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电力电子技术试题第1章 电力电子器件1。电力电子器件一般工作在_开关_状态。2。在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为_通态损耗_,而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为_开关损耗_.3。电力电子器件组成的系统，一般由_控制电路_、_驱动电路_、 _主电路_三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲,往往需添加_保护电路_。4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _双极型器件_ 、_复合型器件_三类.5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。6。电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。7。肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。8.晶闸管的基本工作特性可概括为 _正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止_ 。9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL_大于_IH .10。晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于_Ubo。11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。12。GTO的_多元集成_结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。13.MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的_放大区_、前者的非饱和区对应后者的_饱和区_。14.电力MOSFET的通态电阻具有_正_温度系数。15。IGBT 的开启电压UGE(th）随温度升高而_略有下降_，开关速度_小于_电力MOSFET 。16。按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类.17.IGBT的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有_负_温度系数, 在1/2或1/3额定电流以上区段具有_正_温度系数。18。在如下器件:电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR)、门极可关断晶闸管（GTO)、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中,属于不可控器件的是_电力二极管_,属于半控型器件的是_晶闸管_,属于全控型器件的是_ GTO 、GTR 、电力MOSFET 、IGBT _;属于单极型电力电子器件的有_电力MOSFET _，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 _ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力MOSFET,属于电压驱动的是电力MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、GTO 、GTR _。第2章 整流电路1。电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角的最大移相范围是_0-180O_。2。阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变,在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中,晶闸管控制角的最大移相范围是_0-180O _ ,其承受的最大正反向电压均为_，续流二极管承受的最大反向电压为_(设U2为相电压有效值)。3。单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，角移相范围为_0-180O _,单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为_ 和_；带阻感负载时，角移相范围为_0-90O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为_和_;带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个_平波电抗器_。4。单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角大于不导电角d时,晶闸管的导通角q =_-d_； 当控制角a小于不导电角 d 时，晶闸管的导通角 q =_-2d_。5。电阻性负载三相半波可控整流电路中,晶闸管所承受的最大正向电压UFm等于_，晶闸管控制角的最大移相范围是_0150o_，使负载电流连续的条件为_(U2为相电压有效值）。6。三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差_120o _,当它带阻感负载时，a的移相范围为_090o _。7.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是_最高_的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_最低_的相电压；这种电路 a 角的移相范围是_0-120o _，ud波形连续的条件是_。 8.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响,将使用输出电压平均值_下降_。9。电容滤波单相不可控整流带电阻负载电路中，空载时，输出电压为_，随负载加重Ud逐渐趋近于_0.9 U2_,通常设计时，应取RC_1.5-2。5_T,此时输出电压为Ud_1。2_U2(U2为相电压有效值，T为交流电源的周期）.10。电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流 id 断续和连续的临界条件是_，电路中的二极管承受的最大反向电压为_U2。11.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当 a 从090变化时，整流输出的电压ud的谐波幅值随 a 的增大而 _增大_，当 a 从90180变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随 a 的增大而_减小_。 12。逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为_有源逆变_，欲实现有源逆变，只能采用_全控_电路；对于单相全波电路，当控制角 0 a p /2 时，电路工作在_整流_状态； p /2 a 90)区间，使输出电压极性与整流时相反，才能把直流能量逆变成交流能量反送到交流电网.42、在由两组反并联变流装置组成的直流电机的四象限运行系统中，两组变流装置分别工作在正组 整流 状态、 逆变 状态、反组 整流状态，逆变状态。43、有源逆变指的是把直流 能量转变成 交流 能量后送给 电网的 装置。44、给晶闸管阳极加上一定的 正向 电压;在门极加上正向门极 电压,并形成足够的 门极触发 电流，晶闸管才能导通。45、当负载为大电感负载，如不加续流二极管时,在电路中出现触发脉冲丢失时单相桥式半控整流桥,， 与 三相桥式半控整流桥 电路会出现失控现象。46、三相半波可控整流电路,输出到负载的平均电压波形脉动频率为 150 HZ；而三相全控桥整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为 300 HZ；这说明 三相桥式全控整流桥 电路的纹波系数比 三相半波可控流电路 电路要小.47、造成逆变失败的原因有 逆变桥晶闸管或元件损坏,供电电源缺相，逆变角太小，触发脉冲丢失或未按时到达，等几种。48、晶闸管在触发开通过程中,当阳极电流小于掣住 电流之前，如去掉 触发脉冲 脉冲，晶闸管又会关断。49、对三相桥式全控变流电路实施触发时，如采用单宽脉冲触发,单宽脉冲的宽度一般取 90 度较合适;如采用双窄脉冲触发时,双窄脉冲的间隔应为 60 度。50、三相半波可控整流电路电阻性负载时，电路的移相范围 0-150 ，三相全控桥电阻性负载时,电路的移相范围 0120 ,三相半控桥电阻性负载时，电路的移相范围 0-150 。51、锯齿波触发电路的主要环节是由 同步环节;锯齿波形成；脉冲形成；整形放大;强触发及输出 环节组成。电力电子技术问答分析题1、 晶闸管两端并联R、C吸收回路的主要作用有哪些？其中电阻R的作用是什么？R、C回路的作用是：吸收晶闸管瞬间过电压，限制电流上升率，动态均压作用.R的作用为：使L、C形成阻尼振荡，不会产生振荡过电压，减小晶闸管的开通电流上升率，降低开通损耗。、2、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？直流侧必需外接与直流电流Id同方向的直流电源E，其数值要稍大于逆变器输出平均电压Ud，才能提供逆变能量。逆变器必需工作在90（90）区域，使Ud 0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。3、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求?A:触发信号应有足够的功率.B触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。C：触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。4、单相桥式半控整流电路,电阻性负载。当控制角=90时，画出：负载电压ud、晶闸管VT1电压uVT1、整流二极管VD2电压uVD2,在一周期内的电压波形图。6、什么是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成的原因是什么逆变失败指的是:逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的器件末导通。从而使逆变桥进入整流状态,造成两电源顺向联接,形成短路。逆变失败后果是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件。产生逆变失败的原因:一是逆变角太小；二是出现触发脉冲丢失；三是主电路器件损坏；四是电源缺相等。8、指出下图中各保护元件及VD、Ld的名称和作用。星形接法的硒堆过电压保护；三角形接法的阻容过电压保护；桥臂上的快速熔断器过电流保护；晶闸管的并联阻容过电压保护；桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护；直流侧的压敏电阻过电压保护；直流回路上过电流快速开关保护；VD是电感性负载的续流二极管；Ld是电动机回路的平波电抗器；9、为使晶闸管变流装置正常工作，触发电路必须满足什么要求？A、触发电路必须有足够的输出功率；B、触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步；C、触发脉冲要有一定的宽度，且脉冲前沿要陡；D、触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求；10、下图为一单相交流调压电路，试分析当开关Q置于位置1、2、3时，电路的工作情况并画出开关置于不同位置时，负载上得到的电压波形。Q置于位置1：双向晶闸管得不到触发信号，不能导通,负载上无电压。Q置于位置2：正半周，双向晶闸管+触发方式导通。负半周，由于二极管VD反偏，双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上得到半波整流电压。Q置于位置3：正半周，双向晶闸管+触发方式导通。负半周，双向晶闸管触发方式导通，负载上得到近似单相交流电压。11、在下面两图中，一个工作在整流电动机状态，另一个工作在逆变发电机状态。 （1）、标出Ud、ED及id的方向。 （2）、说明E与Ud的大小关系。 （3）、当与的最小值均为30度时，控制角的移向范围为多少？整流电动机状态:电流方向从上到下，电压方向上正下负,反电势E方向上正下负，Ud大于E,控制角的移相范围090。逆变发电机状态：电流方向从上到下，电压Ud方向上负下正，发电机电势E方向上负下正，Ud小于E，控制角的移相范围90150.一、填空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驱动功率 、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,输出电流波形为方波 。5、型号为KS1008的元件表示双向晶闸管 晶闸管、它的额定电压为 800V伏、额定有效电流为100A。6、180导电型三相桥式逆变电路,晶闸管换相是在 同一桥臂 上的上、下二个元件之间进行；而120导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会下降；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、正反向漏电流会增加。2、由晶闸管构成的逆变器换流方式有负载 换流和强迫（脉冲)换流。3、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分为有源 逆变器与无源逆变器两大类。4、有一晶闸管的型号为KK2009，请说明KK快速晶闸管； 200表示表示 200A ,9表示900V.5、单结晶体管产生的触发脉冲是尖脉冲 脉冲；主要用于驱动小 功率的晶闸管；锯齿波同步触发电路产生的脉冲为强触发脉冲脉冲；可以触发大 功率的晶闸管。1、普通晶闸管的图形符号是 ，三个电极分别是阳极A ， 阴极K 和 门极G 晶闸管的导通条件是阳极加正电压，阴极接负电压，门极接正向电压形成了足够门极电流时晶闸管导通；关断条件是当晶闸管阳极电流小于维持电流IH时,导通的晶闸管关断 。2、可关断晶闸管的图形符号是 ；电力场效应晶体管的图形符号是 绝缘栅双极晶体管的图形符号是 ；电力晶体管的图形符号是 ;3、单相交流调压在电阻性负载电路的移相范围在0180 变化,在阻感性负载时移相范围在 180变化。4、变流电路的换流方式有 器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流 等四种。5、提高变流置的功率因数的常用方法有减小触发角、增加整流相数、采用多组变流装置串联供电 、设置补偿电容。7、在电力晶闸管电路中,常用的过电流保护有快速熔断器 ；电路串电抗器 ；过流时快速移相；和直流快速开关 等几种。8、晶闸管的换相重叠角与电路的触发角、变压器漏抗XB 、平均电流Id 、电源相电压U2等参数有关。2、单相全波可控整流电路中,晶闸管承受的最大反向电压为U2。三相半波可控整流电路中,晶闸管承受的最大反向电压为U2 .（电源相电压为U2)3、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用大于60小于120的宽脉冲 触发;二是用脉冲前沿相差60的双窄脉冲 触发。4、在同步电压为锯齿波的触发电路中，锯齿波底宽可达240度；实际移相才能达0180 度。6、软开关电路种类很多，大致可分成零电压 电路、零电流 电路两大类。8、逆变器环流指的是只流经两组反并联的逆变桥、而不流经负载的电流，环流可在电路中加采用串联电抗器 来限制。10、绝缘栅双极型晶体管是以电力场效应晶体管栅极为栅极 作为栅极，以以电力晶体管集电极和发射极 作为发射极与集电极复合而成。1、晶闸管的图形符号是 ，三个电极分别是阳极A、阴极K 、和门极G，双向晶闸管的图形符号是 ，它的三个极分是第一阳极T1、第二阳极T2、和门极G。4、从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为控制角，用 表示.5、同步电压为锯齿波的触发电路锯齿波底宽可达240度；正弦波触发电路的理想移相范围可达 180度,实际移相范围只有150 。6、一般操作过电压都是瞬时引起的尖峰电压，经常使用的保护方法是阻容保护 而对于能量较大的过电压，还需要设置非线性电阻保护，目前常用的方法有压敏电阻和硒堆 。7、交流零触发开关电路就是利用过零触发 方式来控制晶闸管导通与关断的. 四、问答分析题1、 在晶闸管两端并联R、C吸收回路的主要作用有哪些？其中电阻R的作用是什么？答：（1）R、C回路的作用是:吸收晶闸管瞬间过电压,限制电流上升率，动态均压作用。(2）R的作用为:使L、C形成阻尼振荡，不会产生振荡过电压，减小晶闸管的开通电流上升率,降低开通损耗。、3、由下面单结晶体管的触发电路图画出各点波形.答：1、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件?答：（1）直流侧必需外接与直流电流Id同方向的直流电源E，其数值要稍大于逆变器输出平均电压Ud,才能提供逆变能量。（2）逆变器必需工作在90（90）区域，使Ud 0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网.2、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求?答：(1）触发信号应有足够的功率.（2）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。(3）触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。2、PWM逆变电路的控制方法主要有哪几种?简述异步调制与同步调制各有哪些优点？答:（1）PWM逆变电路的常用控制方法有两种，一是计算法；二是调制法。其中调制法又可分为两种，一是异步调制法；二是同步调制法。（2）通常异步调制法是保持载波频率不变,信号频率根据需要而改变时，载波比是变化的.优点是:信号频率较低时载波比较大，一周期内脉冲数较多，输出较接近正弦波。（3）同步调制时，保持载波比为常数，并在变频时使载波和信号波保持同步变化。优点是：信号波一周内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的,对称性好.3、什么是逆变失败？逆变失败后有什么后果?形成的原因是什么答：（1）逆变失败指的是：逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的器件末导通。从而使逆变桥进入整流状态,造成两电源顺向联接,形成短路.(2）逆变失败后果是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件。（3）产生逆变失败的原因：一是逆变角太小;二是出现触发脉冲丢失；三是主电路器件损坏；四是电源缺相等.2、根据对输出电压平均值进行控制的方法不同，直流斩波电路可有哪三种控制方式？并简述其控制原理。答：(1）第一种调制方式为：保持开关周期不变，改变开关导通时间ton称为脉宽调制.简称“PWM”调制。（2)第二种调制方式为：保持开关导通时间ton不变，改变开关周期，称为频率调制。简称为“PFM”调制。(3）第三种调制方式为：同时改变周期T与导通时间ton。使占空比改变，称为混合调制。3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？ 答：电压型逆变器当交流侧为阻感性负载时，需要向电源反馈无功功率。直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂开关器件都反并联了反馈二极管。1、 对晶闸管的触发电路有哪些要求？答：为了让晶闸管变流器准确无误地工作要求触发电路送出的触发信号应有足够大的电压和功率；门极正向偏压愈小愈好;触发脉冲的前沿要陡、宽度应满足要求；要能满足主电路移相范围的要求；触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压取得同步。2、 正确使用晶闸管应该注意哪些事项？ 答：由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小的多，使用中除了要采取必要的过电流、过电压等保护措施外，在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的安全余量。另外,使用中的晶闸管时还应严格遵守规定要求。此外,还要定期对设备进行维护，如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情况。3、 晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用？ 答：在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出，可降低脉冲电压，增大输出的触发电流，还可以使触发电路与主电路在电气上隔离，既安全又可防止干扰,而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配，达到同时触发多个晶闸管的目地。6、 晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常是用来作为“最后一道保护用？ 答：晶闸管的过电流保护常用快速熔断器保护;过电流继电器保护；限流与脉冲移相保护和直流快速开关过电流保护等措施进行。其中快速熔断器过电流保护通常是用来作为“最后一道保护”用的。五、计算题1、指出下图中各保护元件及VD、Ld的名称和作用。解:星形接法的硒堆过电压保护；三角形接法的阻容过电压保护;桥臂上的快速熔断器过电流保护；晶闸管的并联阻容过电压保护；桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护；直流侧的压敏电阻过电压保护;直流回路上过电流快速开关保护；VD是电感性负载的续流二极管；Ld是电动机回路的平波电抗器；2、在下面两图中,一个工作在整流电动机状态，另一个工作在逆变发电机状态. （1）、标出Ud、ED及id的方向。 (2）、说明E与Ud的大小关系。 （3）、当与的最小值均为30度时，控制角的移向范围为多少?2、解:整流电动机状态：电流方向从上到下,电压方向上正下负，反电势E方向上正下负，Ud大于E，控制角的移相范围090。逆变发电机状态：电流方向从上到下，电压Ud方向上负下正，发电机电势E方向上负下正，Ud小于E，控制角的移相范围90150。3. 单相桥式全控整流电路，负载中，L值极大,当时，要求：(1）作出、和的波形；(2）求整流输出平均电压、平均电流，变压器二次电流有效值；解：(1）作图。（2）当时，4。 在图1所示的降压斩波电路中，已知，L值极大,.（1）分析斩波电路的工作原理；(2)采用脉宽调制控制方式，当，时，计算输出电压平均值、输出电流平均值。解:（1）参考书上简要说明。（2）根据公式得三、填空（每空1分,共30分）1、请在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 要有足够的驱动功率 、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，输出电流波形为方波 。5、型号为KS1008的元件表示双向晶闸管、它的额定电压为 800伏、额定有效电流为100安。6、180导电型三相桥式逆变电路,晶闸管换相是在_同一桥臂 上的上、下二个元件之间进行；而120导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_不同桥臂 上的元件之间进行的。7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加 、正反向漏电流会下降 ；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降