì)磁電如圖，L為勵(lì)磁電感，發(fā)電機(jī)滿220V40V，勵(lì)磁繞組內(nèi)阻為2Ω，電感為0.1H，試求滿足勵(lì)磁要求時(shí)，晶閘管的導(dǎo)通角及過晶閘管與續(xù)二極管的電平均值和有效值。解：1〕先求掌握角

17U 0.45Ud 2

1cos2cos

2 400.45220

10.192得 ＝101則 θ＝180－101＝79Tθ＝180+101＝281D由于ωL=2πfL=2×3.14×50×0.1=31.4Ω，所以為大電感負(fù)載，各電分別計(jì)算如下d dUI dd Rd

402

20AI 180dT 360

I 180101204.4Ad 360I 180IT 360

9.4AI 180dD 360

I 1801012015.6Ad 360I 180ID 360

17.6A2) U 2U TM 2U 2U DM 2選擇晶閘管和續(xù)二極管得型號U (2~3)U Tn TMII (1.5~2)

(1.5~2)9.4A9~12AT(AV)

1.57 1.57取U I ＝10A；選擇晶閘管型號為KP10－7。Tn T(AV)U (2~3)U Dn DMI 17.6ID(AV)

(1.5~2) D (1.5~2) A16.8~22A1.57 1.57取U I ＝20A；選擇晶閘管型號為ZP20－7。Dn D(AV)是續(xù)二極管開造成的。由于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈為大電感負(fù)載，所以輸出電壓 U始d終為或電壓很低。某電阻性負(fù)載要求0～24V直電壓，最大負(fù)載電 I＝30A，如用220V交直接d供電與用變壓器壓到 60V供電承受單相半波整電， 是否能滿足要求？試比較兩種供電方案所選晶閘管的導(dǎo)通角額定電壓額定電值以及電源和變壓器二次側(cè)的功因數(shù)和對電源的容的要求有何同、兩種方案哪種合〔考慮 2倍?！?？〔〕承受220V電源直接供電，當(dāng)=0時(shí)U＝0.45U=99Vd0 2承受整變壓器至 60V供電，當(dāng)=0時(shí)U＝0.45U=27Vd0 2所以只要適當(dāng)調(diào)整角，上述兩種方案均滿足輸出0～24V直電壓的要求。承受220V電源直供電，由于 U

1cos，其中在輸出最大時(shí)，Ud 2 2 2＝220V，U＝24V，則計(jì)算得≈121，θd

＝180－121＝59T2晶閘管承受的最大電壓為U＝ U＝311V2TM 2考慮2倍裕，晶閘管額定電壓 U=2U=622VU2U2Rπ 2π4π過晶閘管的電 有效值是 I＝Td

，其中，≈121 ，UR d Id

2430

0.8I＝84AT

I 842考慮2倍裕，則晶閘管額定電應(yīng)為 TT(AV)

T 107A1.57 1.57因此，所選晶閘管的額定電壓要大于622V，額定電要大于 107A。電源供給的有功功PI2R d電源的視在功 :SUI UI2208418.48W22 2電源側(cè)功因數(shù) :cos

PS0.305承受整變壓器至 60V供電，U＝60V，U＝24V，由U

1cos計(jì)2 d算得≈39，θ ＝180－39＝141T

d 2 22晶閘管承受的最大電壓為U＝ U＝84.9V2TM 2考慮2倍裕，晶閘管額定電壓

=169.8VTn TM過晶閘管的電有效值是 I＝Td

51.4AU2Rπ U2Rπ 2π4π考慮2倍裕，則晶閘管額定電應(yīng)為 TT(AV)

T 65.5A1.57 1.57因此，所選晶閘管的額定電壓要大于169.8V，額定電要大于 65.5A。電源供給的有功功 :PI2R 2113.6Wd電源的視在功 :SUI UI6051.43.08W22 2電源側(cè)功因數(shù) :cos

PS0.685通過以上計(jì)算可以看出增加變壓器后， 使整電的掌握角減小， 所選晶閘管的額定電壓、額定電減小，而且對電源容的要求減小，功因數(shù)提高。所以，承受整變壓器壓的方案合。33．單相交調(diào)壓電如圖， 2掌握角α的移相范圍。負(fù)載電最大有效值。最大輸出功和功因數(shù)。34解：1〕單相交調(diào)壓電感性負(fù)載時(shí)，掌握角α的移相范圍是 ~arctanLR

arctan2505.516601所以掌握角α60~π。因α=時(shí)，電為連續(xù)狀態(tài)，此時(shí)負(fù)載電最大。UI 2Z

220V 110A1173)2PUIcosUIcos(220110cos60)W12.1kW2 2coscoscos600.51、請?jiān)谡_的空格內(nèi)標(biāo)出下面元件的簡稱：電晶體管 GTR ；可關(guān)斷晶閘管GTO；功場效應(yīng)晶體管 MOSFET；絕緣柵雙極型晶體管IGBT ；IGBT是 MOSFET和 GTR 的復(fù)合管。2晶閘管對觸發(fā)脈沖的要求是 要有足夠的驅(qū)動功 、 前沿要陡幅值要高 和 觸發(fā)脈沖要與晶閘管陽極電壓同步。3、多個(gè)晶閘管相并聯(lián)時(shí)必需考慮 均 的問題，解決的方法是 電抗器。4、在電型逆變器中， 輸出電壓波形為正弦波 ，輸出電波形為 方波 。5、型號為 KS100-8的元件表示 雙向晶閘管 、它的額定電壓為 800V 伏、額定有效電為 100A 。6、180導(dǎo)電型三相橋式逆變電，晶閘管換相是在 同一橋臂 、下二個(gè)元件之間進(jìn)；而 120o導(dǎo)電型三相橋式逆變電，晶閘管換相是在 同橋臂上的元件之間進(jìn)的。7、當(dāng)溫低時(shí)，晶閘管的觸發(fā)電會 增加 、正反向電會 下 當(dāng)溫上升時(shí)，晶閘管的觸發(fā)電會 下 、正反向電會 增加。2、由晶閘管構(gòu)成的逆變器換方式有 負(fù)載換和 強(qiáng)迫〔脈沖〕換。3、按逆變后能饋送去向同來分類，電電子元件構(gòu)成的逆變器可分為 源 逆變器與無源逆變器兩大類。4、有一晶閘管的型號為KK200－9，請說明KK 快速晶閘管 ；200表示表示200A ，9表示 900V 。5、單結(jié)晶體管產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖是 尖脈沖 脈沖；主要用于驅(qū)動 小功的晶閘管；鋸齒波同步觸發(fā)電產(chǎn)生的脈沖為 強(qiáng)觸發(fā)脈沖 以觸發(fā) 大 功的晶閘管。1、一般晶閘管的圖形符號是 ，三個(gè)電極分別是陽極A ， 陰極K 和 門極G 晶閘管的導(dǎo)通條件是 陽極加正電壓，陰極接負(fù)電壓，門極接正向電壓形成足夠門極電時(shí)晶閘管導(dǎo)通 ；關(guān)斷條件是 當(dāng)晶閘管陽極電小于維持電 I時(shí)，導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷 。H4、變電的換方式有 器件換 、 電網(wǎng)換 、 負(fù)載換、 強(qiáng)迫換 等四種。5、提高變置的功因數(shù)的常用方法有 減小觸發(fā)角 、 數(shù) 、 承受多組變裝置聯(lián)供電 、 設(shè)置補(bǔ)償電容 。7、在電晶閘管電中，常用的過電保護(hù)有 快速熔斷器； 抗器；過時(shí)快速移相 ；和 直快速開關(guān) 等幾種。8、晶閘管的換相重疊角與電的 觸發(fā)角α、 變壓器抗 X 、 平均B電 I 、 電源相電壓U 等參數(shù)有關(guān)。d 222、單相全波可控整電中，晶閘管承受的最大反向電壓為 22

U 。三2相半波可控整電中，晶閘管承受的最大反向電壓為U〕2

U 〔電源相電6263、要使三相全控橋式整電正常工作，對晶閘管觸發(fā)方法有兩種，一是用 大于60o小于120o的寬脈沖 觸發(fā)二是用 脈沖前沿相差60o的雙窄脈沖 觸發(fā)。4、在同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電中，鋸齒波底寬可達(dá) 240o 移相才能達(dá) 0o-180o 。6、軟開關(guān)電種類很多，大致可分成 電壓 電、電電兩大類。8、逆變器環(huán)指的是只經(jīng) 兩組反并聯(lián)的逆變橋、而經(jīng)負(fù)載的電，環(huán)可在電中加 承受聯(lián)電抗器 來限制。10、絕緣柵雙極型晶體管是以 電場效應(yīng)晶體管柵極為柵極 ，以 以電晶體管集電極和放射極 作為放射極與集電極復(fù)合而成。1、晶閘管的圖形符號是 ，三個(gè)電極分別是 陽極A、陰極K、和門極G ，雙向晶閘管的圖形符號是一陽極T1、其次陽極T2、和門極G 。

，它的三個(gè)極分是 第4、從晶閘管開頭承受正向電壓起到晶閘管導(dǎo)通之間的電角稱為 掌握角，用α 表示。5、同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電鋸齒波底寬可達(dá) 240o 觸發(fā)電的想移相范圍可達(dá) 180o，實(shí)際移相范圍只有 150o。6、一般操作過電壓是瞬時(shí)引起的尖峰電壓，常常使用的保護(hù)方法是 而對于能較大的過電壓，還需要設(shè)置非線性電阻保護(hù)，目前常用的方法有壓敏電阻和 硒堆 。7、交觸發(fā)開關(guān)電就是用 過觸發(fā) 方式來掌握晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷的。二、 推斷題〔對√、錯(cuò)×〕2、在用兩組反并聯(lián)晶閘管的可逆系統(tǒng)，使直電動機(jī)實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)時(shí)， 一組逆變器工作在整狀態(tài)，那么另一組就工作在逆變狀態(tài)。 〔 × 〕3、晶閘管聯(lián)使用時(shí)，必需留意均問題。 〔 ×〕5、并聯(lián)諧振逆變器必需是呈電容性電。 〔 √ 〕6、給晶閘管加上正向陽極電壓它就會導(dǎo)通。 〔 ×〕7、有源逆變指的是把直電能轉(zhuǎn)變成交電能送給負(fù)載。 〔 ×〕10、變頻調(diào)速實(shí)際上是轉(zhuǎn)變電動機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁場的速到達(dá)轉(zhuǎn)變輸出轉(zhuǎn)速的目的?！?√ 〕1、兩個(gè)以上晶閘管聯(lián)使用，是為解決自身額定電壓偏低，能勝用電電壓要求，而實(shí)行的一種解決方法，但必需實(shí)行均壓措施。 〔 √〕2、逆變失敗，是因主電元件消滅損壞，觸發(fā)脈沖喪失，電源缺相，或是逆變角太小造成的。 〔 √〕3、 變 裝置其功 因數(shù)的凹凸與電 負(fù)載阻抗的性質(zhì)，無直接關(guān)系。 〔 √〕4、并聯(lián)與聯(lián)諧振式逆變器屬于負(fù)載換方式，無需特地?fù)Q關(guān)斷電?！病?〕5、觸發(fā)一般晶閘管的觸發(fā)脈沖，也能觸發(fā)可關(guān)斷晶閘管。 〔 × 〕6、三相半波可控整電，需要用大于 60o小于120o的寬脈沖觸發(fā)，也需要相隔60o的雙脈沖觸發(fā)只用符合要求的相隔120o的三組脈沖觸發(fā)就能正常工作。 〔√〕7、變頻調(diào)速裝置是屬于無源逆變的范疇。 〔 √ 〕8、有源逆變裝置是把逆變后的溝通能量送回電網(wǎng)。 〔 √〕9、雙向晶閘管額定電流的定義，與一般晶閘管的定義一樣。 〔 √ 〕10、用穩(wěn)壓管削波的梯形波給單結(jié)晶體管自激振蕩電路供電，目的是為了使觸發(fā)脈沖與晶閘管主電路實(shí)現(xiàn)同步。 〔 ×〕1、半控橋整流電路，大電感負(fù)載不加續(xù)流二極管，電路出故障時(shí)可能會消滅失控現(xiàn)象。 〔 √〕.3、晶閘管并聯(lián)使用時(shí)，必需留意均壓問題。 〔 × 〕4、無源逆變指的是不需要逆變電源的逆變電路。 〔 ×〕6、直流斬波電路只能實(shí)現(xiàn)降低輸出直流電壓的作用 〔 ×〕27、無源逆變指的是把直流電能轉(zhuǎn)變成溝通電能回送給電網(wǎng)。 〔× 〕28、在三相半波可控整流電路中，晶閘管承受的