總結(jié)歷年試卷

1、江蘇科技大學(xué)張家港校區(qū)12電氣楊志豪【問(wèn)答】1、 驅(qū)動(dòng)電路的任務(wù)是什么？答：將信息電子電路傳來(lái)的信號(hào)按照其控制電路目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開(kāi)通或關(guān)斷的信號(hào)。2、 無(wú)功功率的危害？答：（1）導(dǎo)致電流增大和視在功率增大，導(dǎo)致設(shè)備容量增加 （2）無(wú)功功率增加導(dǎo)致總電流增加，設(shè)備和線路損耗增加 （3）使線路壓降增大，沖擊性無(wú)功負(fù)載還會(huì)使電壓劇烈波動(dòng)。3、諧波危害？答：（1）產(chǎn)生諧波損耗，降低效率，甚至使線路過(guò)熱發(fā)生火災(zāi) （2）局部并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振使得諧波放大，產(chǎn)生正反饋 （3）導(dǎo)致繼電器等保護(hù)裝置誤操作 （4）對(duì)鄰近通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重時(shí)影響信息質(zhì)量4、在非正

2、弦電路中，功率因數(shù)由基波因數(shù)和位移因數(shù)這兩個(gè)因素共同決定。5、為了防止逆變失敗，最小逆變角限制為 30°35° 6、控制角移向范圍總結(jié)：a、單相半波可控整流電路：電阻負(fù)載0° 180° 阻感負(fù)載0°180°b、單相橋式全控整流電路：電阻負(fù)載0°180° 阻感負(fù)載0°90°c、三相半波可控整流電路：電阻負(fù)載0°150° 阻感負(fù)載0°90°d、三相橋式全控整流電路：電阻負(fù)載0°120° 阻感負(fù)載0°90°7、引起逆變失敗

3、的原因： （1）觸發(fā)電路工作不可靠 （2）晶閘管發(fā)生故障（3）交流電源缺相或突然消失（4）換相的裕量角不足8、換流方式有電網(wǎng)換流、器件換流、強(qiáng)迫換流、負(fù)載換流，其中屬于外部換流的是電網(wǎng)換流、負(fù)載換流9、電壓驅(qū)動(dòng)型器件特點(diǎn)：輸入阻抗高，所需驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，工作頻率高電流驅(qū)動(dòng)型器件特點(diǎn)：具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，因而通態(tài)壓降低，導(dǎo)通損耗小，但工作頻率較低，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路也比較復(fù)雜電壓驅(qū)動(dòng)型器件：（場(chǎng)效應(yīng)器件）、IGBT、MOSFET、SITH（靜電感應(yīng)晶閘管）電流驅(qū)動(dòng)型器件：電力二極管、門(mén)極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力晶體管（GTR）10、主要電力電子器件電力二極管：結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，工

4、作可靠晶閘管：承受電壓和電流容量在所有器件中最高IGBT：開(kāi)關(guān)速度高，開(kāi)關(guān)損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小;缺點(diǎn)：開(kāi)關(guān)速度低于電力MOSFET,電壓，電流容量不及GTOGTR：耐壓高，電流大，開(kāi)關(guān)特性好，通流能力強(qiáng)，飽和壓降低;缺點(diǎn)：開(kāi)關(guān)速度低，為電流驅(qū)動(dòng)，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，存在二次擊穿問(wèn)題GTO：電壓、電流容量大，適用于大功率場(chǎng)合，具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，其通流能力很強(qiáng);缺點(diǎn)：電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時(shí)門(mén)極負(fù)脈沖電流大，開(kāi)關(guān)速度低，驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，開(kāi)關(guān)頻率低MOSFET：開(kāi)關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電

5、路簡(jiǎn)單，工作頻率高，不存在二次擊穿問(wèn)題;缺點(diǎn)：電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過(guò)10kW的電力電子裝置。11、門(mén)極可關(guān)斷晶閘管（GTO）的額定電流是指最大可關(guān)斷陽(yáng)極電流12、考慮換相重疊角，有源逆變輸出電壓平均值的絕對(duì)值比不考慮換相重疊角時(shí)有所增大 變壓器漏抗對(duì)有源逆變電路的影響之一是使得逆變電壓平均值升高13、晶閘管承受電壓總結(jié)：a單相半波可控整流電路：電阻負(fù)載正向反向阻感負(fù)載正向反向 b單相橋式全控整流電路：電阻負(fù)載正向反向阻感負(fù)載正向反向c單相全波可控整流電路：電阻負(fù)載正向反向 d三相半波可控整流電路：電阻負(fù)載正向反向阻感負(fù)載正向反向14、電力電子器件在主電路中只用作可控開(kāi)關(guān)，而

6、不能工作在線性放大區(qū)，是為了減小功率損耗15、平均值有效值總結(jié)a、單相半波可控整流電路：電阻負(fù)載 b、單相橋式全控整流電路：電阻負(fù)載 阻感負(fù)載 c、三相半波可控整流電路：電阻負(fù)載 d、三相橋式全控整流電路：電阻負(fù)載or阻感負(fù)載16、若要增大SPWM逆變器的輸出電壓基波頻率，可采用的控制方法是增大正弦調(diào)制波頻率分析：增大基波頻率，就是降低載波頻率，降低載波比，增大調(diào)制信號(hào)頻率17、簡(jiǎn)述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路的工作過(guò)程，說(shuō)明VD1、R3、TM的作用答：它由V2、V3構(gòu)成的脈沖放大環(huán)節(jié)和脈沖變壓器TM和附屬電路構(gòu)成的脈沖輸出環(huán)節(jié)兩部分組成。當(dāng)V2、V3導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)脈沖變壓器向晶閘管的門(mén)極和陰極之間輸出觸發(fā)脈

7、沖。VD1和R3是為了使V2、V3由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)脈沖變壓器TM釋放其存儲(chǔ)的能量而設(shè)的18、變流技術(shù)是電力電子技術(shù)的核心，其理論基礎(chǔ)是電路理論。19、確定最小逆變角要考慮的三個(gè)因素是晶閘管關(guān)斷時(shí)間所對(duì)應(yīng)的電角度、安全裕量、換相重疊角20、觸發(fā)角：從晶閘管開(kāi)始承受正向陽(yáng)極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度21、三相半波可控整流電路的自然換相點(diǎn)是本相相電壓與相鄰相電壓正半周的交點(diǎn)22、對(duì)于電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路，輸出負(fù)載電壓與輸出負(fù)載電流同相，的移相范圍為，隨著的增大逐漸降低。23、晶閘管被誤觸發(fā)導(dǎo)通：陽(yáng)極電壓上升至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng)，陽(yáng)極電壓上升率過(guò)高，結(jié)溫較高，光直接照射 24、試說(shuō)明IG

8、BT、GTR、GTO和電力MOSFET各自的優(yōu)缺點(diǎn)。器 件優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)IGBT開(kāi)關(guān)速度高，開(kāi)關(guān)損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小開(kāi)關(guān)速度低于電力MOSFET；電壓、電流容量不及GTOGTR耐壓高，電流大，開(kāi)關(guān)特性好，通流能力強(qiáng)，飽和壓降低開(kāi)關(guān)速度低，為電流驅(qū)動(dòng)，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，存在二次擊穿問(wèn)題GTO電壓、電流容量大，適用于大功率場(chǎng)合，具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，其通流能力很強(qiáng)電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時(shí)門(mén)極負(fù)脈沖電流大，開(kāi)關(guān)速度低，驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，開(kāi)關(guān)頻率低電 力MOSFET開(kāi)關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)

9、單，工作頻率高，不存在二次擊穿問(wèn)題電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過(guò)10kW的電力電子裝置25、無(wú)源逆變電路和有源逆變電路有何不同？答：兩種電路的不同主要是：有源逆變電路的交流側(cè)接電網(wǎng)，即交流側(cè)接有電源。無(wú)源逆變電路的交流側(cè)直接和負(fù)載聯(lián)接。26、什么是電壓型逆變電路？什么是電流型逆變電路？二者各有什么特點(diǎn)。答：按照逆變電路直流測(cè)電源性質(zhì)分類(lèi)，直流側(cè)是電壓源的逆變電路稱(chēng)為電壓型逆變電路，直流側(cè)是電流源的逆變電路稱(chēng)為電流型逆變電路電壓型逆變電路的主要特點(diǎn)是：直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。直流側(cè)電壓基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為

10、矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。電流型逆變電路的主要特點(diǎn)是：直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。電路中開(kāi)關(guān)器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此交流側(cè)輸出電流為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。而交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電感起緩沖無(wú)功能量的作用。因?yàn)榉答仧o(wú)功能量時(shí)直流電流并不反向，因此不必

11、像電壓型逆變電路那樣要給開(kāi)關(guān)器件反并聯(lián)二極管。27、開(kāi)關(guān)型DC-DC變換電路的3個(gè)基本元件是功率開(kāi)關(guān)管、電感和二極管。28、功率開(kāi)關(guān)管的損耗包括通態(tài)和斷態(tài)損耗、開(kāi)關(guān)損耗。29、大功率晶體管產(chǎn)生二次擊穿的條件有大電流、高電壓、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。30、SPWM波形的產(chǎn)生方法有自然采樣法、規(guī)則采樣法、諧波消去法。31、電力電子器件直接用于處理電能的主電路，同處理信息的電子器件相比，有什么特點(diǎn)：（1）電力電子器件所能處理電功率的大小一般都遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件（2）電力電子器件一般工作與開(kāi)關(guān)狀態(tài)。通態(tài)阻抗小，接近于短路，管壓降接近于零，電流由外電路決定。斷態(tài)阻抗很大，接近于斷態(tài)，電流幾乎為零，管子電壓由外

12、電路決定；就像普通晶體管的飽和和截止?fàn)顟B(tài)。在模擬電子電路中，電子器件一般工作在線性放大區(qū)，數(shù)字電子電路中電子器件雖然也工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，但其目的是用開(kāi)關(guān)狀態(tài)表示不同的信息。（3）在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，電力電子器件往往需要有信息電子電路來(lái)控制。在這之間需要有一定的中間電路來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。（4）電力電子器件自身的功率損耗通常遠(yuǎn)大于信息電子器件32、電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)：當(dāng)PN結(jié)流過(guò)的正向電流較大時(shí)，由P區(qū)注入并積累在低摻雜N區(qū)的少子空穴濃度將很大，為了維持半導(dǎo)體的電中性條件，其多子濃度也相應(yīng)大幅度增加，使得電阻率明顯下降，也就是電導(dǎo)率大大增加。33、升壓斬波之所以能夠輸出電壓高于電源電壓，關(guān)鍵有兩個(gè)原因：一是電

13、感L儲(chǔ)能之后具有電壓泵升的作用，二是電容C可將輸出電壓保持住。34、 降壓斬波電路 升壓斬波電路 升降壓斬波電路Cuk、Sepic、Zeta電路的輸出電壓與電源電壓的關(guān)系 34、簡(jiǎn)述降壓斬波電路工作原理。答：降壓斬波器的原理是：在一個(gè)控制周期中，讓V導(dǎo)通一段時(shí)間ton，由電源E向L、R、M供電，在此期間，uoE。然后使V關(guān)斷一段時(shí)間toff，此時(shí)電感L通過(guò)二極管VD向R和M供電，uo0。一個(gè)周期內(nèi)的平均電壓Uo。輸出電壓小于電源電壓，起到降壓的作用。35、簡(jiǎn)述升壓斬波電路的基本工作原理。答：假設(shè)電路中電感L值很大，電容C值也很大。當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源E向電感L充電，充電電流基本恒定為I1，同時(shí)

14、電容C上的電壓向負(fù)載R供電，因C值很大，基本保持輸出電壓為恒值Uo。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為ton，此階段電感L上積蓄的能量為。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)E和L共同向電容C充電并向負(fù)載R提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為toff，則在此期間電感L釋放的能量為。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即：化簡(jiǎn)得：式中的，輸出電壓高于電源電壓，故稱(chēng)該電路為升壓斬波電路?！居?jì)算】1、單相半波可控整流電路對(duì)電感負(fù)載供電，L20mH，U2100V，求當(dāng)0°和60°時(shí)的負(fù)載電流Id，并畫(huà)出ud與id波形。解：0°時(shí)，在電源電壓u2的正半周期晶閘管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電感L儲(chǔ)能，

15、在晶閘管開(kāi)始導(dǎo)通時(shí)刻，負(fù)載電流為零。在電源電壓u2的負(fù)半周期，負(fù)載電感L釋放能量，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通。因此，在電源電壓u2的一個(gè)周期里，以下方程均成立： 考慮到初始條件：當(dāng)wt0時(shí)id0可解方程得：=22.51(A) 當(dāng)60°時(shí)，在u2正半周期60°180°期間晶閘管導(dǎo)通使電感L儲(chǔ)能，電感L儲(chǔ)藏的能量在u2負(fù)半周期180°300°期間釋放，因此在u2一個(gè)周期中60°300°期間以下微分方程成立： 考慮初始條件：當(dāng)wt60°時(shí)id0可解方程得：其平均值為 =11.25(A)2、晶閘管串聯(lián)的單相半控橋（橋中VT1、VT2為

16、晶閘管），電路如圖2-11所示，U2=100V，電阻電感負(fù)載，R=2，L值很大，當(dāng)=60°時(shí)求流過(guò)器件電流的有效值，并作出ud、id、iVT、iD的波形。解：ud、id、iVT、iD的波形如下圖： 負(fù)載電壓的平均值為：67.5（V） 負(fù)載電流的平均值為：IdUdR67.52233.75（A） 流過(guò)晶閘管VT1、VT2的電流有效值為：IVTId19.49（A） 流過(guò)二極管VD3、VD4的電流有效值為：IVDId27.56（A）3、三相半波可控整流電路，U2=100V，帶電阻電感負(fù)載，R=5，L值極大，當(dāng)=60°時(shí)，要求：（1）畫(huà)出ud、id和iVT1的波形；（2）計(jì)算Ud、Id、IdT和IVT。解：（1）ud、id和iVT1的波形如下圖：（2）Ud、Id、IdT和IVT分別如下 Ud1.17U2cos1.17×100×cos60° 58.5（V）IdUdR58.5511.7（A） IdVTId311.733.9（A）IVTId6.755（A）4、三相半波