电力电子关键技术试题.doc

班号学号姓名电力电子技术 试题（A）题号一二三四五六平时成绩总分分数评卷人 注：卷面85分，平时成绩15分本题得分一、 回答下列问题1、下列器件分类表中，将符合每一类别所有选项添入表中。（8分）器件类别属于该类别器件全控型双极型器件全控型复合型器件电压驱动型器件电流驱动型器件选项：（依照选项填空时，只需写选项代号，如：A,B,.）A. SCR B.GTO C.GTR D.P-MOSFET E.IGBT F.电力二极管 G.MCT 。2、判断下列各题对的性，对的打“”，不对的打“” 。（6分）（1） 某晶闸管，若其断态重复峰值电压为500V，反向重复峰值电压700V，则该晶闸管额定电压是700V。（ ）第 1 页 （共 8 页）试 题：电力电子技术 班号： 姓名：（2） 对于输入接整流变压器可控整流电路，变压器存在直流磁化有三相半波整流电路、单相半波整流电路和单相全波整流电路。（ ） （3）单相全控桥式变流电路，“阻感反电势” 负载，已知，,电路处在可逆变状态。（ ）3、画出全控型器件RCD关断缓冲电路，并分析缓冲电路中各元件作用。（6分）第 2 页 （共 8 页）试 题： 电力电子技术 班号： 姓名：本题得分二、对于三相全控桥式变流电路，在不同负载形式和控制规定下，回答下列问题。1、 画出该电路带“阻感反电势” 负载，并工作于整流方式时电路图（要标明反电势极性）。（5分）2、当该电路工作于整流状态时，设触发角且负载电流持续，请在图中画出此时整流器 输出电压ud和晶闸管电流在一种周期内波形。（5分） iVT1 t03、设该电路为大电感负载且工作于整流状态，负载中E=47V， ,当时，试计算整流输出平均电压、负载电流和晶闸管电流平均值 。（5分）第 3 页 （共 8 页）试 题：电力电子技术 班号： 姓名：本题得分三、H型单极同频模式PWM功率转换电路如下图（a）所示。它由四个大功率IGBT和四个续流二极管构成。当控制指令时，和工作在交替开关状态，截止关断 ，饱和导通。设该电路工作在轻载状况下（），、和栅极勉励电压如图（b）所示。1、试画出电机电枢电压和电枢电流波形图（可直接画在图(b) 上）。（7分）2、分析一种PWM周期内直流电机工作状态，并画出相应等效电路图，标明电流方向。图中，为电机绕组电感，为电枢电阻，为直流电机反电势。（8分）图（a）第 4 页 （共 8 页）试 题：电力电子技术 班号： 姓名：ub4ub2t00tia ub1ub30Tt1t00t0 t0ua EM图（b）t第 5 页 （共 8 页）试 题：电力电子技术 班号： 姓名：本题得分四、由两只反并联晶闸管构成交流调压电路如下图（a）所示，负载为阻感性负载（阻抗角为），当输入信号u1为图(b)所示信号时，在图(d)和(e)中画出交流调压电路中和波形图。（10分）图（a）图（b）图（c-1）图（d）图（e）图（c-2）第 6 页 （共 8 页）试 题：电力电子技术 班号： 姓名：本题得分五、回答下列问题 1、 换流方式有哪几种？各有什么特点？（3分）2、 无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？（3分）3、逆变电路多重化目是什么？如何实现？串联多重和并联多重逆变电路各用于什么场合？（4分）本题得分六、解答下列问题1、 什么是异步调制?什么是同步调制？两者各有何特点？（5分） 2、什么是SPWM自然采样法和规则采样法？设正弦调制信号波为，为正弦信号波角频率。依照下图运用规则采样法求出脉冲宽度和脉冲两边间隙宽度。图中为采样周期，三角载波幅值为1。（10分）第 7 页 （共 8 页）试 题：电力电子技术 班号： 姓名：本题得分（注：卷面80分，平时成绩20分）一、填空题（11 小题，每空0.5分，共 22 分）1、电力电子学是由 、 和 交叉而形成边沿学科。2、按照电力电子器件可以被控制电路信号所控制限度，可以将电力电子器件分为如下三类； 1) 电力电子器件被称为半控型器件，此类器件重要是指 及其大某些派生器件。2) 电力电子器件被称为全控型器件，此类器件品种诸多，当前惯用有 和 。3) 电力电子器件被称为不可控器件，如 。 3、依照下面列出电力电子器件参数定义，在空格处填写该参数名称。参数定义参数名称GTR集电极电流与基极电流之比使IGBT能实现电导调制而导通最低栅射电压维持晶闸管导通所必须最小阳极电流4、在GTR、GTO、IGBT与MOSFET中，开关速度最快是_，单管输出功率最大是_，在中小功带领域应用最为广泛是_。 5、电力电子器件驱动电路普通应具备 电路与 之间电气隔离环节，普通采用光隔离，例如 ；或磁隔离，例如 。 6、缓冲电路又称为吸取电路，缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。其中 缓冲电路又称为dudt抑制电路，用于吸取器件 过电压。 缓冲电路又称为didt抑制电路，用于抑制器件 时电流过冲和didt，减小器件损耗。 7、单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相半波可控整流电路和三相桥式全控整流电路，当负载分别为电阻负载和电感负载时，晶闸管控制角移相范畴分别是多少（用角度表达，如0180）？负载单相半波单相桥式三相半波三相桥式电阻阻感（注：有续流二极管）8、在单相全控桥式电阻-反电动势负载电路中，当控制角不不大于停止导电角时，晶闸管导通角=_。当控制角不大于停止导电角时，且采用宽脉冲触发，则晶闸管导通角=_。 9、由于器件关断过程比开通过程复杂得多，因而研究换流方式重要是研究器件关断办法。换流方式可分如下四种： ， ， 。 10、正弦脉宽调制（SPWM）技术运用于电压型逆变电路中，变化 _可变化逆变器输出电压幅值；变化 _ _可变化逆变器输出电压频率；变化_ _可变化开关管工作频率。 11、在SPWM控制电路中，依照载波和信号波与否同步及载波比变化状况，PWM调制可分为 与_ _两种类型，采用_ _调制可以综合两者长处。 本题得分二、选取题（5 小题，每空0.5分，共3分）1、晶闸管稳定导通条件（ ）A、晶闸管阳极电流不不大于晶闸管擎住电流 B、晶闸管阳极电流不大于晶闸管擎住电流C、晶闸管阳极电流不不大于晶闸管维持电流 D、晶闸管阳极电流不大于晶闸管维持电流 2、某晶闸管，若其断态重复峰值电压为500V，反向重复峰值电压700V，则该晶闸管额定电压是（ ） A 500V B 600V C 700V D1200V 3、（ ）存在二次击穿问题。A. SCR B. GTO C. GTR D. P.MOSFET E. IGBT 4、下图所示是（ ）抱负驱动信号波形。A. SCR B. GTO C. GTR D. P.MOSFET E. IGBT5、IGBT综合了（ ）和（ ）长处，因而具备良好特性。A. SCR B. GTO C. GTR D. P.MOSFET F. 电力二极管 本题得分三、计算题（4 小题，共20分）1、单相桥式全控整流电路，U2=200V，负载中R=2，L值极大，反电势E=120V。已知控制角变化范畴是： 030,考虑安全裕量(按1.5倍计算)，拟定晶闸管额定电压和额定电流。（4分）2、单相全控桥式变流电路工作在有源逆变状态下，已知U2=200V，电动机反电势E=120V，负载中R=2，L极大。回答下列问题。(6分)（1）画出变流电路电路图，并在图中标出在有源逆变初期电动机反电势极性和变流电路输出直流电压极性。（2）逆变角应限制在什么范畴内？画出60时和波形。 3、三相桥式全控整流电路，U2=100V，带阻感负载，R=5，L值极大，当 =60时，回答下列问题。（4分）（注：背面有提示）（1）变压器二次侧电流中具有哪些次数谐波？其中重要是哪几次？（2）求电路输入功率因数。（提示：关于电流波形及其傅立叶级数）4、降压斩波电路中，已知电源电压E=16V，规定输出负载电压平均值Uo=12V，回答下列问题：(6分)（1）画出用IGBT构成降压斩波器主电路原理图，并推导出抱负状况下输入、输出电压关系表达式。2）若采用脉冲宽度调制方式，设斩波周期T=1ms，求开通时间Ton？3）若采用脉冲频率调制方式，设开通时间Ton=1ms，求斩波周期T？ 本题得分四、作图题（4 小题，共28分）1、对于三相全控桥式整流电路，阻感负载，L极大，回答下列问题：（6分）1）画出该电路带阻感负载时电路图。2）当=/3时，在下图中画出整流输出电压ud一种周期波形（用阴影线表达），并在波头上方标出别的5个线电压名称；若整流电路采用双窄脉冲触发，在图中波形上方相应位置画出触发脉冲，并标明所相应器件号。 2、由IGBT构成桥式可逆斩波电路，负载为直流电动机。电源电压E=200V，电机为正向电动状态，反电势EM100V，电机电枢电阻R=5,电枢电流平直持续，平均值为2A，IGBT开关频率为10KHz。完毕下题：（9分）1）画出该桥式可逆斩波电路电路图。2）采用单极同频控制方式时，计算此时控制占空比，器件开关周期，及每个开关周期内导通时间。3）依照前面计算得出控制时间画出V1V4驱动信号波形，负载上电压和电流波形； 3、下图所示为一种三相桥式电压型逆变电路。当该电路采用输出为方波180导电方式时，试画出V1V6上驱动电压波形及 UUN、UVN和UWN波形。（6分）4、图1所示单相全桥逆变电路工作于双极性PWM模式。设载波比N=9规定：(7分)1）在图2中画出1个调制信号波周期内开关控制信号波形和输出电压uO波形。2）分析为什么载波比N选取为奇数而不是偶数。图1图2本题得分五、简答题（共 2 小题，共7分）1、交交变频电路最高输出频率是多少？制约输出频率提高因素是什么？ 2、交流调压电路和交流调功电路有什么区别？两者各合用于什么样负载？ （注：卷面80分，平时成绩20分）本题得分一、填空题（4小题，每空1分，共 4 分）1.晶闸管单相桥式整流电路，交流电源为工频220V（有效值），考虑2倍安全裕量，则晶闸管额定电压应不不大于 V。2.设GTO电流关断增益为5，如果该器件要关断直流500A电流，关断时门极负脉冲电流峰值应不不大于 A。3.IGBT启动电压普通为 V。4.驱动电路要实现控制电路与主电路之间电气隔离，其中光隔离普通普通采用元件是 。本题得分二、选取题（3 小题，每空1分，共6分）1.在电力电子器件中 属于电压驱动是 , 属于双极型是 , 在可控器件中，容量最大是 , A. SCR B. GTO C. GTR D. P.MOSFET E. IGBT F. 电力二极管2.使晶闸管维持导通所必须最小电流称为 。对同一晶闸管来说，普通擎住电流约为维持电流 。 A. 维持电流 B. 擎住电流 C. 24倍 D. 1/21/43.图1是 典型驱动电路？A. SCR B. GTO C. GTR D. P.MOSFET 图1本题得分三、简答题（5 小题，每题3分，共15分）1.从晶闸管物理构造角度，回答下列问题：1）分析为什么晶闸管一旦触发导通之后，就可以自锁导通，而不再需要触发电流？2）为什么晶闸管导通之后，门极就失去控制作用，不能控制器件关断？2.关于SPWM控制技术，回答下列问题： 1）什么是异步调制？2）什么是同步调制？3）什么是分段同步调制，与上述两个方式相比它有什么长处？3.图2中画出了有、无RCD缓冲电路时，晶体管关断过程中电压电流变化轨迹。当有RCD缓冲电路时，回答下列问题： 1）晶体管关断时应按照那条电压电流线（工作点轨迹）转移？并阐明理由。 2）在该轨迹线上标出工作点转移方向，并阐明理由。 图24.关于单相交流电能变换电路，回答下列问题：1）从电路构造方面，比较交流调功电路与交流调压电路异同之处；2）从控制方式方面，比较交流调功电路与交流调压电路异同之处；3）阐明交流调功电路合用于什么样负载。5.关于交交变频器，回答下列问题： 1）什么是交交变频器？ 2）结合图3所示单相交交变频器，阐明其变化输出电压频率和幅值办法。图3本题得分四、作图题（4 小题，共21分）1.图4为晶闸管三相桥式整流电路，输入为三相工频电源，负载电流持续，当=/6时，回答下列问题：（本题4分） 1）在图5中工频线电压波形基本上，画出整流输出电压ud一种工频电周期波形。 2）若整流电路采用双窄脉冲触发，在整流输出电压波形上方相应位置，画出VT1和VT2触发脉冲（应标明脉冲所相应器件号）。 图4 图52.图6为全桥DCDC变换器，E200V，EM=80V，R1，L值极大，采用双极性PWM控制，开关周期Ts=100s，器件V1导通占空比为0.75,回答下列问题：（本题4分） 1）画出一种开关周期上，器件V1和V2驱动信号波形（高电平表达开通，低电平表达关断），及变换器输出电压uo波形。（波形图时间轴上应有精确时间标注） 2）计算输出电压平均值Uo 图63.三相桥式逆变器如图7所示，方波控制方式（180导电方式）。负载为三相平衡纯阻性负载，Y形连接。在图8中画出稳态时一种开关周期内，下列电压波形（幅值应符合图中规定）： （本题5分） 图7图84.图9所示单相全桥逆变电路工作于双极性SPWM模式。设载波比N=9规定：在图10中画出1个调制信号波周期内下列电压波形：（本题8分）1)V1开关控制信号波形ug1（高电平表达开通，低电平表达关断）2)V2开关控制信号波形ug2（高电平表达开通，低电平表达关断）3)输出电压uo波形。图9图10本题得分五、计算题（4 小题，共34分）1.单相桥式整流电路如图11所示，交流电源为工频220V，Ls0;负载中rd =2，Ld值足够大（使输出电流平直持续），反电势Ed=100V。回答下列问题：（本题12分） 1）电路启动时(负载电流从零开始增长)，计算使晶闸管能触发导通最小触发角a。 2）当a=30时，计算整流输出平均电压Vd 、平均电流Id。 3）在一种工频电周期上，画出输出电压vd波形及输入电流is波形。 （两个波形相位应彼此相应） 4）计算输入电流有效值Is，和整流电路功率因数PF。图11（提示：关于电流波形及其傅立叶级数） 2.在图12所示升压斩波电路中，已知E=100V，L值和C值极大，R=20，采用脉宽调制控制方式，当Ts=100s，ton=50s时，回答下列问题：（本题12分） 1）计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io，输入电流平均值I1。 2）在1个开关周期上，画出如下波形：器件V上电流iv和电压uv。 （时间轴上应有精确时间标注） 3）计算器件V上电流平均值IdV和有效值IV。 图123. 图13为单相交流调压电路，电源u1为工频220V，负载参数为R=0.5，L=2mH，回答下列问题：（本题5分） 1）计算控制角移相范畴。 2）/2时，在一种相似交流电周期内，画出下列波形：负载电压uo，负载电流io，晶闸管VT2电流iVT2（各波形相位应彼此相应） 图134.图14为反并联晶闸管变流器,负载为直流电动机。设电网线电压VLL380V，50Hz，负载中电枢电阻R2，与电机串联平波电抗器足够大，使电机电流平直持续。假设电机处在正向制动状态，电枢制动电流被控制为Io10A，当反电势EM200V时（方向如图中所示），回答下列问题：（本题5分） 1）阐明此时哪组变流器工作？ 2）计算此时工作变流器触发控制角。 图14