电力电子技术C试卷及答案.doc

交通大学电力电子技术试题及答案（C）
一、填空题  （每空1分共30分）
1、实现有源逆变的条件为：侧输出的平均电压逆变桥必要有一个直流逆变电源，它的极性方向与晶闸管的导通方向一致，其幅极应稍大于逆变桥直流须工作在β<90º（即α>90º）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。
2、   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。
3、 在有环流反并联可逆系统中，环流指的是只流经          变流桥     而不流经     负载  
         的电流。为了减小环流，一般采用α   ＞  β状态。
4、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。
5、给晶闸管阳极加上一定的     正向   电压；在门极加上   正向      电压，并形成足够的        门极触发     电流，晶闸管才能导通。
6、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。
7、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     三相半波可控整流   电路要小。
8、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   、     逆变角太大     、        触发脉冲丢失或未按时到达   等几种。
9、  提高可控整流电路的功率因数的措施有  小控制角运行   、  增加电源相数、   多组变流装置串联运行并进行控制    、    增加电容补偿装置          等四种。
10、晶闸管在触发开通过程中，当阳极电流小于 擎住    电流之前，如去掉 触发   脉冲，晶闸管又会关断。
二、判断题：(每题1分共10分) 对√，错×。
1、有源逆变指的是把直流能量转变成交流能量送给用电器。   （   × ）
2、给晶闸管加上正向门极电压它就会导通。                 （   × ）
3、在半控桥整流带大电感负载，不加续流二极管电路中，电路不正常时可能会出现失控现象。                                                  （   ∨ ）
4、三相半波可控整流电路中，如果三个晶闸管采用同一组触发装置，则α的移相范围只有120o。                                                （  ∨  ）
5、设置补偿电容可以提高变流装置的功率因数。             （    ∨）
6、三相半波可控整流电路也要采用双窄脉冲触发。           （   × ）
7、KP2—5表示的是额定电压200V，额定电流500A的普通型晶闸管。   （   × ）
8、在单结晶体管触发电路中，稳压管削波的作用是为了扩大脉冲移相范围。（  ×  ）
9、在单相全控桥整流电路中，晶闸管的额定工作电压应取电源相电压U2。 （  ×  ）
10、在三相桥式全控整流电路中，采用双窄脉冲触发晶闸管元件时，电源相序还要满足触发电路相序要求时才能正常工作。                                  （  ∨  ）
三、选择题（每题1分共12分）
1、在单相全控桥整流电路中，两对晶闸管的触发脉冲，应依次相差   A     度。
  A 、180度；    B、60度；    C、360度；    D、120度；

2、逆变电路的功能是将直流电能转换为（B）
A、直流电能 B、交流电能 C、磁场储能 D、电场储能
3、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Ud与外接直流电动势E间的关系为（C）
A、 B、 C、 D、Ud=-E

4、三相桥式全控整流电路变压器二次侧电流中有（C）
A、 B、 C、 D、 (k为整数)
5、电压型逆变电路的输出电压波形为（A）
A、矩形波 B、三角波 C、正弦波 D、与负载性质有关

6、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 度。
A、180°，  B、60°，  c、360°，  D、120°
7、晶闸管触发电路中，若改变    B   的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。
A、同步电压，  B、控制电压，  C、脉冲变压器变比。
8、可实现有源逆变的电路为    A   。 
A、三相半波可控整流电路，        B、三相半控桥整流桥电路，
C、单相全控桥接续流二极管电路，  D、单相半控桥整流电路。

9、α=   C   度时，三相半波可控整流电路，在电阻性负载时，输出电压波形处于连续和断续的临界状态。
  A、0度；     B、60度；    C 、30度；    D、120度；
10、通常在晶闸管触发电路中，若改变     B   的大小时，输出脉冲相位产生移动，达到移相控制的目的。
  A、同步电压；          B、控制电压；        C、脉冲变压器变比；
11、可实现有源逆变的电路为      A   。
  A、单相全控桥可控整流电路            B、三相半控桥可控整流电路
  C、单相全控桥接续流二极管电路          D、单相半控桥整流电路
12、由晶闸管构成的可逆调速系统中，逆变角βmin选     A     时系统工作才可靠。
  A、300~350     B、100~150        C、00~100      D、00 
四：问答分析、计算及绘图
1、（6分）PWM逆变器有哪些优点？其开关频率的高低有什么利弊？
答：PWM逆变器可以得到等效的正弦波（调制波）波形，而且开关管工作在开关状态，减小了管子的损耗，其主要优点包括以下几点
（1）PWM调制可以极大地削弱逆变器的输出谐波，使逆变器输出用户需要的波形（形状和幅值），而削弱用户不需要的谐波。
（2）PWM逆变器具有非常好的动态响应速度。普通逆变器的控制速度是周波控制级，而PWM是载波控制级，所以目前几乎所有的逆变器都是采用PWM控制策略。
（3）PWM控制使逆变器的控制策略更加灵活多样，使逆变器的性能得到很大的提升。
（4）PWM逆变器的整流电路可以采用二极管，使电网侧的功率因数得到提高。
（5）只用一级可控的功率环节，电路结构较简单。
开关频率高则输出谐波更小，响应速度更快，但是电力电子器件的开关损耗增加，整机效率下降，带来较强的高频电磁干扰；开关频率低则正好相反。一般对于中小容量的逆变器，开关频率可适当取高些，大功率逆变器由于高压大功率器件的限制，开关频率则相对较低。
2、（4分）什么是逆变失败？如何防止逆变失败？
答：当变流器工作于逆变工况时，一旦由于触发脉冲丢失、突发电源缺相或断相等原因造成换流失败，将使输出电压Ud进入正半周，与EM顺向连接，由于回路电阻很小，造成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败或逆变颠覆。
为了保证逆变电路的正常工作，必须注意：①选用可靠的触发器；②正确选择晶闸管的参数；③采取必要的措施，减小电路中du/dt和di/dt的影响，以免发生误导通；④保证交流电源的质量；⑤逆变角β的角度有一最小限制，留出充足的换相裕量角。

3、（8分）  三相半波可控整流电路，整流变压器的联接组别是D/Y—5，锯齿波同步触发电路中的信号综合管是NPN型三极管。试确定同步变压器TS的接法钟点数为几点钟时，触发同步定相才是正确的，并画出矢量图。（分）

 答：由于采用锯齿波同步触发电路，用NPN三极管做综合管，故同步电压应滞后于晶闸管阳极电压180º相位角。并画出矢量图如下：同步变压器的联接组别应选择D/Y=11。

4、 （10分） 如图所示：变压器一次电压有效值为220V，二次各段电压有效值为100V，电阻性负载，R=10Ω，当控制角α=90º时，求输出整流电压的平均值Ud，负载电流Id，并绘出晶闸管、整流二极管和变压器一次绕组电流的波形。（分）

答：2、输出电压平均值为：

变压器一次侧电流波形II1，整波二极管管电流IVD，两只晶闸管电流的波形合成电流IVT， 如右图所示：

5、（10分）在图示的降压斩波电路中，已知E=600V,R=0.1Ω,L=∞,EM=350V,采用脉宽调制控制方式，T=1800us,若输出电流I0=100A:
（1） 试求输出电压平均值U0和所需要的ton值；
（2） 作出iG、u0、i0以及iVD的波形
解：（1）

（2）各种波形如图