電力電子技術(shù)試題(二)

1、.電力電子技術(shù)試題（ A）班號(hào)學(xué)號(hào)姓名題一二三四五六平時(shí)總分號(hào)成績(jī)分?jǐn)?shù)評(píng)卷人注：卷面 85 分，平時(shí)成績(jī) 15 分本題得分一、回答下列問(wèn)題1、下列器件的分類(lèi)表中，將符合每一類(lèi)別的全部選項(xiàng)添入表中。（8分）器件類(lèi)別屬于該類(lèi)別的器件全控型雙極型器件全控型復(fù)合型器件電壓驅(qū)動(dòng)型器件電流驅(qū)動(dòng)型器件選項(xiàng)：（根據(jù)選項(xiàng)填空時(shí)，只需寫(xiě)選項(xiàng)的代號(hào)，如：A,B,. ）A. SCR B.GTO C.GTR D.P-MOSFET E.IGBTF. 電力二極管 G.MCT 。2、判斷下列各題的正確性，正確的打“”，不正確的打“×”。（ 6分）（ 1） 某晶閘管，若其斷態(tài)重復(fù)峰值電壓為500V，反向重復(fù)峰值電壓

2、700V，則該晶閘管的額定電壓是 700V。（）.第1頁(yè)（共8頁(yè)）試 題：電力電子技術(shù)班號(hào)：姓名：（ 2） 對(duì)于輸入接整流變壓器的可控整流電路，變壓器存在直流磁化的有三相半波整流電路、單相半波整流電路和單相全波整流電路。（）（ 3）單相全控橋式變流電路， “阻感反電勢(shì)”負(fù)載，已知60o ，U 2100V ，E 50V , 電路處于可逆變狀態(tài)。（）3、畫(huà)出全控型器件RCD關(guān)斷緩沖電路，并分析緩沖電路中各元件作用。（ 6 分）.第2頁(yè)（共8頁(yè)）試 題：電力電子技術(shù)班號(hào)：姓名：二、對(duì)于三相全控橋式變流電路，在不同的負(fù)載形式和控制要求下，本題得分回答下列問(wèn)題。1、畫(huà)出該電路帶“阻感反電勢(shì)” 負(fù)載，并工

3、作于整流方式時(shí)的電路圖（要標(biāo)明反電勢(shì)極性） 。（ 5 分）2、當(dāng)該電路工作于整流狀態(tài)時(shí)，uuuud1abc設(shè)觸發(fā)角60o 且負(fù)載電流連0t續(xù)，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出此時(shí)整流器ud2uuuuuuubccbab輸出電壓 ud 和晶閘管電流 iVT 1 在udabacbaca一個(gè)周期內(nèi)的波形。（ 5 分）0ti VT10 t.3、設(shè)該電路為大電感負(fù)載且工作于整流狀態(tài)，U 2100V ，負(fù)載中E=47V，R 5 , 當(dāng) 60o 時(shí)，試計(jì)算整流輸出平均電壓 U d 、負(fù)載電流 I d 和晶閘管電流平均值 I dVT 。（ 5 分）第3頁(yè)（共8頁(yè)）試 題：電力電子技術(shù)班號(hào)：姓名：三、 H 型單極同頻模式PWM的功率

4、轉(zhuǎn)換電路如下圖 （ a）所示。它由四個(gè)本題得分大功率 IGBT 和四個(gè)續(xù)流二極管組成。 當(dāng)控制指令 ui0 時(shí)，V1 和 V2 工作在交替開(kāi)關(guān)狀態(tài)， V3 截止關(guān)斷， V4 飽和導(dǎo)通。設(shè)該電路工作在輕載情況下（ U aEM ），V1 、 V2 、 V3 和 V4 的柵極激勵(lì)電壓如圖（b）所示。1、試畫(huà)出電機(jī)電樞電壓ua 和電樞電流 i a 波形圖（可直接畫(huà)在圖(b)上）。（7 分）2、分析一個(gè) PWM周期內(nèi)直流電機(jī)的工作狀態(tài)， 并畫(huà)出相應(yīng)的等效電路圖，標(biāo)明電流方向。圖中， La 為電機(jī)繞組電感， Ra 為電樞電阻， EM 為直流電機(jī)反電勢(shì)。（8 分）圖（ a）.第4頁(yè)（共8頁(yè)）試 題：電力電子

5、技術(shù)班號(hào)：姓名：uub1b3tt0t1T0ub2ub4tt0 00ua0EMiat圖（ b）0.t.第5頁(yè)（共8頁(yè)）試 題：電力電子技術(shù)班號(hào)：姓名：四、由兩只反并聯(lián)晶閘管組成的交流調(diào)壓電路如下圖 （a）所 本題得分示，負(fù)載為阻感性負(fù)載（阻抗角為） ，當(dāng)輸入信號(hào) u1為圖 (b) 所示信號(hào)時(shí)，在圖 (d) 和(e) 中畫(huà)出交流調(diào)壓電路中 u0 和 i 0 的波形圖。（10 分）圖（ a）.圖（ b）圖（ c-1）圖（ c-2）圖（ d）圖（ e）第6頁(yè)（共8頁(yè)）試 題：電力電子技術(shù)班號(hào)：姓名：五、回答下列問(wèn)題本題得分1、換流方式有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？（3 分）2、無(wú)源逆變電路和有源逆變電路有何

6、不同？（3 分）.3、逆變電路多重化的目的是什么？如何實(shí)現(xiàn)？串聯(lián)多重和并聯(lián)多重逆變電路各用于什么場(chǎng)合？（ 4 分）六、解答下列問(wèn)題本題得分1、什么是異步調(diào)制 ?什么是同步調(diào)制？二者各有何特點(diǎn)？（ 5 分）2、什么是SPWM的自然采樣法和規(guī)則采樣法？設(shè)正弦調(diào)制信號(hào)波為ura sin r t ，0 a 1，r 為正弦信號(hào)波角頻率。根據(jù)下圖利用規(guī)則采樣法求出脈沖寬度和脈沖兩邊的間隙寬度 。圖中 Tc 為采樣周期，三角載波uc 幅值為 1。（ 10 分）第7頁(yè)（共8頁(yè)）試 題：電力電子技術(shù)班號(hào)：姓名：.（注：卷面 80 分，平時(shí)成績(jī) 20 分）一、填空題（ 11小題，每空 0.5 分，共 22 分）本

7、題得分1、電力電子學(xué)是由、和交叉而形成的邊緣學(xué)科。2、按照電力電子器件能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度，可以將電力電子器件分為以下三類(lèi)；1)的電力電子器件被稱(chēng)為半控型器件，這類(lèi)器件主要是指及其大部分派生器件。2)的電力電子器件被稱(chēng)為全控型器件，這類(lèi)器件品種很多，目前常用的有和。3)的電力電子器件被稱(chēng)為不可控器件，如。3、根據(jù)下面列出的電力電子器件參數(shù)的定義，在空格處填寫(xiě)該參數(shù)的名稱(chēng)。參數(shù)定義參數(shù)名稱(chēng).GTR 集電極電流與基極電流之比使 IGBT 能實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)調(diào)制而導(dǎo)通的最低柵射電壓維持晶閘管導(dǎo)通所必需的最小陽(yáng)極電流4、在 GTR、GTO、 IGBT 與 MOSFET中，開(kāi)關(guān)速度最快的是_，單管輸出

8、功率最大的是 _，在中小功率領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的是_。5、電力電子器件的驅(qū)動(dòng)電路一般應(yīng)具有電路與之間的電氣隔離環(huán)節(jié)，一般采用光隔離，例如；或磁隔離，例如。6、緩沖電路又稱(chēng)為吸收電路，緩沖電路可分為關(guān)斷緩沖電路和開(kāi)通緩沖電路。其中緩沖電路又稱(chēng)為 du dt 抑制電路，用于吸收器件的過(guò)電壓。緩沖電路又稱(chēng)為 di dt 抑制電路，用于抑制器件時(shí)的電流過(guò)沖和 di dt ，減小器件的損耗。7、單相半波可控整流電路、單相橋式全控整流電路、三相半波可控整流電路和三相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載分別為電阻負(fù)載和電感負(fù)載時(shí)，晶閘管的控制角移相范圍分別是多少（用角度表示，如 0° 180°）？負(fù)載

9、單相半波單相橋式三相半波三相橋式電阻阻感（注：有續(xù)流二極管）8、在單相全控橋式電阻 - 反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載電路中， 當(dāng)控制角 大于停止導(dǎo)電角 時(shí)，晶閘管的導(dǎo)通角 =_。當(dāng)控制角 小于停止導(dǎo)電角 時(shí)，且采用寬脈沖觸發(fā)，則晶閘管的導(dǎo)通角=_。9、由于器件關(guān)斷過(guò)程比開(kāi)通過(guò)程復(fù)雜得多， 因此研究換流方式主要是研究器件的關(guān)斷方法。換流方式可分以下四.種：，。10、正弦脈寬調(diào)制（ SPWM）技術(shù)運(yùn)用于電壓型逆變電路中，改變_可改變逆變器輸出電壓幅值；改變_ 可改變逆變器輸出電壓頻率；改變_ 可改變開(kāi)關(guān)管的工作頻率。11、在 SPWM控制電路中，根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及載波比的變化情況，PWM調(diào)制可分為與 _

10、兩種類(lèi)型，采用 _ 調(diào)制可以綜合二者的優(yōu)點(diǎn)。二、選擇題（ 5小題，每空 0.5 分，共 3本題得分分）1、晶閘管穩(wěn)定導(dǎo)通的條件（ ）A、晶閘管陽(yáng)極電流大于晶閘管的擎住電流B、晶閘管陽(yáng)極電流小于晶閘管的擎住電流C、晶閘管陽(yáng)極電流大于晶閘管的維持電流D、晶閘管陽(yáng)極電流小于晶閘管的維持電流2、某晶閘管，若其斷態(tài)重復(fù)峰值電壓為500V，反向重復(fù)峰值電壓700V，則該晶閘管的額定電壓是（）A500VB 600VC 700VD1200V3、（）存在二次擊穿問(wèn)題。A. SCRB. GTOC. GTRD. P.MOSFETE. IGBT4、下圖所示的是（）的理想驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形。A. SCRB. GTOC. GT

11、RD. P.MOSFETE. IGBT.5、IGBT綜合了（）和（）的優(yōu)點(diǎn)，因而具有良好的特性。A. SCRB. GTOC. GTRD. P.MOSFETF. 電力二極管三、計(jì)算題（ 4 小題，共 20本題得分分）1、單相橋式全控整流電路， U2=200V，負(fù)載中 R=2， L 值極大，反電勢(shì) E=120V。已知控制角的變化范圍是： 0° 30°, 考慮安全裕量 ( 按 1.5 倍計(jì)算 ) ，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。（ 4 分）2、單相全控橋式變流電路工作在有源逆變狀態(tài)下，已知 U2=200V，電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)E=120V，負(fù)載中 R=2，L 極大。回答下列問(wèn)題。 (6

12、 分)（ 1）畫(huà)出變流電路的電路圖， 并在圖中標(biāo)出在有源逆變初期電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)的極性和.變流電路輸出直流電壓的極性。（ 2）逆變角 應(yīng)限制在什么范圍內(nèi)？畫(huà)出 60°時(shí)的 ud 和 i d 的波形。3、三相橋式全控整流電路， U2=100V，帶阻感負(fù)載， R=5，L 值極大，當(dāng) =60° 時(shí)，回答下列問(wèn)題。（ 4 分）（注：后面有提示）（ 1）變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？（ 2）求電路的輸入功率因數(shù)。（提示：有關(guān)電流波形及其傅立葉級(jí)數(shù)）.4、降壓斬波電路中，已知電源電壓 E=16V，要求輸出負(fù)載電壓平均值 Uo=12V，回答下列問(wèn)題： (6 分)（

13、 1）畫(huà)出用 IGBT 構(gòu)成的降壓斬波器的主電路原理圖，并推導(dǎo)出理想情況下輸入、輸出電壓的關(guān)系表達(dá)式。.2）若采用脈沖寬度調(diào)制方式，設(shè)斬波周期T=1ms，求開(kāi)通時(shí)間 Ton？3）若采用脈沖頻率調(diào)制方式，設(shè)開(kāi)通時(shí)間Ton=1ms，求斬波周期 T？四、作圖題（ 4 小題，共 28本題得分分）1、對(duì)于三相全控橋式整流電路，阻感負(fù)載，L 極大，回答下列問(wèn)題：（6 分）1）畫(huà)出該電路帶阻感負(fù)載時(shí)的電路圖。2）當(dāng) =/3 時(shí)，在下圖中畫(huà)出整流輸出電壓 ud 一個(gè)周期的波形（用陰影線表示），并在波頭上方標(biāo)出其余 5 個(gè)線電壓的名稱(chēng)；若整流電路采用雙窄脈沖觸發(fā)，在圖中波形上方的對(duì)應(yīng)位置畫(huà)出觸發(fā)脈沖，并標(biāo)明所對(duì)

14、應(yīng)的器件號(hào)。.2、由 IGBT 構(gòu)成的橋式可逆斬波電路，負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)。電源電壓 E=200V, 電機(jī)為正向電動(dòng)狀態(tài)，反電勢(shì) EM 100V，電機(jī)電樞電阻 R=5, 電樞電流平直連續(xù)，平均值為 2A，IGBT 的開(kāi)關(guān)頻率為 10KHz。完成下題：（ 9 分）1）畫(huà)出該橋式可逆斬波電路的電路圖。2）采用單極同頻控制方式時(shí)，計(jì)算此時(shí)的控制占空比，器件的開(kāi)關(guān)周期，及每個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)導(dǎo)通的時(shí)間。.3）根據(jù)前面計(jì)算得出的控制時(shí)間畫(huà)出 V1 V4 驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形， 負(fù)載上電壓和電流的波形；3、下圖所示為一個(gè)三相橋式電壓型逆變電路。當(dāng)該電路采用輸出為方波的 180°導(dǎo)電方式時(shí)，試畫(huà)出 V1 V6

15、上驅(qū)動(dòng)電壓的波形及 UUN、 UVN和 UWN的波形。（ 6 分）.4、圖 1 所示的單相全橋逆變電路工作于雙極性PWM模式。設(shè)載波比 N=9要求： (7分)uO的波形。1）在圖 2 中畫(huà)出 1 個(gè)調(diào)制信號(hào)波周期內(nèi)的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)波形和輸出電壓2）分析為什么載波比 N 選擇為奇數(shù)而不是偶數(shù)。圖 1.圖 2五、簡(jiǎn)答題（共 2小題，共 7 分）本題得分1、交交變頻電路的最高輸出頻率是多少？制約輸出頻率提高的因素是什么？2、交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別？二者各適用于什么樣的負(fù)載？（注：卷面 80 分，平時(shí)成績(jī) 20 分）一、填空題（ 4 小題，每空 1 分，共 4分）本題得分1. 晶閘管單相橋

16、式整流電路，交流電源為工頻220V（有效值），考慮 2 倍的安全裕量，則晶閘管的額定電壓應(yīng)不小于V 。2. 設(shè) GTO 的電流關(guān)斷增益為 5, 如果該器件要關(guān)斷直流 500A 的電流，關(guān)斷時(shí)門(mén)極負(fù)脈沖電流的峰值應(yīng)不小于A 。.3.IGBT 的開(kāi)啟電壓一般為V 。4. 驅(qū)動(dòng)電路要實(shí)現(xiàn)控制電路與主電路之間的電氣隔離，其中光隔離一般通常采用的元件是。二、選擇題（ 3 小題，每空 1 分，共 6 分）本題得分1. 在電力電子器件中屬于電壓驅(qū)動(dòng)的是,屬于雙極型的是,在可控的器件中，容量最大的是,A. SCRB. GTOC. GTRD. P.MOSFET E. IGBT F. 電力二極管2. 使晶閘管維持

17、導(dǎo)通所必需的最小電流稱(chēng)為。對(duì)同一晶閘管來(lái)說(shuō)，通常擎住電流約為維持電流的。A. 維持電流B. 擎住電流C. 24 倍D. 1/21/43.圖1是的典型驅(qū)動(dòng)電路？A. SCRB. GTOC. GTRD. P.MOSFET+15V+10VC1R4AV 1R2R3V 4V 3V 5C2VD 2R1VD 1VD 3VR5V 2V 6VD 4VS0V圖 1本題得分.三、簡(jiǎn)答題（ 5 小題，每題 3 分，共 15 分）1. 從晶閘管的物理結(jié)構(gòu)角度，回答下列問(wèn)題：1）分析為什么晶閘管一旦觸發(fā)導(dǎo)通之后，就可以自鎖導(dǎo)通，而不再需要觸發(fā)電流？2）為什么晶閘管導(dǎo)通之后，門(mén)極就失去控制作用，不能控制器件關(guān)斷？2. 關(guān)于

18、 SPWM控制技術(shù)，回答下列問(wèn)題：1）什么是異步調(diào)制？2）什么是同步調(diào)制？3）什么是分段同步調(diào)制，與上述兩個(gè)方式相比它有什么優(yōu)點(diǎn)？3. 圖 2 中畫(huà)出了有、無(wú) RCD 緩沖電路時(shí)，晶體管關(guān)斷過(guò)程中的電壓電流變化軌跡。當(dāng)有 RCD 緩沖電路時(shí)，回答下列問(wèn)題：1）晶體管關(guān)斷時(shí)應(yīng)按照那條電壓電流線（工作點(diǎn)軌跡）轉(zhuǎn)移？并說(shuō)明理由。2）在該軌跡線上標(biāo)出工作點(diǎn)轉(zhuǎn)移的方向，并說(shuō)明理由。.iCABDOCuCE圖 24. 關(guān)于單相交流電能變換電路，回答下列問(wèn)題：1）從電路結(jié)構(gòu)方面，比較交流調(diào)功電路與交流調(diào)壓電路的異同之處；2）從控制方式方面，比較交流調(diào)功電路與交流調(diào)壓電路的異同之處；3）說(shuō)明交流調(diào)功電路適用于什

19、么樣的負(fù)載。5. 關(guān)于交交變頻器，回答下列問(wèn)題：1）什么是交交變頻器？2 ）結(jié)合圖 3 所示的單相交交變頻器，說(shuō)明其改變輸出電壓頻率和幅值的方法。PNuoZ圖 3輸出電壓=0平均輸出電壓Puo PP2= 2O本題得分t.圖4-18.四、作圖題（ 4 小題，共 21 分）1. 圖 4 為晶閘管三相橋式整流電路， 輸入為三相工頻電源， 負(fù)載電流連續(xù)， 當(dāng) =/6 時(shí)，回答下列問(wèn)題： （本題 4 分）1 ）在圖 5 中工頻線電壓波形的基礎(chǔ)上，畫(huà)出整流輸出電壓 ud 一個(gè)工頻電周期的波形。2 ）若整流電路采用雙窄脈沖觸發(fā)，在整流輸出電壓波形上方的對(duì)應(yīng)位置，畫(huà)出 VT 1 和 VT 2 的觸發(fā)脈沖（應(yīng)標(biāo)

20、明脈沖所對(duì)應(yīng)的器件號(hào)）。VT1 VT3 VT5uduab uac ubc uba uca ucb uab uacida負(fù)bud載cOVT4 VT6 VT2圖4圖52. 圖 6 為全橋 DC DC 變換器， E200V，EM=80V， R1，L 值極大，采用雙極性 PWM控制，開(kāi)關(guān)周期 Ts=100s，器件 V 1 的導(dǎo)通占空比為 0.75, 回答下列問(wèn)題：（本題4分）1）畫(huà)出一個(gè)開(kāi)關(guān)周期上，器件 V 1 和 V 2 驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形（高電平表示開(kāi)通，低電平表示關(guān)斷），及變換器輸出電壓 uo 的波形。（波形圖時(shí)間軸上應(yīng)有準(zhǔn)確的時(shí)間標(biāo)注）2 ）計(jì)算輸出電壓平均值 Uo圖 6.3. 三相橋式逆變器如圖

21、 7 所示，方波控制方式 （ 180o導(dǎo)電方式）。負(fù)載為三相平衡的純阻性負(fù)載， Y 形連接。在圖 8 中畫(huà)出穩(wěn)態(tài)時(shí)一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)， 下列電壓的波形 （幅值應(yīng)符合圖中的要求）： vUN ',vVN ',vWN ',vVW（本題 5 分）圖 7.vUN Udt02vVNUdt02vWNUdt02vVWUdt02圖 84. 圖 9 所示的單相全橋逆變電路工作于雙極性SPWM 模式。設(shè)載波比N=9 要求：在圖 10 中畫(huà)出 1 個(gè)調(diào)制信號(hào)波周期內(nèi)下列電壓的波形： （本題 8 分）1) V1 的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)波形 ug1（高電平表示開(kāi)通，低電平表示關(guān)斷）2) V2 的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)波形 ug2（高電平表示開(kāi)通，低電平表示關(guān)斷）3) 輸出電壓 uo 的波形。.圖 9uucurOug1ug4ug2ug3uoU d-U dtttt圖 10.五、計(jì)算題（4 小題，共 34 分）本題得分1. 單相橋式整流電路如圖 11 所示，交流電源為工頻 220V, L s0;負(fù)載中 rd =2，L d 值足夠大（使輸出電流平直連續(xù)） ，反電勢(shì) Ed=100V?；卮鹣铝袉?wèn)題：（本題 12 分）1）電路啟動(dòng)時(shí) (負(fù)載電流從零開(kāi)始增加 )，計(jì)算使晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通