電力電子期末試題及答案

1、百度文庫1 .晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？導(dǎo)通后流過晶閘管的電流由什么決定？晶閘管的關(guān)斷條件是什么？如何實現(xiàn)？晶閘管導(dǎo)通與阻斷時其兩端電壓各為多少？解：晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管陽極和陰極之間加正向陽極電壓.門極和陰極之間加適當(dāng)?shù)恼蜿枠O電壓.導(dǎo)通后流過晶閘管的電流由主電路電源電壓和負(fù)載大小決定.晶閘管的關(guān)斷條件是：陽極電流小于維持電流.關(guān)斷晶閘管可以通過降低晶閘管陽極一陰極間電壓或增大主電路中的電阻.晶閘管導(dǎo)通時兩端電壓為通態(tài)平均電壓管壓降,阻斷時兩端電壓由主電路電源電壓決定.2 .調(diào)試圖所示晶閘管電路,在斷開負(fù)載Rd測量輸出電壓Ud是否可調(diào)時,發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)不正常,接上Rd后一切正常,請分析為

2、什么?習(xí)題2圖解：當(dāng)S斷開時,由于電壓表內(nèi)阻很大,即使晶閘管門極加觸發(fā)信號,此時流過晶閘管陽極電流仍小于擎住電流,晶閘管無法導(dǎo)通,電流表上顯示的讀數(shù)只是管子漏電流形成的電阻與電壓表內(nèi)阻的分壓值,所以此讀數(shù)不準(zhǔn).在S合上以后,Rd介入電路,晶閘管能正常導(dǎo)通,電壓表的讀數(shù)才能正確顯示.3.畫出圖1-35所示電路電阻Rd上的電壓波形.圖1-35習(xí)題3圖解:百度文庫4 .說明晶閘管型號KP100-8E代表的意義.解：KP100-8E表示額定電流100A、額定電壓8級800V、通態(tài)平均電壓組別EVUTW普通晶閘管.5 .晶閘管的額定電流和其他電氣設(shè)備的額定電流有什么不同？/解：由于整流設(shè)備的輸出端所接負(fù)

3、載常用平均電流來衡量其性能,所以晶閘管額定電流的標(biāo)定與其他電器設(shè)備不同,采用的是平均電流,而不是有效值,又稱為通態(tài)平均電流.所謂通態(tài)平均電流是指在環(huán)境溫度為40c和規(guī)定的冷卻條件下,晶閘管在導(dǎo)通角不小于170電阻性負(fù)載電路中,當(dāng)不超過額定結(jié)溫且穩(wěn)定時,所允許通過的工頻正弦半波電流的平均值.工工6 .型號為KP1003、維持電流lH=3mA的晶閘管,使用在習(xí)題圖所示的三個電路中是否合理？為什么不考慮電壓、電流裕量？此題給定晶閘管的維持電流lH=3mA,那么擎住電流必然是十幾毫安,而圖中數(shù)據(jù)說明,晶閘管即使被觸發(fā)導(dǎo)通,陽極電流為100V/50KQ=3mA,遠(yuǎn)小于擎住電流,晶閘管不可能導(dǎo)通,故不合理

4、.b圖主要是增強(qiáng)對晶閘管型號的含義及額定電壓、額定電流的理解.本圖所給的晶閘管額定電壓為300A、額定電流100A.圖中數(shù)據(jù)說明,晶閘管可能承受的最大電壓為311V,大于管子的額定電壓,故不合理.c圖主要是增強(qiáng)對晶閘管型號的含義及額定電壓、額定電流的理解.晶閘管可能通過的最大電流有效值為150A,小于晶閘管的額定電流有效值X100=157A,晶閘管可能承受的最大電壓150V,小于晶閘管的額定電壓300V,在不考慮電壓、解：a圖的目的是穩(wěn)固維持電流和擎住電流概念,擎住電流一般為維持電流的數(shù)倍.習(xí)題6圖電流裕量的前提下,可以正常工作,故合理.百度文庫7 .某晶閘管元件測得UDRM=840V,URR

5、M=980V,試確定此晶閘管的額定電壓是多少？解：根據(jù)將UDRM和URRM中的較小值按百位取整后作為該晶閘管的額定值,將兩者較小的840V按教材表12取整得800V,該晶閘管的額定電壓為8級800V.8 .有些晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后,觸發(fā)脈沖結(jié)束時它又關(guān)斷是什么原因？解：晶閘管的陽極加正向電壓,門極加正向觸發(fā)脈沖時：晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通.此后陽極電流逐漸上升到擎住電流后,去掉觸發(fā)脈沖,那么管子繼續(xù)導(dǎo)通,知道電流升到負(fù)載電流后,進(jìn)入正常工作狀態(tài).如果陽極電流還沒有升到擎住電流值就去掉門極脈沖,那么晶閘管就不能繼續(xù)導(dǎo)通而關(guān)斷.9 .雙向晶閘管額定電流的定義和普通晶閘管額定電流的定義有何不同？額定電流為100

6、A的兩只普通晶閘管反并聯(lián)可以用額定電流為多少的雙向晶閘管代替？解：雙向晶閘管的額定電流用有效值表示,而普通晶閘管的額定電流是用平均值表示的.額定電流100A的普通晶閘管,其通過電流的峰值為100Ax兀=314A,那么雙向晶閘管的額定電流為314/j2=222A.10 .雙向晶閘管有哪幾種觸發(fā)方式？一般選用哪幾種？解：雙向晶閘管的觸發(fā)方式有：I+觸發(fā)：T1接正電壓,T2接負(fù)；門極G接正,T2接負(fù).I-觸發(fā)：T1接正,T2接負(fù)；門極G為負(fù),T2接正.出+觸發(fā)T1接負(fù),T2接正,門極G接正,T2接負(fù).m-觸發(fā)T1接負(fù),T2接正；門極G接負(fù),T2接正.一般選用I+和出-.11 .說明圖所示的電路,指出

7、雙向晶閘管的觸發(fā)方式.I71a習(xí)題11圖/解：S置于位置1:雙向晶閘管得不到觸發(fā)信號,不能導(dǎo)通,負(fù)載上無電壓S置于位置2:正半周,雙向晶閘管1+觸發(fā)方式導(dǎo)通.負(fù)半周,由于二極管VD反偏,雙向晶閘管得不到觸發(fā)信號,不能導(dǎo)通,負(fù)載上得到半波整流電壓.百度文庫S置于位置3:正半周,雙向晶閘管I+觸發(fā)方式導(dǎo)通.負(fù)半周,雙向晶閘管出-觸發(fā)方式導(dǎo)通,負(fù)載上得到近似單相交流電壓.同？解：可關(guān)斷晶閘管GTO的主要參數(shù)有：斷態(tài)重復(fù)峰值電壓、斷態(tài)不娼婦峰值電壓、反向重復(fù)峰值電壓和反向不重復(fù)峰值電壓、開通時間、關(guān)斷時間等,這些參數(shù)定義與普通晶閘管相同.與普通晶閘管不同的是：(1)最大可關(guān)斷陽極電流IATO.也是標(biāo)稱

8、GTO額定電流的參數(shù).與普通晶閘管的額定電流不同.(2)電流關(guān)斷增益加.定義為off-1GM1 3)維持電流與擎住電流.GTO的維持電流和擎住電流的含義和普通晶閘管的含義基本相同.但是,由于GTO的多元集成結(jié)構(gòu),使得每個GTO遠(yuǎn)的維持電流和擎住電流不可能完全相同.因此把陽極電流減小到開始出現(xiàn)某些GTO元不能再維持導(dǎo)通時的值稱為整個GTO的維持電流；而規(guī)定所有GTO元都到達(dá)其擎住電流的陽極電流為GTO的擎住電流.13.名詞解釋/限制角(移相角)導(dǎo)通角移相移相范圍/限制角：限制角也叫觸發(fā)角或觸發(fā)延遲角,是指晶閘管從承受正向電壓開始到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)之間的電角度.導(dǎo)通角e:是指晶閘管在一周期內(nèi)處于導(dǎo)通的

9、電角度./移相：是指改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻,即改變限制角/的大小.移相范圍：是指一個周期內(nèi)觸發(fā)脈沖的移動范圍,它決定了輸出電壓的變化范圍.14.有一單相半波可控整流電路,帶電阻性負(fù)載Rd=10Q,交流電源直接從220V電網(wǎng)獲得,試求:百度文庫(1)輸出電壓平均值Ud的調(diào)節(jié)范圍；(2)計算晶閘管電壓與電流并選擇晶閘管.解：(1)輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍：099V(2)KP20-715.單相半波整流電路如門極不加觸發(fā)脈沖；晶閘管內(nèi)部短路；晶閘管內(nèi)部斷開,試分析上述3種情況下晶閘管兩端電壓和負(fù)載兩端電壓波形.解：(1)晶閘管門極不加觸發(fā)脈沖,即晶閘管呈阻斷狀態(tài),可視作開路,所以輸出電壓和晶閘管兩端電壓波形

10、如習(xí)題圖15(a)所示./(2)晶閘管內(nèi)部短路,顯然晶閘管兩端電壓為零,此時輸出電壓和晶閘管兩端電壓波形如習(xí)題15圖b)所示.T|O3.16.畫出單相半波可控整流電路,當(dāng)1)電阻性負(fù)載.2)大電感負(fù)載不接續(xù)流二極管.3)大電感負(fù)載接續(xù)流二極管.解：(1)波形如圖,_Ke,3習(xí)題15圖=60.時,以卜二種情況的Ud、iT及UT的波形.(3)晶閘管內(nèi)部開路,輸出電壓和晶閘管兩端電壓波形如習(xí)題15(c)所示.百度文庫(a)電阻性負(fù)載波形圖17 .中小型發(fā)電機(jī)采用的單相半波晶閘管自鼓勵磁電路如圖,L為勵磁電感,發(fā)電機(jī)滿載時相電壓為220V,要求勵磁電壓為40V,勵磁繞組內(nèi)阻為2Q,電感為,試求滿足勵磁

11、要求時,晶閘管的導(dǎo)通角及流過晶閘管與續(xù)流二極管的電流平均值和有效值.習(xí)題17圖解：1)先求限制角百度文庫240cos.10.1920.45220=1019r=180-101=79D=180+101=281Ud0.45U21cos由于 3Ld=2兀fLd=2XX50X=Q,所以為大電感負(fù)載,各電量分別計算如下IdUd40d20ARd21dT180360Id寸2044A180,360Id9.4A1dD180360Id1801012015.6A360180360Id17.6A2)UTM2U2311VUDM.2U2311V3選擇晶閘管和續(xù)流二極管得型號Urn(23)UTM(2-3)311V622933

12、V1T(AV)IT9.4(1.5-2)(1.5-2)A9-12A1.571.57取Urn=700V,IT(AV)=10A;選擇晶閘管型號為KP107.UDn(2-3)UDM(2-3)311V622933VID17.6ID(AV)(1.52)石(1.52)許A16.8-22A取UDn=700V,ID(AV)=20A;選擇晶閘管型號為ZP20-7.4是續(xù)流二極管開路造成的.由于發(fā)電機(jī)勵磁線圈為大電感負(fù)載,所以輸出電壓Ud始終為零或電壓很低.18 .某電阻性負(fù)載要求024V直流電壓,最大負(fù)載電流Id=30A,如用220V交流直接供電與用變壓器降壓到60V供電,都采用單相半波整流電路,是否都能滿足要求

13、？試比較兩種供電方案所選晶閘管的導(dǎo)通角、額定電壓、額定電流值以及電源和變壓器二次側(cè)的功率因數(shù)和對電源的容量的要求有何不同、兩種方案哪種更合理考慮2倍裕量？解：1采用220V電源直接供電,當(dāng)=0時Ud0=99V/采用整流變壓器降至60V供電,當(dāng)=0.時Ud0=27V所以只要適當(dāng)調(diào)節(jié)角,上述兩種方案均滿足輸出024V直流電壓的要求.1cos2采用220V電源直流供電,由于Ud0.45U22,其中在輸出最大時,U2=220V,Ud=24V,那么計算得=121,6T=180121=59晶閘管承受的最大電壓為UTM=v12U2=311V考慮2倍裕量,晶閘管額定電壓UTn=2UTM=622V流過晶閘管的電

14、流有效值是IT=上一sin2,其中,Rd2九4冗那么IT=84AI.842考慮2倍裕量,那么晶閘管額定電流應(yīng)為TTAV工二107A1.571.57因此,所選晶閘管的額定電壓要大于622V,額定電流要大于107A.電源提供的有功功率百度文庫RdUd24Id300.8PI2Rd8420.85644.8W百度文庫電源的視在功率：SU2I2U2I2208418.48W,、一,一皿P電源側(cè)功率因數(shù)：cos0.305S(3)采用整流變壓器降至60V供電,U2=60V,Ud=24V,由Ud1cos0.45U22計算得=39,底=18039=141晶閘管承受的最大電壓為UTM=-y：2U2=考慮2倍裕量,晶閘

15、管額定電壓UTn=2UTM=流過晶閘管的電流有效值是I7tsin251.4A考慮2倍裕量,那么晶閘管額定電流應(yīng)為TT(AV)IT1.5751.421.5765.5A因此,所選晶閘管的額定電壓要大于,額定電流要大于65.5A.電源提供的有功功率:PI2Rd51.420.82113.6W電源的視在功率：SU2I2U2I6051.43.08W電源側(cè)功率因數(shù)：cosPP0.685S通過以上計算可以看出,增加了變壓器后,使整流電路的限制角減小,所選晶閘管的額定電壓、額定電流都減小,而且對電源容量的要求減小,功率因數(shù)提升.所以,采用整流變壓器降壓的方案更合理.33.單相交流調(diào)壓電路如圖,U2=220V,L

16、=,R=1,試求:1)限制角a a的移相范圍.2)3)負(fù)載電流最大有效值.最大輸出功率和功率因數(shù).百度文庫電力晶體管GTR;可關(guān)斷晶閘管GTO;功率場效應(yīng)晶體管MOSFET;絕緣柵雙極型晶體管IGBT:IGBT是MOSFET和GTR的復(fù)合管.2、晶閘管對觸發(fā)脈沖的要求是要有足夠的驅(qū)動功率、觸發(fā)脈沖前沿要陡幅值要高和觸發(fā)脈沖要與晶閘管陽極電壓同步.3、多個晶閘管相并聯(lián)時必須考慮均流的問題,解決的方法是用專用均流電抗器.X4、在電流型逆變器中,輸出電壓波形為正弦波,輸出電流波形為方波.5、型號為KS100-8的元件表示雙向品閘管晶閘管、它的額定電壓為800V伏、額定有效電流為100A./6、180

17、.導(dǎo)電型三相橋式逆變電路,晶閘管換相是在同一橋臂t的上、下二個元件之間進(jìn)行；而120o導(dǎo)電型三相橋式逆變電路,/晶閘管換相是在不同橋臂上的元件之間進(jìn)行的.7、當(dāng)溫度降低時,品閘管的觸發(fā)電流會、增加、正反向漏電流會下降,:當(dāng)溫度升高時,晶閘管的觸發(fā)電流會下降、正反向漏電流會增加10百度文庫4!工JI/習(xí)題34圖解：1)單相交流調(diào)壓電感性負(fù)載時,限制角的移相范圍是L2505.516arctanarctanR1所以限制角a的移相范圍是60兀./2)因=時,電流為連續(xù)狀態(tài),此時負(fù)載電流最大.IU2220VZJ1(1.732)23)最大功率PU21cosU2Icos(220110coscoscos601

18、、請在正確的空格內(nèi)標(biāo)出下面元件的簡稱：110Acos600.560)W12.1kW2、由晶閘管構(gòu)成的逆變器換流方式有負(fù)載換流和強(qiáng)迫脈沖換流.3、 按逆變后能量饋送去向不同來分類,電力電子元件構(gòu)成的逆變器可分為有源逆變器與無源逆變器兩大類.4、有一品閘管的型號為KK2009,請說明KK快速晶閘管；200表示表示200A,9表示900V.5、 單結(jié)晶體管產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖是尖脈沖脈沖:主要用于驅(qū)動小功率的晶閘管；鋸齒波同步觸發(fā)電路產(chǎn)生的脈沖為強(qiáng)觸發(fā)脈沖脈沖;可以觸發(fā)大功率的品閘管.吐乙涵1、普通晶閘管的圖形符號是,三個電極分別是陽極A陰極K和門極G晶閘管的導(dǎo)通條件是陽極加正電壓,陰極接負(fù)電壓,門極接正

19、向電壓形成了足夠門極電流時品閘管導(dǎo)通；關(guān)斷條件是當(dāng)山閘管陽極電流小于維持電流IH時,導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷.4、變流電路的換流方式有器件換流、電網(wǎng)換流、負(fù)載換流、強(qiáng)迫換流等四種.5、提升變流置的功率因數(shù)的常用方法有減小觸發(fā)角、增加整流相數(shù)、采用多組變流裝置串聯(lián)供電、設(shè)置補(bǔ)償電容.7、在電力晶閘管電路中,常用的過電流保護(hù)有快速熔斷器：電路串電抗器；過流時快速移相；和直流快速開關(guān)等幾種.8、晶閘管的換相重疊角與電路的觸發(fā)角a、變壓器漏抗XB、平均電流Id、電源相電壓U等參數(shù)有關(guān).2、單相全波可控整流電路中,品閘管承受的最大反向電壓為2v2U2 2.三相半波可控整流電路中,品閘管承受的最大反向電壓為AU2

20、 2.電源相電壓為U23、要使三相全控橋式整流電路正常工作,對晶閘管觸發(fā)方法有兩種,一是用于60o小于120o的寬脈沖觸發(fā);二是用脈沖前沿相差60o的雙窄脈沖觸發(fā).Z4、在同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路中,鋸齒波底寬可達(dá)240o度;實際移相11百度文庫才能達(dá)0o-180o度.6、軟開關(guān)電路種類很多,大致可分成零電壓電路、零電流電路兩大類.8、 逆變器環(huán)流指的是只流經(jīng)兩組反并聯(lián)的逆變橋、而不流經(jīng)負(fù)載的電流,環(huán)流可在電路中加采用串聯(lián)電抗器來限制.10、絕緣柵雙極型晶體管是以電力場效應(yīng)晶體管柵極為柵極作為柵極,以以電力晶體管集電極和發(fā)射極作為發(fā)射極與集電極復(fù)合而成.B/公日豐?日,工、1、晶閘管的圖形符

21、號是-,三個電極分別是陽極A、陰極K、和口/Jr極G,雙向晶閘管的圖形符號是,它的三個極分是第一陽極T1、第二陽極T2、和門極G.4、從品閘管開始承受正向電壓起到晶閘管導(dǎo)通之間的電角度稱為角,用a表小o5、同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路鋸齒波底寬可達(dá)240o度:正弦波觸發(fā)電路的理想移相范圍可達(dá)1800度,實際移相范圍只有150006、 一般操作過電壓都是瞬時引起的尖峰電壓,經(jīng)常使用的保護(hù)方法是阻容保護(hù)而對于能量較大的過電壓,還需要設(shè)置非線性電阻保護(hù),目前常用的方法有壓敏電阻和硒堆.7、交流零觸發(fā)開關(guān)電路就是利用過零觸發(fā)方式來限制晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷的.二、判斷題對,、錯X2、在用兩組反并聯(lián)晶閘管的可逆

22、系統(tǒng),使直流電動機(jī)實現(xiàn)四象限運(yùn)行時,其中一組逆變器工作在整流狀態(tài),那么另一組就工作在逆變狀態(tài).X X3、品閘管串聯(lián)使用時,必須注意均流問題.X/5、并聯(lián)諧振逆變器必須是略呈電容性電路., ,/ /6、給晶閘管加上正向陽極電壓它就會導(dǎo)通.X X7、有源逆變指的是把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能送給負(fù)載.X X10、變頻調(diào)速實際上是改變電動機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁場的速度到達(dá)改變輸出轉(zhuǎn)速的目的.12百度文庫1、兩個以上品閘管串聯(lián)使用,是為了解決自身額定電壓偏低,不能勝用電路電壓要求,而采取的一種解決方法,但必須采取均壓舉措.V V2、逆變失敗,是因主電路元件出現(xiàn)損壞,觸發(fā)脈沖喪失,電源缺相,或是逆變角太小造成的.V V

23、/3、變流裝置其功率因數(shù)的上下與電路負(fù)載阻抗的性質(zhì),無直接關(guān)系.V V4、并聯(lián)與串聯(lián)諧振式逆變器屬于負(fù)載換流方式,無需專門換流關(guān)斷電路., ,/5、觸發(fā)普通晶閘管的觸發(fā)脈沖,也能觸發(fā)可關(guān)斷晶閘管. X X6、三相半波可控整流電路,不需要用大于60o小于120o的寬脈沖觸發(fā),也不需要相隔60o的雙脈沖觸發(fā),只用符合要求的相隔120o的三組脈沖觸發(fā)就能正常工作.,7、變頻調(diào)速裝置是屬于無源逆變的范疇.,8、有源逆變裝置是把逆變后的交流能量送回電網(wǎng).V V9、雙向品閘管額定電流的定義,與普通品閘管的定義相同.V V10、用穩(wěn)壓管削波的梯形波給單結(jié)晶體管自激振蕩電路供電,目的是為了使觸發(fā)脈沖與晶閘管主電路實現(xiàn)同步.X X1、半控橋整流電路,大電感負(fù)載不加續(xù)流二極管,電路出故障時可能會出現(xiàn)失控現(xiàn)象.,.3、1 1 晶閘管并聯(lián)使用時,必須注意均壓問題.乂4、無源逆變指的是不需要逆變電源的逆變電路.X X6、直流斬波電路只能實現(xiàn)降低輸出直流電壓的作用X X7、無源逆變指的是把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能回送給電網(wǎng).X X/ /8、在三相半波可控整流電路中,品閘管承受的最大反壓為近倍相電壓U20 x x/9、三相全控橋整流電路中,輸出電壓的脈動頻率為150Hz.X X4、逆變角太小會造成逆變失敗.,/5、設(shè)置補(bǔ)償電容可以提升變流裝置的功率因數(shù)./,8、在單相全控橋電路中,品閘管的額定電壓應(yīng)取U20