電力電子技術簡答題

1、2、什么叫逆變失??？逆變失敗的原因是什么？答：晶閘管變流器在逆變運行時，一旦不能正常換相， 外接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路，或者使變流器輸出的平均電壓和直流電動勢變成順向串聯(lián)，形成很大的短路電流，這種情況叫逆變失敗，或叫逆變顛覆。造成逆變失敗的原因主要有 ：（2分）觸發(fā)電路工作不可靠。例如脈沖丟失、脈沖延退等。晶閘管本身性能不好。在應該阻斷期間管子失去阻斷能力，或在應該導通時不能導通。交流電源故障。例如突然斷電、缺相或電壓過低等。換相的裕量角過小。 主要是對換相重疊角 '估計不足，使換相的裕量時間小于晶閘管的關斷時間。逆變失敗后果 會在逆變橋與逆變電源之間產(chǎn)生強大的環(huán)流，損壞

2、開關器件（4分）防止逆變失敗采用最小逆變角3 min防止逆變失敗、晶閘管實現(xiàn)導通的條件是什么？關斷的條件及如何實現(xiàn)關斷？答：在晶閘管陽極一一陰極之間加正向電壓，門極也加正向電壓，產(chǎn)生足夠的門極電流Ig,則晶閘管導通，其導通過程叫觸發(fā)。關斷條件：使流過晶閘管的陽極電流小于維持電流。（3分）實現(xiàn)關斷的方式：1減小陽極電壓。2增大負載阻抗。3加反向電壓。3、為什么半控橋的負載側(cè)并有續(xù)流管的電路不能實現(xiàn)有源逆變？ （5分）答：由逆變可知，晶閘管半控橋式電路及具有續(xù)流二極管電路，它們不能輸出負電壓Ud固不能實現(xiàn)有源逆變。（5分）2、電壓型逆變電路的主要特點是什么？ （8分）（1）直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電

3、容，直流側(cè)電壓基本無脈動；（2分）（2）輸出電壓為矩形波，輸出電流因負載阻抗不同而不同；（3分）（3）阻感負載時需提供無功。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。（3分）3、逆變電路必須具備什么條件才能進行逆變工作？答：逆變電路必須同時具備下述兩個條件才能產(chǎn)生有源逆變：（1） 變流電路直流側(cè)應具有能提供逆變能量的直流電源電勢Ed,其極性應與晶閘管的導電電流方向一致。（3分）（2） 變流電路輸出的直流平均電壓 Ud的極性必須為負（相對于整流時定義的極性），以保證與直流電源電勢 Ed構成同極性相連，且滿足 UdEd。（2分）1、3、簡述實現(xiàn)有源逆變的基本條件，并指出至少

4、兩種引起有源逆變失敗的原因 哪些電路類型不能進行有源逆變？ （ 5分）（1）外部條件：要有一個能提供逆變能量的直流電源，且極性必須與直流電流方向一致，其電壓值要稍大于 Ud ; （2分）（2）內(nèi)部條件：變流電路必須工作于 3 <90區(qū)域，使直流端電壓 Ud的極性與整流狀態(tài)時相反，才能把直流功率逆變成交流功率返送回電網(wǎng)。這兩個條件缺一不可。（2分）當出現(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失、晶閘管損壞或快速熔斷器燒斷、電源缺相等原因都會發(fā)生逆變失敗。當逆變角太小時，也會發(fā)生逆變失敗。（3分）不能實現(xiàn)有源逆變的電路有 ：半控橋電路，帶續(xù)流二極管的電路3、下面BOOST升壓電路中，電感 L、電容C與二極管的作用是什么

5、？ （7分）L1fV廠二10答：儲存電能升壓（3分）；保持輸出電壓穩(wěn)定（4分）。1、試說明IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET各自的優(yōu)缺點。（12分）器件優(yōu)點缺點IGBT開關速度高，開關損耗小，具有耐脈沖電流沖擊 的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗局，為電壓驅(qū) 動，驅(qū)動功率小開關速度低于電力 MOSFET,電壓， 電流容量不及GTOGTR耐壓高，電流大，開關特性好，通流能力強，飽 和壓降低開關速度低，為電流驅(qū)動，所需驅(qū)動 功率大，驅(qū)動電路復雜，存在一次擊 穿問題GTO電壓、電流容量大，適用于大功率場合， 具有電 導調(diào)制效應，其通流能力很強電流關斷增益很小，關斷時門極負脈 沖電流大，開關速度低

6、，驅(qū)動功率大， 驅(qū)動電路復雜，開關頻率低電力MOSFET開關速度快，輸入阻抗局，熱穩(wěn)正性好，所需驅(qū) 動功率小且驅(qū)動電路簡單， 工作頻率高，不存在 二次擊穿1可題電流容量小，耐壓低，一般只適用于 功率不超過10kW的電力電子裝置2、試分析下圖間接交流變流電路的工作原理，并說明其局限性。（10分）答：圖是帶有泵升電壓限制電路的電壓型間接交流變流電路，它在中間直流電容兩端并聯(lián)一個由電力晶體管 V0和能耗電阻R0組成的泵升電壓限制電路。 當泵升電壓超過一定數(shù)值時， 使V0導通，把從負載反饋的能量消耗在R0上（5分）。其局限性是當負載為交流電動機，并且要求電動機頻繁快速加減速時，電路中消耗的能量較多，能

7、耗電阻R0也需要較大功率,反饋的能量都消耗在電阻上，不能得到利用（5分）。3、軟開關電路可以分為哪幾類？各有什么特點？ （10分）答：根據(jù)電路中主要的 開關元件開通及關斷時的電壓電流狀態(tài)，可將軟開關電路分為零電壓電路和零電流電路兩大類；根據(jù)軟開關技術發(fā)展的歷程可將軟開關電路分為準諧振電路，零開關PWM電路和零轉(zhuǎn)換 PWM電路（4分）。準諧振電路：準諧振電路中電壓或電流的波形為正弦波，電路結(jié)構比較簡單， 但諧振電壓或諧振電流很大，對器件要求高，只能采用脈沖頻率調(diào)制控制方式（2分）。零開關PWM電路：這類電路中引入輔助開關來控制諧振的開始時刻， 使諧振僅發(fā)生于 開關過程前后，此電路的電壓和電流基本

8、上是方波， 開關承受的電壓明顯降低， 電路可以采 用開關頻率固定的 PWM控制方式（2分）。零轉(zhuǎn)換PWM電路：這類軟開關電路還是采用輔助開關控制諧振的開始時刻，所不同的是，諧振電路是與主開關并聯(lián)的， 輸入電壓和負載電流對電路的諧振過程的影響很小，電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)并從零負載到滿負載都能工作在軟開關狀態(tài)，無功率的交換被消減到最?。?分）。3、晶閘管變流裝置中為什么在主電路上要加入整流變壓器進行降壓？ （7分）答：采用整流變壓器降壓后可以使晶閘管工作在一個合適的電壓上，可以使晶閘管的電壓定額下降（2分），使晶閘管工作于小控制角， 這有利于減少波形系數(shù)， 提高晶閘管的利用率， 實際上也減少的

9、 晶閘管的電流定額由于控制角小，這對變流裝置的功率因素的提高也大為有利（2分）。4、單相電壓型逆變電路中，電阻性負載和電感性負載對輸出電壓、電流有何影響？電路結(jié)構有哪些變化？ （ 7分）答：電阻性負載時，輸出電壓和輸出電流同相位，波形相似，均為正負矩形波（2分）。電感性負載時，輸出電壓為正負矩形波， 輸出電流近似為正弦波，相位滯后于輸出電壓，滯 后的角度取決于負載中電感的大?。?分）。在電路結(jié)構上，電感性負載電路，每個開關管必須反向并聯(lián)續(xù)流二級管（2分）。、簡述對觸發(fā)電路的三點要求。（5分）1）觸發(fā)電路輸出的脈沖應具有足夠大的功率；（1分）2） 觸發(fā)電路必須滿足主電路的移相要求；（2分）3）

10、觸發(fā)電路必須與主電路保持同步。（2分）5、 對于正弦脈沖寬度調(diào)制（SPWM什么是調(diào)制信號？什么是載波信號？何謂調(diào) 制比？（5分）答：在正弦脈沖寬度調(diào)制（SPWM）中，把希望輸出的波形稱作調(diào)制信號；（2分）而對它進行調(diào)制的三角波或鋸齒波稱為載波信號；（2分）載波頻率fc與調(diào)制信號頻率fr之比，N= fc / fr稱為載波比。（1分）1、什么是可控整流？它是利用晶閘管的哪些特性來實現(xiàn)的？（5分）答：將交流電通過電力電子器件變換成大小可以調(diào)節(jié)的直流電的過程稱為可控整流。（3分）可控整流主要利用了 晶閘管的單向可控導電特性 。（2分）4、電壓源型變頻器和電流源型變頻器的區(qū)別是什么？ （5分）答：電流型

11、變頻器的直流環(huán)節(jié)是電感器，而電壓型變頻器的直流環(huán)節(jié)是電容器。（3分）電壓型變頻器不能工作于再生制動狀態(tài)，因為電容兩端電壓不能躍變。（2分）試簡述三相半控橋式整流電路與三相全控橋式整流電路的特點。1、答：三相全控橋式整流電路采用6只晶閘管構成，而三相半控橋式整流電路采用三只晶閘管和三只二極管構成；（2分） 三相全控橋可以工作在有源逆變狀態(tài)，而三相半控橋只能工作在整流狀態(tài)；（2分）三相半控橋可能會出現(xiàn)失控現(xiàn)象，而全控橋不會。（1分）3、舉出三種常用過電流保護電器，并指出其動作時間的典型值。答：1）快速熔斷器，在流過 6倍額定電流時熔斷時間小于 20ms （2分）2） 直流快速開關，動作時間只有2m

12、s （1分）3） 電流檢測和過電流繼電器，開關動作幾百毫秒。（2分）在晶閘管可控整流電路的直流拖動中，當電流斷續(xù)時電動機的機械特性有哪些特 點？答：在晶閘管可控整流電路的直流拖動中，當電流斷續(xù)時，電動機的理想空載轉(zhuǎn)速將抬高；機械特性變軟，即負載電流變化很小也可引起很大的轉(zhuǎn)速變化。2、在三相半波可控整流電路中，如果控制脈沖出現(xiàn)在自然換流點以前，可能會 出現(xiàn)什么情況？能否換相？、答：在三相半波可控整流電路中，如果每只晶閘管采用獨立的觸發(fā)電路，那么控制脈 沖出現(xiàn)在自然換流點以前，電路將停止工作；如果三只晶閘管采用同一個觸發(fā)電路（對共陰極連接），貝U控制脈沖出現(xiàn)在自然換流點以前，電路仍然能正常換相，但

13、此時的控制角較大，輸出電壓較低。3、 在三相全控橋式有源逆變電路中，以連接于A相的共陽極組晶閘管V14為例 說明，在一個周期中，其導通及關斷期間兩端承受電壓波形的規(guī)律。答：共陽極組三只晶閘管輪流導通 1200,其順序是VT4 VT6 VT2。所以，當VT4導 通時，兩端電壓為零；當 VT6導通時，VT4兩端電壓為線電壓 uvu;當VT2導通時，VT4 兩端電壓為線電壓 uwu。6、脈寬可調(diào)的斬波電路如圖，說明電路中V12及L1、C、V22各有什么作用？V11承受反壓的時間由哪些參數(shù)決定？（6分）VII答：（1） V12為換相輔助晶閘管。（1分）（2） L1、C、V22構成換相單方向半周期諧振電

14、路，C為換相電容V22為單方向振蕩限制二極管。（2分）（3）V11承受反壓時間由 C、L和R決定。 （2分）5、試說明功率晶體管（GTR）的安全工作區(qū)SO削哪幾條曲線所限定？ 答：功率晶體管（GTR）的安全工作區(qū)SOA由以下條曲線所限定： 最高電壓UceM、集電極最 大電流IcM、最大耗散功率 PcM以及二次擊穿臨界線。什么是晶閘管交流開關？交流調(diào)壓器的晶閘管常用哪些方式控制？答：如果令交流調(diào)壓器中的晶閘管在交流電壓自然過零時關斷或?qū)?，則稱之為晶閘管交流開關（1分）。交流調(diào)壓器中的晶閘管有兩種控制方式：（1）相位控制在電源電壓的每一周期，在選定的時刻將負載與電源接通，改變選定的時刻即可達到調(diào)

15、壓的目的，即相控方式（2分）；（2）通-斷控制將晶閘管作為開關，使負載與電源接通若干周波，然后再斷開一定的周波，通 過改變通斷的時間比達到調(diào)壓的目的。有全周波連續(xù)式和全周波間隔式兩種形式（2分）。3、電壓型逆變電路中反饋二極管的作用是什么？為什么電流型逆變電路中沒有 反饋二極管？答：在電壓型逆變電路中，當交流側(cè)為阻感負載時需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。當輸出交流電壓與電流的極性相同時，電流經(jīng)電路中的可控開關器件流通，而當輸出電壓與電流極性相反時，由反饋二極管提供電流通道（3分）。在電流型逆變電路中，直

16、流電流極性是一定的， 無功能量由直流側(cè)電感來緩沖。當需要從交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量時，電流并不反向，依然經(jīng)電路中的控開關器件流通，因此不需要并聯(lián)二極管（2分）。4、什么是組合變流電路？ 一般的開關電源是怎樣組合的？為什么要這樣組合？答：組合變流電路是將某幾種基本的變流電路（ AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/DC ）組合 起來，以實現(xiàn)一定新功能的變流電路（2分）。開關電源通常采用交 -直-交-直方式組合（1分）。由于開關電源采用了工作頻率較高的交流環(huán)節(jié)，變壓器和濾波器都大大減小，因此同 等功率條件下其體積和重量都遠小于相控整流電源。除此之外，工作頻率的提高還有利于控制性能的提高。由于

17、這些原因，在數(shù)百KW以下的功率范圍內(nèi)，開關電源正逐漸取代相控整流電源（2分）。4、什么叫過電流？過電流產(chǎn)生的原因是什么？答：當流過晶閘管的電流大大超過其正常工作電流時，稱為過電流。產(chǎn)生的原因有：（1）直流側(cè)短路；（2）機械過載；（3）可逆系統(tǒng)中產(chǎn)生環(huán)流或者逆變失??；（4） 電路中管子誤導通及管子擊穿短路等。（5分）5、IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET的驅(qū)動電路各有什么特點 ？。IGBT驅(qū)動電路的特點是：驅(qū)動電路具有較小的輸出電阻 ，1 GBT是電壓驅(qū)動型器件,IGBT的 驅(qū)動多采用專用的混合集成驅(qū)動器。（1分）GTR驅(qū)動電路的特點是：驅(qū)動電路提供的驅(qū)動電流有足夠陡的前沿 ，并有一定的

18、過沖，這 樣可加速開通過程，減小開通損耗，關斷時，驅(qū)動電路能提供幅值足夠大的反向基極驅(qū)動電流 ， 并加反偏截止電壓，以加速關斷速度。（1分）GTO驅(qū)動電路的特點是：GTO要求其驅(qū)動電路提供的驅(qū)動電流的前沿應有足夠的幅值和 陡度，且一般需要在整個導通期間施加正門極電流，關斷需施加負門極電流，幅值和陡度要求更高，其驅(qū)動電路通常包括開通驅(qū)動電路 ，關斷驅(qū)動電路和門極反偏電路三部分。（2分）電力MOSFET驅(qū)動電路的特點：要求驅(qū)動電路具有較小的輸入電阻 ，驅(qū)動功率小且電路簡 單。（1分）2、單相橋式全控整流電路和單相橋式半控整流電路接大電感負載，負載兩端并接續(xù)流二極管的作用是什么？兩者的作用是否相同？

19、（2） 其負載兩端并接續(xù)流二極管是為了使交流電源電壓進入負半周時，由續(xù)流二極管續(xù)流，使晶閘管關斷，提高整流輸出電壓的平均值（3）單相橋式半控整流電路接大電感負載，負載兩端并接續(xù)流二極管的作用是為了避免失控現(xiàn)象的發(fā)生，保證整流電路的安全運行4、變頻器由那些基本部分構成？答：1）整流器。2）逆變器。3）中間直流環(huán)節(jié)。4）控制電路。1、什么是控制角a ?導通角9 ?為什么一定要在晶閘管承受正向電壓時觸發(fā)晶閘管？（5分）答：（1）把晶閘管承受正壓起到觸發(fā)導通之間的電度角稱為控制角。（2分）（2） 晶閘管一個周期內(nèi)導通的電角度稱為導通角。（2分）（3）晶體管的性能與三極管性能差不多，都是在正向壓降觸發(fā)導

20、通，反向截止（1分）4、用單結(jié)晶體管的觸發(fā)電路，當移相到晶閘管達到某一導通角時，再繼續(xù)調(diào)大導通角時，忽然晶閘管變成全關斷是何原因？（5分）答：單結(jié)晶體管導通后，如果由電源通過電位器加到發(fā)射極的電流超過谷點電流單結(jié)晶體管就關不了。這時，單結(jié)晶體管只產(chǎn)生一個脈沖，尚能保持晶閘管工作，但是若進一步減小電位器電阻，加大發(fā)射極電流，那么在同步電源的梯形波上升前沿發(fā)射極就與基極直通，電容沖不上電，不能發(fā)出觸發(fā)脈沖，晶閘管就全關斷了。（5分）1、單相可控整流電路供電給電阻負載或蓄電池充電（反電勢負載），在控制角a相同，負載電流平均值相等的條件下，哪一種負載晶閘管的額定電流值大一些？ 為什么？ （ 6分）a時

21、，電阻性負答：（1）反電動勢負載電路中晶閘管的額定電流大一些。因為當控制角為載時，晶閘管的導通角 。=兀-a。（ 1分）（2）而反電動勢式負載時， 當a小于不導電角a時，。=兀-2 S ；當00大于不導電角a時，晶閘管的導通角。=兀-a - 6。（2分）（3） 所以，反電動勢負載時的波形系數(shù)Kf1大于電阻性負載時的波形系數(shù)Kf2。當負載電流平均值相等的條件下，反電動勢負載時的晶閘管電流的有效值大于電阻性負載時的晶閘管 電流的有效值。因此，反電動勢負載晶閘管的額定電流大一些。（3分）4、什么是換相重疊角？換相重疊角是什么原因造成的？ （5分）、在三相整流電路中，由于 換相過程持續(xù)的時間電角度，稱

22、為換相重疊角 。 原因由于變壓器漏抗對電路的影響， 造成換流電路中的電流不能發(fā)生突變引起的換相重疊角。2、換流重疊角的產(chǎn)生給逆變電帶來哪些不利影響？ （4分）答：（1）由于變壓器漏感和線路電感等因素的影響，晶閘管的換流（換相）不能瞬時完成， 均需一定的時間即換相重疊角丫所對應的時間。（2分）（2）如果逆變角3 < 丫，將使換相不能完成，造成逆變失敗。（2分）1、直流電動機負載單相全控橋整流電路中，申接平波電抗器的意義是什么？平波電抗器電感量的選擇原則是什么？（6分）1）意義：利用電廠的儲能作用來平衡電流的脈動和延長晶閘管的導通時間。（3分）（2）原則：在最小的負載電流時，保證電流連續(xù)，即

23、使晶閘管導通角0 = 180。（2分）3、如圖為三相全控橋同步相控觸發(fā)系統(tǒng)框圖，試回答：該觸發(fā)系統(tǒng)采用哪種控制方式？圖中的1A、1B、1C、F、E以及1D6D的電路名稱是什么？（6分）（1分）答：（1）橫向控制原理。(2)1A為問步變壓器。(0.5)(3)1B為問步信發(fā)發(fā)生器。(0.5)(4 )1C為移相控制電路。（1分）(5 )F為6倍頻脈沖信號發(fā)生器。（1分）(6 )E為環(huán)形分配器和譯碼器。(0.5 分)(7 )1D6D為脈沖整形與功放電路。(0.5 分)4、如圖為單相橋式 SPWM逆變器的主電路。試說明單極性控制方式在調(diào)制波Ur的負半周的控制方法和工作過程？（6分）(1分)（2）降壓斬波

24、電路U0= Kt Udo(2分)UdU°9（3）升壓斬波電路 1-Kt(2分)(5分)6、簡述降壓斬波電路的工作原理2、簡述圖3-1a所示的降壓斬波電路工作原理。3、答：降壓斬波器的原理是：在一個控制周期中,讓V導通一段時間ton,由電源E向L、R、M供電，在此期間，uo = E。然后使V關斷一段時間toff,此時電感 L通過二極管 VDU。向R和M供電，uo= 0。一個周期內(nèi)的平均電壓源電壓，起到降壓的作用。_Lon_et t,.一，一.tontoff。輸出電壓小于電3、在三相交交變頻電路中，采用梯形波輸出控制的好處是什么？為什么?答：可以改善輸入功率因數(shù)。（2分）答：設ur為正弦

25、調(diào)制，uc為負向三角形載波，在 ur的負半周，關斷 V31、V34、使V32始終受控導通，只控制 V33。在urv uc時，控制V33導通，輸出電壓 U0為Ud ,在 ur<uc時，使V33關斷，輸出電壓為 OV。5、何謂斬波電路的直流調(diào)壓和直流調(diào)功原理？分別寫出降壓和升壓斬波電路直流輸出電壓U0電源電壓Ud的關系式？（6分）答：（1）改變導通比 Kt即可改變直流平均輸出電壓 U0又可改變負載上消耗功率的大小, 這就是斬波電路的直流調(diào)壓和調(diào)功原理。因為梯形波的主要諧波成分是三次諧波， 在線電壓中，三次諧波相互抵消， 結(jié)果線電壓 仍為正弦波。在這種控制方式中，因為橋式電路能夠較長時間工作在

26、高輸出電壓區(qū)域（對應梯形波的平頂區(qū)），_角較小，因此輸入功率因數(shù)可提高 15%左右。（3分）1什么是換流？換流的四種方式是什么？ （5分）答：換流（commutation ）指電力電子電路中支路間電流的轉(zhuǎn)移。換流方式可分為： 電網(wǎng)換流：換流電壓取自交流電網(wǎng)。 負載換流：換流電壓取自呈容性的負載端電壓。 器件換流：利用全控型器件的自關斷能力進行換流。 強迫換流：換流電壓由附加的獨立電路產(chǎn)生。通常是利用附加電容上的能量實現(xiàn)，也稱電容換流。（1分）5、全橋和半橋電路對驅(qū)動電路有什么要求答：假設電路中電感 L值很大，電容C值也很大。當V處于通態(tài)時，電源E向電感L充電， 充電電流基本恒定為I1 ,同時電

27、容C上的電壓向負載 R供電，因C值很大，基本保持輸出 電壓為恒值Uo。設V處于通態(tài)的時間為ton,此階段電感 L上積蓄的能量為 曰1ton。當V 處于斷態(tài)時E和L共同向電容C充電并向負載 R提供能量。設 V處于斷態(tài)的時間為toff,則在此期間電感L釋放的能量為（Uo E J1toff。當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即：E，ton =（Uo - E 'toff（3 分）化簡得：Ut on t offTo -E - Etofftoff（1 分）式中的T/toff *1,輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。（1分）2、.三相半波整流電路的共陰極

28、接法與共陽極接法，a、b兩相的自然換相點是 同一點嗎？如果不是，它們在相位上差多少度？ （5分）答：不是同一點。它們在相位上相差180°。5、多相多重斬波電路有何優(yōu)點？ （ 5分）答：多相多重斬波電路因在電源與負載間接入了多個結(jié)構相同的基本斬波電路，使得輸入電源電流和輸出負載電流的脈動次數(shù)增加、脈動幅度減小，對輸入和輸出電流濾波更容易，濾波電感減小。此外，多相多重斬波電路還具有備用功能，各斬波單元之間互為備用，總體可靠性提高。2什么是PWM控制？ （ 5分）答：它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當控制方

29、法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化?？梢酝ㄟ^調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達到控制電流的目的。簡述絕緣柵雙極型晶體管IGBT的特點是什么？ （ 5分）3、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應管）組成的復合全控型電壓驅(qū)動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和 GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大；MOSFET驅(qū)動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。 IGBT綜合 了以上兩種器件的優(yōu)點，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。1、如題圖2-21

30、所示的單相橋式半控整流電路中可能發(fā)生失控現(xiàn)象，何為失控, 怎樣抑制失控？ （ 5分）、當a突然增大至180或觸發(fā)脈沖丟失時，會發(fā)生一個晶閘管持續(xù)導通而兩個二極管輪流 導通的情況，這使 ud成為正弦半波，其平均值保持恒定，稱為失控。增加續(xù)流二極管 VDR時，續(xù)流過程由 VDR完成，避免了失控的現(xiàn)象。續(xù)流期間導電回路 中只有一個管壓降，有利于降低損耗。3、交交變頻電路的主要特點和不足是什么？其主要用途是什么？ （5分）效率較高（一次變流）、可方便地實現(xiàn)四象限工作、低頻輸出波形接近正弦波接線復雜，采 用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用36只晶閘管。受電網(wǎng)頻率和變流電路脈波數(shù)的限制，輸出頻率較低。

31、輸入功率因數(shù)較低。輸入電流諧波含量大，頻譜復雜。主要用于500kW或1000kW以上的大功率、低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路中。目前已在軋機主傳動裝置、鼓風機、礦石破碎機、球磨機、卷揚機等場合應用。既可用于異步電動機，也可用于同步電動機傳動。2、什么是異步調(diào)制？什么是同步調(diào)制？兩者各有何特點？分段同步調(diào)制有什么優(yōu)點？ （ 5分）載波信號和調(diào)制信號不同步的調(diào)制方式，是異步調(diào)制。載波信號和調(diào)制信號保持同步的調(diào)制方式，是同步調(diào)制。異步調(diào)制的特點是當 fr較低時，N較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對稱產(chǎn)生的不利影 響都較?。划攆r增高時，N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM脈沖不對稱的影響就變大。 同步調(diào)制的特

32、點是使一相的 PWM波正負半周鏡對稱，N為奇數(shù)。分段同步調(diào)制一一異步調(diào)制和同步調(diào)制的綜合應用。在低頻輸出時采用異步 調(diào)制方式，高頻輸出時切換到同步調(diào)制方式，這樣把兩者的優(yōu)點結(jié)合起來，和分段同步方式效果接近。3、什么是軟開關？采用軟開關技術的目的是什么？ （5分）通過在電路中增加小電感、 小電容等諧振元件，在開關過程中實現(xiàn)零電壓開通， 零電流關斷， 消除電壓、電流的重疊。降低開關損耗和開關噪聲，這樣的電路稱為軟開關電路，目的是進一步提高開關頻率和減少損耗。5、試說明SPWItt制的基本原理。（5分）答：PWM控制技術是控制半導體開關元件的導通和關斷時間比，即調(diào)節(jié)脈沖寬度的或周期 來控制輸出電壓的

33、一種控制技術。（2分）用正弦基波電壓作為調(diào)制電壓， 對它進行調(diào)制的三角波稱為載波電壓， 當正弦基波與三角波 相交時，通過比較二者之間的大小來控制逆變器開關的通斷，從而獲得一系列等幅不等寬正比于正弦基波電壓的矩形波，這就是正弦脈寬調(diào)制方法（SPWM ）。（3分）6、試說明PWM控制的基本原理。PWM控制就是對脈沖的寬度進行調(diào)制的技術。即通過對一系列脈沖的寬度進行調(diào)制來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。（1分）在采樣控制理論中有一條重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣蚌的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同，沖量即窄脈沖的面積。效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應波形基本相 同。上述原理稱為面積等效原理。（1分）以正弦pWM控制為例。把正弦半波分成W等份，就可把其看成是 N個彼此相連的脈沖列所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于兀/n,但幅值不等且脈沖頂部不是水平直線而是曲線,各脈沖幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈 沖代替，使矩形脈沖的中點和相應正弦波部分的中點重合，且使矩形脈沖和相應的正弦波部分面積（沖量）相等,就得到PWM波形。各PWM脈沖的幅值相等而寬度是按下弦規(guī)律變化的。 根據(jù)面積等效原理,PWM波形和正弦半波是等效的。對于正弦波的負半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形?？梢?，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等