电力电子试题及答案A

交通大学电力电子复习一、选择题1 1、下列电力电子器件中，存在电导调制效应的是（ ABDABD ）A A、GOTGOTB B、GTRGTR C C、powerpower MOSFETMOSFET D D、IGBTIGBT2 2、 单相桥式全控整流电路，阻感性负载L R。设变压器二次 侧电压为 U U2，贝 y y 晶体管承受的最高正、反向电压分别为（ D D）A A、二U2,三U2B B、U2, 2U22 2 22C C、,2U2, -U2D D、 、2U2,2U223 3、单相半控桥式整流电路带大电感负载，为了避免出现一只晶 体管一直导通，另两只整流二极管交替换相导通的失控现象发 生，采取的措施是在负载两端并联一个（ D D）A A、电容B B、电感C C、电阻D D、二极管4 4、 逆变电路的功能是将直流电能转换为（ B B）A A、直流电能 B B、交流电能 C C、磁场储能 D D、电场储能5 5、三相桥式变流电路工作在有源逆变状态，其输出侧平均电压U Ud与外接直流电动势 E E 间的关系为（C C）A A、UdEB B、UdEC C、UdED D、U Ud=-E=-E6 6、三相桥式全控整流电路变压器二次侧电流中有（C C）A A、2k 1B B、3k 1C C、6k 1D D、12k 1（k k 为整数）7、交一直一交电流型逆变器中间直流环节的储能元件是（ B）A A、大电容B B、大电感C C、蓄电池 D D、电动机8 8 无源逆变电路不能采用的换流方式是（ A A）A A、电网换流 B B、负载换流 C C、强迫换流 D D、器件换流9 9、电压型逆变电路的输出电压波形为（ A A）A A、矩形波 B B、三角波 C C、正弦波 D D、与负载性质有关1010、支路控制三角形连接三相交流调压电路的典型应用是（ B B）A A、TSCTSCB B、TCRTCR C C、SVCSVCD D、SVGSVG二、填空题1 1、 晶闸管是一种由四层半导体材料构成的三端器件，它有 3 3 个 P PN N节，阳极用字母 A A 表示，阴极用字母 K K 表示，门极用字母 G G 表示。2 2、在规定条件下，晶闸管取正、反向重复峰值电压中较小的作 为其额定电压。3 3、晶闸管的维持电流 IH是指晶闸管维持导通所需的最小电流。4 4、如图:当 S S 闭合前灯泡亮不亮？不亮，因为晶闸管没有触发脉冲电 流，故不导通；当 S S 闭合后灯泡亮，因为晶闸管承受正向电压 且有触发脉冲，导通；当 S S 闭合一段时间后再断开，灯泡仍然 亮，其原因是：晶闸管导通后触发脉冲失去作用。4 4、绝缘栅双极晶体管（IGBTIGBT）作为复合型器件是综合了MOSFETMOSFET 和 GTRGTR 的优点。5 5、门极可关断晶闸管（GTOGTO）和电力晶体管（GTRGTR）均属于电 流控制型器件。6 6、产生有源逆变的条件之一是变流电路输出直流平均电压的极 性必须与整流工作状态时输出平均电压的极性相反。7 7、当考虑换流重叠角后，有源逆变输出电压平均值的绝对值比 不考虑换流重叠角时有所增大。8 8 三相全控桥式整流电路带大电感负载当600时，整流输出电压波型将会出现负的部分。9 9、为确保三相桥式全控整流电路和闸时或电流断续后可以正常工作，应采用脉冲宽度大于 60600的宽脉冲或前沿相差 60600的双窄 脉冲触发。1010、 在电压波形正弦，而电流波形非正弦的电路中， 其功率因数 与基波因数和位移因数有关。1111、 电流总谐波畸变率（THDTHD ）被定义为用总谐波电流有效值 与基波电流有效值的百分比表示。1212、 一般来说，整流电路输出电压的脉波数越多，输出电压波 纹因数越小。1313、 斩波电路是利用储能元件以及开关器件的通断控制实现直|流电能的变换。采用晶闸管移相控制的单相交流调压电路带阻感 负载时，其移相触发角应大于负载阻抗角，电压才能可调。1616、功率器件的换流方式包括器件换流、电网换流、负载换流、 及强迫换流，其中后三种换流方式主要是针对晶闸管而言的。1717、在正弦脉冲宽度调制时，载波信号一般为三角波。1818、电力电子器件在主电路中只用作可控开关，而不能工作在 线性放大区，是为了避三、判断题1919、晶闸管正常导通的条件是承受正O1 1、晶闸管刚由断态转入通态并且去掉门级信号， 仍能维持 其导通所需的最小阳极电流称为额定电流（）A A、维持电流 B B、擎住电流 C C、浪涌电流 D D、额定电流2 2、 单相桥式全控整流电路带电阻性负载与阻感性负载（L R） 情况下，晶闸管触发角的移相范围分别为 90900， 1801800（）3 3、三相全控桥式整流电路在宽脉冲触发方式下一个周期内所需 要的触发脉冲共有 6 6 个，它们在相位上依次相差 6060（V）4 4、在变流电路中， 输出电压波形一定 出现正值的是三相半波可控整流电路带阻感性负载（X）5 5、下列电路中具有两象限运行能力的是单相半控桥式变流电路（X）6 6、交直交电流型逆变器中间直流环节的储能元件是大电感（）A A、大电容 B B、大电感 C C、蓄电池 D D、电动机7 7、无源逆变电路不能采用的换流方式是电网换流（V）8 8、直流斩波电路完成的电力功能是DC DC（V）9 9、改变载波频率可改变 PWMPWM 逆变器的调制信号波频率（ ）1010、 电子器件 IGBTIGBT 的驱动功率较小（）四、问答分析、计算与绘图1、什么是电压型逆变电路和电流型逆变电路？各有什么特点？ （8分）答：按照直流侧电源的性质分类，直流侧是电压源的称为电压型逆变 电路，直流侧是电流源的称为电流型逆变电路。电压型逆变电路的主要特点为以下几点：（1）直流侧接有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本保持 恒定，直流侧相对于负载来说呈现低阻抗。（2）由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形 波，并且与负载性质无关，而交流侧电流的相位和波形随负载性质的 不同而变化。（3）当交流侧为阻感性负载时，逆变器需要提供无功功率，直 流侧电容可起到无功能量缓冲的作用。为了给交流侧无功能量返回直 流侧提供通路，逆变器桥臂的开关器件需反并联续流二极管。电流型逆变电路的主要特点为以下几点：（1）直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无 脉动，直流回路对于负载来说呈现高阻抗。（2）电路中开关器件的作用仅仅是改变电流的流通途径，并不 能改变电流的大小，因此交流侧输出电流为矩形波，和负载阻抗无关， 而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。（3）当交流侧为阻感性负载时需提供无功功率，直流电感起缓 冲无功能量的作用，因为反馈无功能量时电流并不反向，因此不必像 电压型逆变器那样在器件两端反并联二极管。但是由于反馈无功能量 时器件会承受反向电压，对于由全控器件构成的电流型逆变器，开关2器件需要串联二极管（全控器件承受反压的能力很低），而晶闸管逆 变器则不必串二极管。2 2、如图阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为I Im，试计算各波形的电流平均值、 有效值。如不考虑安全裕量， 额定电流为 100A100A 的晶体管，流过上述电流波形时允许流过的电 流平均值I Id为多少？（ 1212 分）0.31831mIdJ20ImSin( t)d( t)ImId丄0ImSin( t)d( t)虫0.6366Im额定电流 100A100A 的晶闸管允许的电流有效值为157A157A ,则Im2 157 222(A)平均值为 l ld=0.6366l=0.6366lm=141.33A=141.33A(c)(c)13IId ImSin( t)d( t) 0.4775Im32额定电流 100A100A 的晶闸管允许流过的电流有效值为 157A157A, 贝UIm247.56A0.6342平均值为ld0.47751m118.21A(d)(d)1IdImsin( t)d( t)23则 5 爲350.06A平均值为ld0.2387Im83.56A(e)(e)10ImSin( t)2d( t)27cos2t)扮Ir.Imsin( t)2d(m (1cos2 t)d( t) Im32寻0.6342Im弘0.2387Im4额定电流 100A100A 的晶闸管允许流过的电流有效值为157A157A,I2ImSin( t) d( t)m_丄(1 cos2 t)d( t)321 -Id厂JmWt)I1 2o41md(t)额定电流 100A100A 的晶体管允许流过的电流有效值为 157A157A , 贝UIm157444 A0.3536平均值为ld0.125lm55.5A(f(f)1IId -04Imd(t)h Om14 204imd( t) 0.5Im额定电流 100A100A 的晶闸管允许流过的电流有效值为157A157A则1“島314A，平均值为025Im78.5A3、单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压在0 0100V100V 连续可调，输出电压平均值为30V30V 时，负载电流平均值达到 20A20A。系统采用 220V220V 的交流电压通过降压变压器供电，且晶 闸管的最小控制角min300（设降压变压器为理想变压器）（12分）（1）试求变压器二次侧电流有效值I2（2）考虑安全裕量，选择晶体管电压、额定电流（3） 作出600时udid和变压器二次侧i2的波形。解：由题意可知负载电阻RU301.5Id20单相全控整流的直流输出电压为：Ud咼2(1 cos )50.125Im80.3536lm晶闸管的电流有效值和承受电压峰值分别为:IVTI2max78.1855.28A.2、2UVT. 2U2168.29V考虑三倍裕量，选器件耐压为168X3=500V，额定电流为(55.28/1.57)X3=100Aa=60时，Ud、id和i2的波形图直流输出电压最大平均值为100V,且最小控制角为min300，代人上式可得U22100.866119V(1)I2212td( t)U2Sin279.332sin 22min300时，I2max79.33sin 63278.18A4、试作出单相桥式半控整流电路带大负载如图，在a=30/IIIIII时的Ud、id、ivT1、ivD4的波形，并计算此时输出电压和电流的平均值。（8分）解：波形如图，输出电压和电流的平均值分别为1 cosUd0.9U20.84U22Id豈0哙今0.84U2