電子電力變流技術(shù)部分復(fù)習(xí)答案

1、電力電子技術(shù)復(fù)習(xí)參考答案1.1晶閘管的導(dǎo)通條件是什么? 導(dǎo)通后流過晶閘管的電流和負(fù)載上的電壓由什么決定?答：晶閘管的導(dǎo)通條件是：晶閘管陽(yáng)極和陽(yáng)極間施加正向電壓，并在門極和陽(yáng)極間施加正向觸發(fā)電壓和電流（或脈沖）。導(dǎo)通后流過晶閘管的電流由負(fù)載阻抗決定，負(fù)載上電壓由輸入陽(yáng)極電壓UA決定。1.2晶閘管的關(guān)斷條件是什么?如何實(shí)現(xiàn)?晶閘管處于阻斷狀態(tài)時(shí)其兩端的電壓大小由什么決定?答：晶閘管的關(guān)斷條件是：要使晶閘管由正向?qū)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄酄顟B(tài)，可采用陽(yáng)極電壓反向使陽(yáng)極電流IA減小，IA下降到維持電流IH以下時(shí)，晶閘管內(nèi)部建立的正反饋無法進(jìn)行。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)晶閘管的關(guān)斷，其兩端電壓大小由電源電壓UA決定。1.3溫度

2、升高時(shí)，晶閘管的觸發(fā)電流、正反向漏電流、維持電流以及正向轉(zhuǎn)折電壓和反向擊穿電壓如何變化？答：溫度升高時(shí)，晶閘管的觸發(fā)電流隨溫度升高而減小，正反向漏電流隨溫度升高而增大，維持電流IH會(huì)減小，正向轉(zhuǎn)折電壓和反向擊穿電壓隨溫度升高而減小。1.4晶閘管的非正常導(dǎo)通方式有哪幾種？答：非正常導(dǎo)通方式有：(1) Ig=0，陽(yáng)極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值；(1) 陽(yáng)極電壓上升率du/dt過高；(3) 結(jié)溫過高。1.5請(qǐng)簡(jiǎn)述晶閘管的關(guān)斷時(shí)間定義。答：晶閘管從正向陽(yáng)極電流下降為零到它恢復(fù)正向阻斷能力所需的這段時(shí)間稱為關(guān)斷時(shí)間。即。1.11某晶閘管型號(hào)規(guī)格為KP200-8D，試問型號(hào)規(guī)格代表什么意義?解：KP代表普通型

3、晶閘管，200代表其晶閘管的額定電流為200A，8代表晶閘管的正反向峰值電壓為800V，D代表通態(tài)平均壓降為。1.12如圖題1.12所示，試畫出負(fù)載Rd上的電壓波形(不考慮管子的導(dǎo)通壓降)。 圖題1.12解：其波形如下圖所示：1.15 什么叫GTR的一次擊穿?什么叫GTR的二次擊穿?答：處于工作狀態(tài)的GTR，當(dāng)其集電極反偏電壓UCE漸增大電壓定額BUCEO時(shí)，集電極電流IC急劇增大（雪崩擊穿），但此時(shí)集電極的電壓基本保持不變，這叫一次擊穿。發(fā)生一次擊穿時(shí)，如果繼續(xù)增大UCE，又不限制IC，IC上升到臨界值時(shí)，UCE突然下降，而IC繼續(xù)增大（負(fù)載效應(yīng)），這個(gè)現(xiàn)象稱為二次擊穿。1.19與GTR相比

4、功率MOS管有何優(yōu)缺點(diǎn)?答：GTR是電流型器件，功率MOS是電壓型器件，與GTR相比，功率MOS管的工作速度快，開關(guān)頻率高，驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，無二次擊穿問題，安全工作區(qū)寬，并且輸入阻抗可達(dá)幾十兆歐。但功率MOS的缺點(diǎn)有：電流容量低，承受反向電壓小。分析兩套變流裝置反并聯(lián)連接的可逆線路的工作原理，畫出四象限工作圖2.1 什么是整流？它與逆變有何區(qū)別？答：整流就是把交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能，而將直流轉(zhuǎn)換為交流電能稱為逆變，它是對(duì)應(yīng)于整流的逆向過程。2.3某單相全控橋式整流電路給電阻性負(fù)載和大電感負(fù)載供電，在流過負(fù)載電流平均值相同的情況下，哪一種負(fù)載的晶閘管額定電流應(yīng)選擇大一些?答：帶大電感負(fù)

5、載的晶閘管額定電流應(yīng)選擇小一些。由于具有電感，當(dāng)其電流增大時(shí)，在電感上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，抑制電流增加。電阻性負(fù)載時(shí)整流輸出電流的峰值大些，在流過負(fù)載電流平均值相同的情況下，為防此時(shí)管子燒壞，應(yīng)選擇額定電流大一些的管子。2.4某電阻性負(fù)載的單相半控橋式整流電路，若其中一只晶閘管的陽(yáng)、陰極之間被燒斷，試畫出整流二極管、晶閘管兩端和負(fù)載電阻兩端的電壓波形。解：設(shè)=0，T2被燒壞，如下圖： 2.9帶電阻性負(fù)載三相半波相控整流電路，如觸發(fā)脈沖左移到自然換流點(diǎn)之前15°處，分析電路工作情況，畫出觸發(fā)脈沖寬度分別為10°和20°時(shí)負(fù)載兩端的電壓 ud波形。解：三相半波相控整流電

6、路觸發(fā)脈沖的的最早觸發(fā)時(shí)刻在自然換流點(diǎn)，如觸發(fā)脈沖左移到自然換流點(diǎn)之前15°處，觸發(fā)脈沖寬度為10°時(shí)，不能觸發(fā)晶閘管， ud=0。觸發(fā)脈沖寬度為15°時(shí)，能觸發(fā)晶閘管，其波形圖相當(dāng)于=0°時(shí)的波形。2.10 三相半波相控整流電路帶大電感負(fù)載，Rd=10，相電壓有效值U2=220V。求=45°時(shí)負(fù)載直流電壓Ud、流過晶閘管的平均電流IdT和有效電流IT，畫出ud、iT2、uT3的波形。解：1.17因?yàn)椋?20V ，Ud=1.17=182Vud、iT2、uT3波形圖如下所示：2.11 在圖題2.11所示電路中，當(dāng)=60°時(shí)，畫出下列故障

7、情況下的ud波形。(1) 熔斷器1FU熔斷。 (2) 熔斷器2FU熔斷。(3) 熔斷器2FU、3FU同時(shí)熔斷。圖題2.11解：這三種情況下的波形圖如下所示： (a) (b) (c)2.17 晶閘管裝置中不采用過電壓、過電流保護(hù)，選用較高電壓和電流等級(jí)的晶閘管行不行?答：晶閘管裝置中必須采用過電壓、過電流保護(hù)，而不能用高電壓、高電流的晶閘管代替，因?yàn)樵陔姼行载?fù)載裝置中，晶閘管在開關(guān)斷過程中，可能會(huì)出現(xiàn)過沖陽(yáng)極電壓，此時(shí)極易損壞晶閘管。當(dāng)未采取過電流保護(hù)，而電路過載或短路時(shí)更易損壞晶閘管。2.18 什么是有源逆變？有源逆變的條件是什么？有源逆變有何作用？答：如果將逆變電路交流側(cè)接到交流電網(wǎng)上，把直

8、流電逆變成同頻率的交流電，反送到電網(wǎng)上去稱為有源逆變。有源逆變的條件：（1） 一定要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性必須與晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)稍大于變流器直流側(cè)的平均電壓；（2） 變流器必須工作在的區(qū)域內(nèi)使Ud<0。有源逆變的作用：它可用于直流電機(jī)的可逆調(diào)速，繞線型異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速，高壓電流輸電太陽(yáng)能發(fā)電等方面。2.19 無源逆變電路和有源逆變電路有何區(qū)別？答：有源逆變電路是把逆變電路的交流側(cè)接到電網(wǎng)上，把直流電逆變成同頻率的交流反送到電網(wǎng)去。無源逆變電路的交流側(cè)直接接到負(fù)載，將直流電逆變成某一頻率或可變頻率的交流供給負(fù)載。2.20 有源逆變最小逆變角受哪些因素限制？為什么？答：最小有源

9、逆變角受晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq折合的電角度、換相重疊角以及安全裕量角的限制。如果不能滿足這些因素的要求的話，將導(dǎo)致逆變失敗。單相半波電感性負(fù)載電路分析，畫電路波形單相橋式電感性負(fù)載電路波形，畫電路波形3.4 試說明直流斬波器主要有哪幾種電路結(jié)構(gòu)？試分析它們各有什么特點(diǎn)？答：直流斬波電路主要有降壓斬波電路（uck），升壓斬波電路（oost），升降壓斬波電路（uckoost）和庫(kù)克（ook）斬波電路。降壓斬波電路是：一種輸出電壓的平均值低于輸入直流電壓的變換電路。它主要用于直流穩(wěn)壓電源和直流直流電機(jī)的調(diào)速。升壓斬波電路是：輸出電壓的平均值高于輸入電壓的變換電路，它可用于直流穩(wěn)壓電源和直流電機(jī)的再生制

10、動(dòng)。升降壓變換電路是輸出電壓平均值可以大于或小于輸入直流電壓，輸出電壓與輸入電壓極性相反。主要用于要求輸出與輸入電壓反向，其值可大于或小于輸入電壓的直流穩(wěn)壓電源。庫(kù)克電路也屬升降壓型直流變換電路，但輸入端電流紋波小，輸出直流電壓平穩(wěn)，降低了對(duì)濾波器的要求。3.5 三相橋式全控整流電路帶電阻性負(fù)載、電感性負(fù)載分析 a=90°，a=60°，a=0°，a=30°時(shí)的波形5.1在單相交流調(diào)壓電路中，當(dāng)控制角小于負(fù)載功率因數(shù)角時(shí)為什么輸出電壓不可控？答：當(dāng)時(shí)電源接通，如果先觸發(fā)T1，則T1的導(dǎo)通角>180°如果采用窄脈沖觸發(fā)，當(dāng)下的電流下降為零，T

11、2的門極脈沖已經(jīng)消失而無法導(dǎo)通，然后T1重復(fù)第一周期的工作，這樣導(dǎo)致先觸發(fā)一只晶閘管導(dǎo)通，而另一只管子不能導(dǎo)通，因此出現(xiàn)失控。5.2降壓、升壓斬波電路工作原理，并畫出斬波電路的波形圖5.3晶閘管相控整流電路和晶閘管交流調(diào)壓電路在控制上有何區(qū)別？答：相控整流電路和交流調(diào)壓電路都是通過控制晶閘管在每一個(gè)電源周期內(nèi)的導(dǎo)通角的大?。ㄏ辔豢刂疲﹣碚{(diào)節(jié)輸出電壓的大小。但二者電路結(jié)構(gòu)不同，在控制上也有區(qū)別。相控整流電路的輸出電壓在正負(fù)半周同極性加到負(fù)載上，輸出直流電壓。交流調(diào)壓電路，在負(fù)載和交流電源間用兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管T1 、T2 或采用雙向晶閘管T相聯(lián)。當(dāng)電源處于正半周時(shí)，觸發(fā)T1 導(dǎo)通，電源的正半周施

12、加到負(fù)載上；當(dāng)電源處于負(fù)半周時(shí)，觸發(fā)T2 導(dǎo)通，電源負(fù)半周便加到負(fù)載上。電源過零時(shí)交替觸發(fā)T1、T2 ，則電源電壓全部加到負(fù)載。輸出交流電壓。5.4交流調(diào)壓和交流調(diào)功電路有何區(qū)別？答：交流調(diào)功能電路和交流調(diào)壓電路的電路形式完全相同，但控制方式不同。交流調(diào)壓電路都是通過控制晶閘管在每一個(gè)電源周期內(nèi)的導(dǎo)通角的大?。ㄏ辔豢刂疲﹣碚{(diào)節(jié)輸出電壓的大小。晶閘管交流調(diào)功能電路采用整周波的通、斷控制方法，例如以n個(gè)電源周波為一個(gè)大周期，改變導(dǎo)通周波數(shù)與阻斷周波數(shù)的比值來改變變換器在整個(gè)大周期內(nèi)輸出的平均功率，實(shí)現(xiàn)交流調(diào)功。5.7試述單相交-交變頻電路的工作原理。答：其電路有兩組整流圈，一組為正組整流器，另一組

13、為反組整流器，其正組和反組整流器以交替地以低于電源的頻率切換正反組整流器的工作狀態(tài)，當(dāng)正組工作，反組封鎖時(shí)，負(fù)載輸出電壓為上正下負(fù)，如果負(fù)組工作，正組封鎖，則為上負(fù)下正，如果控制角的大小不變，則輸出電壓波形為矩形波，如果讓控制角按90°0°逐漸減小，然后再?gòu)?°90°逐漸增大。那么正組整流電流的輸出電壓的平均值按正弦規(guī)律變化，從零增大到最大，然后從最大減小到零，反組用上述同樣的控制方法，就可以得到接近正弦波的輸出電壓。5.9三相交-交變頻電路有哪兩種接線方式？它們有什么區(qū)別？答：第一種：公共交流母線方法。它由三組彼此獨(dú)立的，輸出電壓相位相互錯(cuò)開120 的單相交-交變頻電路組成，他們的電源進(jìn)線通過進(jìn)線電抗器接在公共的交流母線上。因?yàn)殡娫催M(jìn)線端公用，所以三相單相變頻電路的輸出端必須隔離。為此，交流電動(dòng)機(jī)的三個(gè)繞組必