电力电子技术试题及答案王兆安九

试试卷九

一、填空题（本题共7小题，每空1分，共20分）

1、晶闸管除了在门极触发下可能导通之外，在以下几种情况下也可能被触发导通：阳极电压升高至相当高的数值造成 效应；阳极电压 过高；结温较高和光触发。但只有 是最精确、迅速而可靠的控制手段。对于其它几种情况，在晶闸管的应用中要采取措施防止因其造成晶闸管误导通。

2、在PWM控制电路中，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__________调制和_______调制，______调制方法克服了以上二者的缺点。

3、设DC/DC变换器的Boost电路中，E=10V，α=0.5，则Uo=________。

4、整流电路中变压器漏抗对电路的影响是________ 、______、_____ _、 。 5、换流的方式有____________、_____________、____________、____________，全控型器件用_______________方式换流

6、电力电子器件在实际应用中应采取的主要保护措施有： 、 、 。

7、防止单相桥式半控整流电路失控的最有效方法是 。 二、选择题（本题共10小题，每题1分，共10分）

1、若晶闸管电流有效值是157A，则其额定电流为 （ ） A、157A B、100A C、80A D、246.5A 2、下列全控器件中，属于电流控制型的器件是 （ ）。 A、P-MOSFET B、SIT C、GTR D、IGBT 3、将直流电能转换为交流电能供给负载的变流器是( )

A、有源逆变器 B、A/D变换器 C、D/A变换器 D、无源逆变器 4、在PWM逆变电路的相电压正弦波调制信号中叠加适当的3次谐波，使之成为鞍形

波的目的在于（ ）

A、消除谐波分量 B、包含幅值更大的基波分量 C、减少开关次数 D、削弱直流分量

5、带反电动势负载的电路，当晶闸管关断时负载上的电压Ud为 （ ）

A、Ud=0 B、Ud=E C、Ud=E/2 D、Ud= – E

6、若减小SPWM逆变器输出电压基波幅值，可采用的控制方法是（ ）

A、减小三角波频率 B、减小三角波幅值

C、减小输入正弦波控制电压幅值 D、减小输入正弦波控制电压频率 7、三相半波可控整流电路的自然换相点是（ ）

A、交流相电压的过零点 B、本相相电压与相邻相电压正半周的交点处 C、比三相不可控整流电路的自然换相点超前30o D、比三相不可控整流电路的自然换相点滞后60o 8、压敏电阻在晶闸管整流电路中主要是用来（ ）

A、分流 B、降压 C、过电压保护 D、过电流保护 9、可实现有源逆变的电路为（ ）。

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

10、软开关变换器中，辅助电路与功率主回路并联，能有效地降低辅助回路自身的损耗

的变换器是（ ）

A、准谐振变换器 B、多谐振变换器

B、零电压/零电流PWM变换器 D、零电压/零电流转换变换器

三、简答题（本题共6小题，每小题5分，共30分） 1、三相半控桥与三相全控整流电路相比有哪些特点？

2、什么是晶闸管交流开关？交流调压器的晶闸管常用哪些方式控制？

3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二

极管？

4、什么是组合变流电路？一般的开关电源是怎样组合的？为什么要这样组合？

5、如何区分电压源型和电流源型变频器？

6、什么是触发延迟角？什么是导通角？

四、作图题：（本题1小题，共10分）

1、在三相半波整流电路中，如果a相的触发脉冲消失，试绘出在a ??0?时电阻性负载和电感性负载下整流电压ud的波形。

阻性负载时

电感性负载时

五、计算题（本题共2小题，每题15分，共30分）

1、单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中，R=2Ω，L值极大，反电动势E=60V，当α=30o时，求：（15分） （1）作出ud、id和i2的波形图；

（2）求整流输出平均电压Ud、平均电流Id和I2；

（3）考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流，并选择晶闸管的型号。

2、一单相交流调压器，电源为工频220V，阻感串联作为负载，其中R=0.5Ω，L=2mH。求：（15分） （1）开通角α的变化范围； （2）负载电流的最大有效值；

（3）最大输出功率及此时电源侧的功率因数。

试卷参考答案及评分标准( 9 卷)

课程名称： 电力电子技术 选课课号： 适用专业/年级： 抽（命）题人： 考试方式： 闭卷 卷面总分： 100 分 一、填空题：（本题共7小题，每空1分，共20分）

1、空1 雪崩；空2 上升率du/dt；空3 门极触发。 2、空1 同步；空2 异步；空3 分段同步。 3、空1 20V。

4、空1 输出平均电压降低；空2 电压出现缺口； 空3 di/dt减少；空4 整流电路工作状态增多。

5、空1 器件换流；空2 电网换流；空3 负载换流；空4 强迫换流；空5 器件换流 6、空1 过电压；空2 过电流；空3 缓冲电路保护。 7、空1 负载并联续流二极管。 二、选择题：（本题共10小题，每小题1分，共10分） 1、（B） 2、（C） 3、（D） 4、（B） 5、（B） 6、（C） 7、（B） 8、（C） 9、（A） 10、（D） 三、问答题：（本题共6小题，每小题5分，共30分） 1、（5分）

答：三相半控桥式整流电路是把全控桥中共阳极组的3个晶闸管换成整流二极管，其显著特点是共阴极组元件必须触发才能换流；共阳极元件总是在自然换流点换流。一周期中仍然换流6次，3次为自然换流，其余3次为触发换流，这是与全控桥根本的区别（3分）。改变共阴极组晶闸管的控制角α，仍可获得0~2.34U2Φ的直流可调电压。三相半控桥式整流电路只需三套触发电路、不需要宽脉冲或双脉冲触发、线路简单经济、调整方便。电路结构比三相全控桥更简单、经济，而带电阻性负载时性能并不比全控桥差。所以多用在中等容量或不要求可逆拖动的电力装置中（2分）。 2、（5分）

答：如果令交流调压器中的晶闸管在交流电压自然过零时关断或导通，则称之为晶闸管交流开关（1分）。交流调压器中的晶闸管有两种控制方式：(1)相位控制在电源电压的每一周期，在选定的时刻将负载与电源接通，改变选定的时刻即可达到调压的目的，即相控方式（2分）；(2)通-断控制将晶闸管作为开关，使负载与电源接通若干周波，然后再断开一定的周波，通过改变通断的时间比达到调压的目的。有全周波连续式和全周波间隔式两种形式（2分）。 3、（5分）

答：在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，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，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压与电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压与电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道（3分）。在电流型逆变电路中，直流电流极性是一定的，无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时，电流并不反向，依然经电路中的控开关器件流通，因此不需要并联二极管（2分）。 4、（5分）

答：组合变流电路是将某几种基本的变流电路（AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/DC）组合起来，以实现一定新功能的变流电路（2分）。开关电源通常采用交-直-交-直方式组合（1

分）。由于开关电源采用了工作频率较高的交流环节，变压器和滤波器都大大减小，因此同等功率条件下其体积和重量都远小于相控整流电源。除此之外，工作频率的提高还有利于控制性能的提高。由于这些原因，在数百KW以下的功率范围内，开关电源正逐渐取代相控整流电源（2分）。 5、（5分）

答：电压源型变频器：交-直-交变频器中，直流部分采用大电容器滤波，理想情况下直流电压波形为一直线，可看作是一个内阻为零的电压源，再经逆变器输出交流电压波形；交-交变频器虽无滤波电容器，但是交流电源系统的阻抗很低。（2分）电流源型变频器：交-直-交变频器中采用大电感滤波，其直流电流波形较平直，可看作是一个电流源；交-交变频器在输出端接有电抗器。（2分）两种类型变频器的区别在于滤波器形式的不同，于是在用途上也各不相同：电压源型变频器因电容器上的电压不能突变，所以对电压控制响应慢，对调整型负载动态响应慢，适于多台电动机同步运行的电源，且无快速加减速的负载；电流型变频器因滤波电感上的电流不能突变，虽对负载变化反应慢，但对系统调速的动态响应灵敏，因而适于单台变频器配用单台电动机的系统，可满足快速起动、制动和可逆运行的要求。如果将不可控整流改成可控整流，还可实现电动机的回馈制动。（1分） 6、（5分）

从晶闸管开始承受正向电压起，到触发脉冲出现时的电角度,称为触发延迟角；移相触发就是改变晶闸管每周其导通的起始点即触发延迟角的大小，达到改变输出电压,功率的目的。移相触发的主要缺点是使电路中出现包含高次谐波的缺角正弦波, 在换流时刻会出现缺口“毛刺”，造成电源电压波形畸变和高频电磁波辐射干扰。大触发延迟角运行时,功率因数较低（3分）。晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称导通角，导通角的最大值与电路的结构形式和负载性质有关（2分）。

四、作图题：（本题1小题，共10分） 当负载为电阻时，ud的波形如下：（5分）

当负载为电感时，ud的波形如下：（5分）

五、计算题：（本题共2小题，每题15分，共30分） 1、（15） 解：（1）ud、id和i2的波形如下图：（5分）

（2）整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2分别为 Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97(A)（1分） Id ＝(Ud－E)/R＝(77.97－60)/2＝9(A)（2分） I2＝Id ＝9(A) （2分）

（3）晶闸管承受的最大反向电压为：

U2＝100

＝141.4（V）

流过每个晶闸管的电流的有效值为： IVT＝Id ∕

＝6.36（A）

故晶闸管的额定电压为： UN＝(2~3)×141.4＝283~424（V）（2分） 晶闸管的额定电流为：

IN＝(1.5~2)×6.36∕1.57＝6~8（A）（3分）

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。 2、（15分）

（5分）

（5分）

（5分）

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