电力电子试题及答案

考 试 试 卷 （3) 卷、填空题：（本题共 7小题，每空1分，共20分）1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：电力晶体管GTR;可关断晶闸管GTO ;功率场效应晶体管MOSFET绝缘栅双极型晶体管IGBT ；IGBT是MOSFET和GTR的复合管。2、 晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的触发功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。3、 多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器 。4、 在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦 波，输岀电流波形为方 波。5、 三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个开关管间进行，称为180。导电型6、 当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会减 ;7、 常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速快关、控制快速移相使输出的电压降低 。、选择题（本题共 10小题，每题1分，共10分）1、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差（A、180B、60C、3602、A、0 度B、60 度3、晶闸管触发电路中，若改变（A、同步电压B、控制电压4、可实现有源逆变的电路为（A、三相半波可控整流电路C、单相全控桥接续流二极管电路5、在一般可逆电路中，最小逆变角BA、30o-35oB 10o-15oA ）度。D、 120a为C度时，三相半波可控整流电路， 电阻性负载输出的电压波形，处于连续和断续的临界状态。C、30 度D、120 度，B ）的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。脉冲变压器变比D、以上都不能）。B三相半控桥整流桥电路D、单相半控桥整流电路min选在下面那一种范围合理（C、0o-10oD、0o。aC、）。6、单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角A、90B、1207、若增大SPWM逆变器的输出电压基波频率，可采用控制方法是（A、增大三角波幅度B、增大三角波频率C、增大正弦调制波频率D、增大正弦调制波幅度8、采用多重化电压源型逆变器的目的，主要是为（）A、减小输出幅值B、增大输出幅值C减小输出谐波D、减小输出功率9、为限制功率晶体管的饱和深度，减小存储时间，恒流驱动电路经常采用（C、 150的最大移相范围是（D、180dudiA、dt抑制电路 B、抗饱和电路C、dt抑制电路D、吸收电路10、一般认为交交变频输出的上限频率（A、与电网有相同的频率C、可达电网频率的80%B、D、）高于电网频率约为电网频率的1/21/3三、判断题（正确打V,错误打x）：（本题共10小题，每小题1分，共10分）1在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路出故障时会出现失控现象。（）2、在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，另一组工作在逆变状态。（）3、 晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。（）4、 逆变角太大会造成逆变失败。（）5、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。（）6、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。（7、 有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。（）8、 在单相全控桥整流电路中，晶闸管的额定电压应取U2（）9、三相半波可控整流电路中，电路输出电压波形的脉动频率为300Hz（10、变频调速是改变电动机内旋转磁场的速度达到改变转速的目的。（）四、简答题（本题共 3小题，共32 分）1、试说明IGBT GTR、GTO和电力 MOSFET各自的优缺点。（12分）器件优点缺点IGBTGTRGTO电力MOSFET2、试分析下图间接交流变流电路的工作原理，并说明其局限性。（10分）3、 软开关电路可以分为哪几类？各有什么特点？（10分）五、作图题（本题共 1小题，共16分）1、在三相半波整流电路中，如果U相的触发脉冲消失，试绘出在电阻负载下整流电压ud的波形和V相上晶闸管VT2上的管压降波形。设触发角分别为 15o和60o。（1 ）触发角为15o时（2 ）触发角为60o时UV亠:1jFh %-4LV/ 八/ UfS.、*/jrv卢lUvZ、/-U./ 1r鸣尸八.入入/X/rrLr丿L匕广Urw*1ysfn*-1 gwr*” U j 匕丿j 、J J Jxx 汇戈XA罟AAAX、lrIhL*#1rf、/ / y : / / / / y A ?； y X X / x，/，- Z 、/、/ /*V 丫ryY #、/八亠卜y aF、$J st,t1*-L11*1M*IN*/百/1_/./ y 、v y y * J J J 、討 j JJ六、计算题（本题共 1小题，共12分）1、单相桥式全控整流电路， U2= 100V ,负载中R=20 Q, L值极大，反电动势E= 60V。当a= 30时, 要求：（1）作出u、i和i的波形；（3分）d d 2（2）求整流输出平均电压 U、电流I，变压器二次电流有效值 I ;（4分）dd2（3） 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。（5分）试卷参考答案及评分标准（3卷）一、填空题（本题共7小题，每空1分，共20分）1、空 1 GTR 空 2 GTQ 空 3 MOSFET 空 4 IGBT;空 5 MOSFET 空 6 GTR2、空1要有足够的驱动功率；空2触发脉冲前沿要陡幅值要高；空3触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。3、空1均流；空2串专用均流电抗器。4、 空1 正弦波；空2 方波。5、空1 180。6、空1 增加；空2 下降。7、空1快速熔断器；空2串进线电抗器；空3接入直流快速开关；空4控制快速移相使输出电压下降。.、选择题（本题共10小题，每小题1 分,共10分）1、(A)2、(C)3、(B)4、(A)5、（ A）6、(D)7、(C)8、(C)9、(B)10、( D)三、判断题（本题共10小题，每小题1 分,共10分）1、（力2、（为3、（为4、（为5、（力6、（为7、（为8、（为9、（为10、（话四、简答题（本题共3小题，共32分）1、(12 分)答：对IGBT GTR GTO和电力MOSFET的优缺点的比较如下表：（每格 1.5分）器件优点缺点IGBT开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击 的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱 动，驱动功率小开关速度低于电力 MOSFET压，电 流容量不及GTOGTR耐压咼，电流大，开关特性好，通流能力强，饱开关速度低，为电流驱动，所需驱动和压降低功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题GTO电压、电流容量大，适用于大功率场合， 导调制效应，其通流能力很强具有电电流关断增益很小， 关断时门极负脉 冲电流大，开关速度低，驱动功率大， 驱动电路复杂，开关频率低电力MOSFET开关速度快，输入阻抗咼，热稳疋性好， 动功率小且驱动电路简单， 工作频率高， 二次击穿问题所需驱不存在电流容量小，耐压低，一般只适用于 功率不超过10kW的电力电子装置2、（ 10 分）答：图是带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路，它在中间直流电容两端并联 一个由电力晶体管V0和能耗电阻R0组成的泵升电压限制电路。当泵升电压超过一定数值 时，使V0导通，把从负载反馈的能量消耗在 R0上（ 5分）。其局限性是当负载为交流电 动机，并且要求电动机频繁快速加减速时，电路中消耗的能量较多，能耗电阻R0也需要较大功率，反馈的能量都消耗在电阻上，不能得到利用（ 5分）。3、（ 10 分）答：根据电路中主要的开关元件开通及关断时的电压电流状态，可将软开关电路分为零电 压电路和零电流电路两大类；根据软开关技术发展的历程可将软开关电路分为准谐振电路， 零开关PWM电路和零转换PWM电路（4分）。准谐振电路：准谐振电路中电压或电流的波形为正弦波，电路结构比较简单，但谐振 电压或谐振电流很大，对器件要求高，只能采用脉冲频率调制控制方式（2分）。零开关PWM电路：这类电路中引入辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生 于开关过程前后，此电路的电压和电流基本上是方波，开关承受的电压明显降低，电路可 以采用开关频率固定的PWM控制方式（2分）。零转换PWM电路：这类软开关电路还是采用辅助开关控制谐振的开始时刻，所不同 的是，谐振电路是与主开关并联的，输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小， 电路在很宽的输入电压范围内并从零负载到满负载都能工作在软开关状态，无功率的交换 被消减到最小（2分）。五、作图题（本题共1小题，共16分）每图4分衣丁1木巧St2 3d42分7777712分分2分六、计算题（本题共1小题，共12分tTZThG = 0.9U. CJS-E丄r1 C= 0.9-100 = 67.5 7二Z二乩也R