大工《电力电子技术》开卷考试期末复习题.doc

大连理工大学网络教育学院
2014年8月份《电力电子技术》开卷考试期末复习题
一、单项选择题
1、下列哪个方法不能使晶闸管关断？（ ）
A．去掉阳极所加的正向电压
B．给阳极施加反压
C．给阳极施压
D．设法使流过晶闸管的电流降低到接近于零的某一数值以下
2、公共交流母线进线方式的三相交-交变频电路主要用于（ ）容量的交流调速系统。
A．大型 B．中等
C．小型 D．大中型
3、带有电阻负载的单相交流调压电路中触发延迟角的移相范围为（ ）。
A．0～π/2 B．0～π
C．π/2～π D．π～2π
4、电压型PWM整流电路是（ ）整流电路。
A．降压型 B．恒压型
C．升压型 D．以上均不正确
5、（ ）是软开关技术在逆变电路中的典型应用。
A．零电压开关准谐振电路 B．零电压开关PWM电路
C．零电压转换PWM电路 D．谐振直流环电路
6、下列哪项不是晶闸管的别称？（ ）
A.电力二极管 B.晶体闸流管
C.可控硅整流器 D.可控硅
7、电流型三相桥式逆变电路的基本工作方式为（ ）导电方式。
A. 60° B. 90°
C. 120° D. 180°
8、全桥电路工作过程中，逆变电路中（ ）的两个开关同时导通。
A.相邻 B.互为对角
C.任意 D.以上都不正确
9、采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM变流电路属于（ ）控制方式。
A.超前 B.实时
C.滞后 D.定时
10、（ ）是电流驱动型器件。
①GTO ②GTR ③MOSFET ④IGBT
A.①和② B.①和③
C.②和③ D.②和④
11、单相桥式全控整流电路带阻感负载工作情况下，晶闸管导通角为（ ）。
A. 60° B. 90°
C. 120° D. 180°
12、三相桥整流电路中，当控制角α在以下哪个范围时，电路工作在逆变状态？（ ）
A. 0<α<π/2 B. 0<α<π
C. π/2<α<π D. π<α<2π
13、三相交流调压电路星形联结带电阻负载时，同一相的两个反并联晶闸管触发脉冲应相差（ ）。
A. 60° B. 90°
C. 120° D. 180°
14、下列哪项是软开关电路？（ ）
A. 全桥电路 B. PWM整流电路
C. 谐振直流环 D. 推挽电路
15、晶闸管直流电动机系统在电流连续时，电动机的机械特性是一组（ ）。
A. 平行的直线 B. 相交的直线
C. 互相垂直的直线 D. 曲线
16、下图中阴影部分为某负载上的电压波形，其最大值为，则输出电压平均值为（ ）。

A.90V B.50V
C.45V D.30V
17、对三相桥式全控共阴极组的三个晶闸管来说，正常工作时触发脉冲相位依次差多少？（ ）
A.45° B.60°
C.90° D.120°
18、下图为单相电压型二重逆变电路，控制时令和相位错开60°，则总输出电压中将不含（ ）。
A.3次谐波 B.5次谐波
C.7次谐波 D.9次谐波

19、晶闸管满足什么条件时才会由导通转为截止？（ ）
A.当阳极电流大于维持电流时 B.当阳极电流小于维持电流时
C.当触发信号变为0V时 D.当触发信号变为负值时
20、下列全控型器件中开关速度最快的是（ ）。
A.GTO B.GTR
C.MOSFET D.IGBT
21、维持晶闸管导通的条件是（ ）。
A. B.
C. D. 与无关
22、下列属于单极型电压驱动型器件的是（ ）。
A. GTR B. GTO
C. MOSFET D. IGBT
23、在采用相同晶闸管的条件下，双反星形电路的输出电流是三相桥式电路输出电流的（ ）倍。
A. 1/2 B. 1
C. 2 D. 3
24、带隔离的直流-直流变流电路的结构同直流斩波电路相比，直流变流电路中增加了哪一环节？（ ）
A. 直流 B. 交流
C. 脉动直流 D. 滤波
25、装置小型化、轻量化最直接的途径是（ ）。
A. 电路的低频化 B. 电路的高频化
C. 电路的低压化 D. 电路的高压化

答案：1～5 CBBCD 6～10 ACBBA 11～15 DCDCA 16～20 CDABC 21～25 ACCBB

二、填空题
1、采用全控型器件的电路的主要控制方式为 方式，这种方式的英文缩写是 。
2、凡是负载 的相位超前于负载 的场合，都可以实现负载换流。
3、复合斩波电路是 电路与 电路的组合。
4、根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为 和 两种。
5、电力电子装置中可能发生的过电压分为 和 两类。
6、电力电子器件承受 和 的能力，是其最重要的参数。
7、整流电路可分为 整流电路和 整流电路。
8、三相交交变频电路是由三组 相位各差 的单相交交变频电路组成的。
9、软开关技术总的来说可以分为 和 两类。
10、当负载为电动机时，通常要求间接交流变流电路具有 的能力，要求输出电压的大小和频率可调，此时该电路又名 。
11、IGBT的静态输出特性分为 、 、 这三个区域。
12、根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为 和 。
13、软开关技术按照其出现的先后，可以将软开关电路分为 、 和 三大类。
14、下图电路的名称是 ，换流方式为 。
15、按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可以将电力电子器件分为 、 和 这三类。
16、电压型逆变电路是指 是电压源的电路。
17、变频电路有 电路和 电路两种形式。
18、通过计算法来得到所需要的PWM波形，如果给出逆变电路的正弦波输出频率、幅值和半个周期内的脉冲数，PWM波形中各脉冲的 和 就可以准确计算出来。
19、零 开通和零 关断要靠电路中的谐振来实现。

答案：
1．脉冲宽度调制；PWM； 2．电流；电压；
3．降压斩波；升压斩波； 4．同步调制；异步调制；
5．外因过电压；内因过电压； 6．电压；电流；
7．相位控制；斩波控制； 8．输出电压；120°；
9．零电压；零电流； 10．再生反馈；交直交变频电路
11．正向阻断区；有源区；饱和区
12．异步调制；同步调制
13．准谐振电路；零开关PWM电路；零转换PWM电路
14．三相电流型逆变电路；强迫换流
15．半控型器件；全控型器件；不可控器件
16．直流侧 17．交交变频；交直交变频
18．宽度；间隔 19．电压；电流

三、判断题（对的用√表示、错的用×表示）
1、单相全波可控整流电路中变压器为二次绕组带中心抽头，结构较复杂。（ ）
2、只要保证直流电动势符合逆变产生的条件就会产生逆变。（ ）
3电流型逆变电路直流侧并联大电感，相当于电流源。（ ）
4、半桥电路属于单端电路。（ ）
5、在市电断电时由于由蓄电池提供电能，供电时间取决于蓄电池容量的大小，有很大的局限性，为了保证长时间不间断供电，可采用柴油发电机作为后备电源。（ ）
6、单相全控桥式可控整流电路中变压器为二次绕组带中心抽头，结构较复杂。（ ）
7、必须同时保证直流电动势和晶闸管控制角都符合逆变产生的条件，才会产生逆变。（ ）
8、电流型逆变电路直流侧串联小电感，相当于电流源。（ ）
9、全桥电路属于双端电路。（ ）
10、在市电断电时由于由蓄电池提供电能，供电时间取决于蓄电池蓄电时间的长短，有很大的局限性，为了保证长时间不间断供电，可采用柴油发电机作为后备电源。（ ）
11、单相全波可控整流电路中变压器为二次绕组带中心抽头，结构简单。（ ）
12、只需保证晶闸管控制角符合逆变产生的条件就会产生逆变。（ ）
13、电流型逆变电路直流侧串联大电感，相当于电流源。（ ）
14、推挽电路属于单端电路。（ ）
15、在市电断电时由于由蓄电池提供电能，供电时间取决于蓄电池容量的大小，有很大的局限性，为了保证长时间不间断供电，可采用油机作为后备电源。（ ）
16、从蓄电池得到的电力是交流。（ ）
17、电网电压的频率不是固定不变的，而是会在允许范围内有一定的波动。（ ）
18、带电阻负载的单相交流调压电路中，随着α的增大，逐渐减小。（ ）
19、零电压转换PWM电路中，主要的谐振过程都集中在主开关S开通前。（ ）
20、广义地说，UPS包括输出为直流和输出为交流两种情况，目前通常是指输出为直流的情况。（ ）
21、电力二极管的静态特性主要是指其伏安特性。（ ）
22、半桥电路可以用在几百千瓦的逆变电源中。（ ）
23、输出电压谐波不属于单相交交变频电路的输入输出特性范畴。（ ）
24、晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。（ ）
25、在调制信号波为正弦波时，所得到的就是SPWM波形。（ ）
26、单相桥式全控整流电路带电阻负载时，角的移相范围为。（ ）
27、三相桥式全控整流电路中，接反电势阻感负载时，在负载电流连续的情况下，电路工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流波形均相同。（ ）
28、全控器件缓冲电路的作用之一是减小开关损耗。（ ）
29、带平衡电抗器的双反星形可控整流装置适用于高压小电流的负载。（ ）
30、降压斩波电路中，若保持控制周期T不变，仅改变就能调节输出电压。（ ）
31、单相半波可控整流电路中，当负载为电阻负载时，变压器T起到了变换电压和隔离的作用。（ ）
32、单相半桥电压型逆变电路带阻感负载，输出的电压与电流存在相位差，电流超前，电压滞后。（ ）
33、交流调功电路与交流调压电路相比较，具有完全相同的电路形式。（ ）
34、晶闸管触发电路，所提供的触发脉冲可以超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额。（ ）
35、软开关技术可以使开关频率降低。（ ）

答案：1～5 √×××√ 6～10 ×√×√× 11～15 ××√×√ 16～20 ×√√××
21～25 √××√√ 26～30 √√√×√ 31～35 √×√××

四、名词解释
1．电力电子器件：电力电子器件是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
2．电力MOSFET：指绝缘栅型中的MOS型电力场效应晶体管。
3．触发电路：习惯上将实现对相控电路相位控制的电路总称为触发电路。
4．共阴极接法：三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，它们的阴极连接在一起，称为共阴极接法。
5．器件换流：利用全控型器件的自关断能力进行换流称为器件换流。
6．二极管整流电路：电路中的电力电子器件采用整流二极管，这类电路称为二极管整流电路。
7．负载换流：由负载提供换流电压称为负载换流。

五、简答题
1、使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？
答：条件有二：①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。
2、高频化的意义是什么？为什么提高开关频率可以减小滤波器的体积和重量？
答：高频化可以减小滤波器的参数，并使变压器小型化，从而有效的降低装置的体积和重量。使装置小型化，轻量化是高频化的意义所在。
提高开关频率，周期变短，可使滤除开关频率中谐波的电感和电容的参数变小，从而减轻了滤波器的体积和重量。
3、无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？
答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。
4、何为双 PWM 电路？其优点是什么？
答：双PWM电路中，整流电路和逆变电路都采用PWM控制，可以使电路的输入输出电流均为正弦波，输入功率因数高，中间直流电路的电压可调。当负载为电动机时，可工作在电动运行状态，也可工作在再生制动状态；通过改变输出交流电压的相序可使电动机正转或反转，因此，可实现电动机四象限运行。
5、采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器有何特点？
答：采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器的特点：①硬件电路简单；②属于实时控制方式，电流响应快；③不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波分量；④与计算法和调制法相比，相同开关频率时输出电流中高次谐波含量较多；⑤采用闭环控制。
6、什么是逆变失败？如何防止逆变失败？
答：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。
7、单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？
答：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有2k（k=1、2、3…）次谐波，其中幅值最大的是2次谐波。
变压器二次侧电流中含有2k＋1（k＝1、2、3……）次即奇次谐波，其中主要的有3次、5次谐波。
8、换流方式有哪几种？各有什么特点？
答：换流方式有4种：
器件换流：利用全控型器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。
电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。
负载换流： 由负载提供换流电压， 当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时， 可实现负载换流。
强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。

六、分析计算题
1、列写降压斩波电路的负载电压平均值和负载电流平均值的计算公式。

答：①负载电压平均值：
②负载电流平均值：

2、列写升压斩波电路的输出电压平均值和输出电流平均值的计算公式。

答：①输出电压平均值：
②输出电流平均值：

3、在零电压转换PWM电路中，辅助开关和二极管是软开关还是硬开关？为什么？

答：在开通时，不等于零；在关断时，其上电流也不为零，因此为硬开关。
由于电感的存在，开通时的电流上升率受到限制，降低了的开通损耗。由于电感的存在，使的电流逐步下降到零，自然关断，因此为软开关。

4、单相桥式全控整流电路中，，负载中，值极大，反电动势，当=30°时，要求：
①作出、和的波形；
②求整流输出平均电压、电流，变压器二次电流有效值；
③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

答：①、和的波形如下图：

②整流输出平均电压、电流、变压器二次电流有效值分别为

③晶闸管承受的最大反向电压为
流过每个晶闸管的电流的有效值为
故晶闸管的额定电压为
晶闸管的额定电流为
晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

5、在下图所示的降压斩波电路中，，，,，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，计算输出电流的最大和最小值的瞬时值并判断负载电流是否连续。

答：由已知条件可得，
当时，有，
由于，所以输出电流连续。
此时输出电压平均值为
输出电流平均值为
输出电流的最大和最小值的瞬时值分别为

6、三相半波可控整流电路，，带电阻电感负载，，值极大，当=60°时，要求：
①画出、和的波形；
②计算、、和。
答：①、和的波形如下图：

②、、和分别如下

7、一单相交流调压器，输入交流电压为220V，50Hz，带阻感负载，其中，。试分别求、时的输出电流有效值、输入功率和功率因数。
答：负载阻抗及负载阻抗角分别为

因此触发延迟角的变化范围为，即
① 当时，由于，因此晶闸管调压器全开放，输出电压为完整的正弦波，负载电流也为最大，此时输出功率最大，为
，
功率因数为，实际上，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦。
② 当时，先计算晶闸管的导通角，由式可得

解上式可得晶闸管导通角为
由式可得晶闸管电流有效值为

，