电力电子技术复习题3.0(已补答案).doc

一、填空题
1、写出下列电力电子器件的简称：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 。
2、双向晶闸管的图形符号是  ；3个电极分别是 第一阳极T1 ， 第二阳极T2 ，
门极G 。
3、晶闸管在其阳极与阴极之间加上 正向 电压的同时，门极上加上 触发 电压，晶闸管就导通。
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 α 表示。
5、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 。
6、直流斩波电路在改变负载的直流电压时，常用的控制方式有  等频调宽控制 、  等宽调频控制 、   脉宽与频率同时控制     三种。
7、在单相交流调压电路中，负载为电阻性时移相范围是  0→π   ，负载是阻感性时移相范围是     。
8、型号为KS100-8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。
9、KP5-7E表示额定电流为  5  A，额定电压为是  700  V的普通晶闸管。
10、只有当阳极电流小于 最小维特 电流时，晶闸管才会由导通转为截止。
11、整流是把 交流 电变换为 直流 电的过程；逆变是把 直流 电变换为 交流 电的过程。
12、逆变电路分为 有源 逆变电路和 无源 逆变电路两种。
13、逆变角β与控制角α之间的关系为 α=π- β 。
14、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；
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。
15、KP50-7表示额定电流为  50  A，额定电压为是   700 V的普通晶闸管。
16、三相桥式全控整流电路是由一组共   阴  极三只晶闸管和一组共  阳  极的三只晶闸管串联后构成的，晶闸管的换相是在同一组内的元件进行的。每隔60度换一次相，在电流连续时每只晶闸管导通  120  度。要使电路工作正常，必须任何时刻要有两只晶闸管同时导通，一个是共   阴  极的，另一个是共  阳   极的元件，且要求不是 在同一桥臂上  的两个元件。
17、请在正确的空格内标出下面元件的简称：电力晶体管    ；可关断晶闸管  ；功率场效应晶体管  ；绝缘栅双极型晶体管  。（与第一题重复）
二、判断题
1、双向晶闸管和普通晶闸管一样，额定电流也用通态电流平均值表示。 （ û ）
2、逆变失败，是因主电路元件出现损坏，触发脉冲丢失，电源缺相，或是逆变角太小造成的。  （  ü  ）
3、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。 （   û ）
4、变流装置其功率因数的高低与电路负载阻抗的性质，无直接关系。 （  ü ）
5、KP2—5表示的是额定电压200V，额定电流500A的普通型晶闸管。   （ û ）
6、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。    ( û )
7、只要让加在晶闸管两端的电压减小为零，晶闸管就会关断。 （  û  ）
8、绝缘栅双极型晶体管具有电力场效应晶体管和电力晶体管的优点。 （   ü ）
9、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。    （  û ）
10、增大晶闸管整流装置的控制角α，输出直流电压的平均值会增大。 （  û ）
11、普通晶闸管外部有三个电极，分别是基极、发射极和集电极。 （  û  ）
12、双向晶闸管的结构与普通晶闸管不一样，它是由五层半导体材料构成的。（  ü ）
13、普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的最大值来表示的。 （ û   ）
14、直流斩波电路只能实现降低输出直流电压的作用。 （  û  ）
15、绝缘栅双极型晶体管具有电力场效应晶体管和电力晶体管的优点。 （  ü  ）
16、普通晶闸管外部有三个电极，分别是阳极、阴极和门极。 （  ü  ）
17、KP5—5表示的是额定电压500V，额定电流500A的普通型晶闸管。    （  û  ）
18、双向晶闸管的额定电流是用电流有效值来表示的。   （  ü  ）
19、无源逆变指的是不需要逆变电源的逆变电路。 （  û  ）
20、三相桥式全控整流电路，输出电压波形的脉动频率是150HZ。 （  û  ）

三、简答题
1、晶闸管与普通二极管、晶体管在控制上有什么区别？使晶闸管导通和关断的条件是什么？
晶闸管（也称可控硅）与普通二极管的最大区别就是可控硅有一个控制极，在可控硅连接正向电压后，控制极如果得到一个适合的导通电压（一般是0.6V左右），该可控硅就会导通并保持，控制极失去电压后可控硅就会关断。

2、试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。
答：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,电压，电流容量不及GTO。
GTR耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降 低。开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，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，具有电导调制 效应，其通流能力很强。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，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱 动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿 问题。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。
3、比较说明交-直-交变频电路和交-交变频电路的优缺点及应用场合？ P131
4、使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？
①直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；②要求晶闸管的控制角α>π/2，使Ud为负值。
5、单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？
答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 180°，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90°。 
    三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 120°，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90°。 
6、维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？
答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 
要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
7、简述说明斩波电路的3种电压控制方式？
1) 保持开关周期T不变，调节开关导通时间ton不变，称为脉冲宽度调制(PWM)。 
2) 保持开关导通时间ton不变，改变开关周期T，称为脉冲频率调制(PFM)。 
3) ton和T都可调，使占空比改变，称为混合型。
8、什么叫有源逆变？什么叫无源逆变？P54
9、简述电压源型变频电路的主要特点。P139
10、电力变换的种类有哪几种？
整流、逆变、斩波、变频
11、什么是逆变失败？如何防止逆变失败？
逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。
防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角β等。
12、对晶闸管的触发电路有哪些要求？
1、触发电路输出的脉冲必须具有足够的功率
2、触发脉冲必须与晶闸管的主电压保持同步
3、触发脉冲能满足主电路移相范围的要求
4、触发脉冲要具有一定的宽度，前沿要陡
13、试简述Buck-Boost电路同Cuk电路的异同。
答：这两种电路都有升降压变换功能，其输出电压与输入电压极性相反，而且两种电路的输入、输出关系式完全相同，Buck-Boost电路是在关断期内电感L给滤波电容C补充能量，输出电流脉动很大，而Cuk电路中接入了传送能量的耦合电容C1，若使C1足够大，输入输出电流都是平滑的，有效的降低了纹波，降低了对滤波电路的要求。
14、简述电流源型变频电路的主要特点。P140
15、什么叫整流？什么叫逆变？
交流电能转换为直流电能。直流电能转换为交流电流。

四、计算题
下图a）b）c）阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im，试写出各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3的表达式。

五、分析计算题
1、（1）简述下图所示的降压斩波电路工作原理。P101

（2）上图所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω，L值极大EM=30V，
T=50μs,ton=20μs,计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。

2、单相全控桥式带电阻负载时的电路，如图所示，分析说明其控制过程，并画出一个周期内直流输出电压ud、晶闸管VT1，4电压及变压器二次侧电流i2的波形。

3、（1）简述下图所示的升压斩波电路工作原理。P104

（2）上图所示的降压斩波电路中，，已知E=50V，L值和C值极大，R=20Ω，当T=40μs，ton=25μs时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。

4、单相半波可控整流电路如图所示，分析说明其控制过程，并画出一个周期内触发角为a时输出直流电压Ud和晶闸管VT的电压波形。并求出当触发角为a=60°时输出电压的平均值。

5、一台工业电炉（电阻性负载）原由额定电压为单相交流220V供电，额定功率为10千瓦。现改用双向晶闸管组成的单相交流调压电源供电，如果正常工作时负载只需要5千瓦。根据题意画出此双向晶闸管的单相交流调压电路。回答下列问题：（图为课本P117图6-3（b））
（1）双向晶闸管的触发角α应为多少度？
（2）试求此时的电流有效值。
（3）求电源侧的功率因数。

6、试简述下图Cuk斩波电路的基本原理。P107
E
R
VD
C
V
L
1
L
2
u
o

7、调压范围为0-30V的直流电源，采用三相半波可控整流电路带电阻负载，输出电流最大100A，求：
（1）整流变压器二次侧相电压有效值。
（2）计算输出电压为10V时的α角。
（3）选择晶闸管的型号。

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