電力電子技術(shù)期末復(fù)習(xí)題及其答案

1、精品資料推薦14第一章復(fù)習(xí)題1. 使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？ 答：當(dāng)晶閘管承受正向電壓時(shí)，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能導(dǎo)通。2維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？答：( 1)維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流，即維持電流。( 2)若要使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷， 只能利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電 流降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。3. GT 0和普通晶閘管同為 PNPN吉構(gòu)，為什么 GTO能夠自關(guān)斷，而普通晶閘管不能？答：(1) GTO在設(shè)計(jì)時(shí)，a2較大，這樣晶體管 v2控制靈敏，易

2、于 GTO關(guān)斷；(2) GTO導(dǎo)通時(shí)a1+a2的更接近于1,普通晶閘管a1+a2 1.5，而GTO則為約等于1.05 , GTO勺飽和程度不深，接近于臨界飽和，這樣為門極控制提供了有利條件；(3) 多元集成結(jié)構(gòu)每個(gè) GTO元陰極面積很小，門極和陰極間的距離大為縮短，使得p2 極區(qū)所謂的橫向電阻很小,從而使從門極抽出較大的電流成為可能。4. 如何防止電力 MOSFE因靜電感應(yīng)引起的損壞？答：( 1)一般在不用時(shí)將其三個(gè)電極短接；( 2)裝配時(shí)人體,工作臺(tái),電烙鐵必須接地,測(cè)試時(shí)所有儀器外殼必須接地；( 3)電路中,柵,源極間常并聯(lián)齊納二極管以防止電壓過高。( 4)漏,源極間也要采取緩沖電路等措施

3、吸收過電壓。5GBT,GTR,GTO和電力MOSFET勺驅(qū)動(dòng)電路各有什么特點(diǎn)？答: IGBT驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是： 驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸出電阻，IGBT是電壓驅(qū)動(dòng)型器件，IGBT 的驅(qū)動(dòng)多采用專用的混合集成驅(qū)動(dòng)器。GTR 驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)電流有足夠陡的前沿,并有一定的過沖, 這樣可加速開通過程, 減小開通損耗, 關(guān)斷時(shí), 驅(qū)動(dòng)電路能提供幅值足夠大的反向基極驅(qū)動(dòng) 電流,并加反偏截止電壓,以加速關(guān)斷速度。GTO驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：GTO要求其驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)電流的前沿應(yīng)有足夠的幅值和陡 度,且一般需要在整個(gè)導(dǎo)通期間施加正門極電流, 關(guān)斷需施加負(fù)門極電流, 幅值和陡度要求 更高,其驅(qū)

4、動(dòng)電路通常包括開通驅(qū)動(dòng)電路,關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路和門極反偏電路三部分。電力MOSFE驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)：要求驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸入電阻，驅(qū)動(dòng)功率小且電路簡單。6. 全控型器件的緩沖電路的主要作用是什么？試分析RCD緩沖電路中各元件的作用。du/dt 或過電流和 di/dt ,答：全控型器件緩沖電路的主要作用是抑制器件的內(nèi)因過電壓,減小器件的開關(guān)損耗。RCD緩沖電路中，各元件的作用是：開通時(shí)，Cs經(jīng)Rs放電，Rs起到限制放電電流的作用；關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流經(jīng) VDs從Cs分流，使du/dt減小，抑制過電壓。7. 試說明IGBT,GTR,GTO和電力 MOSFE各自的優(yōu)缺點(diǎn)。常卩1憂點(diǎn)ICJ&T開黃速度高幵關(guān)損耗

5、小，具有 剋毗沖電泣沖擊的能力.通態(tài) 阪馨校饑輸人囲抗籟為電壓 崩動(dòng)團(tuán)動(dòng)功舉小開黃邃度低丁電力MOSFEE屯冠電斷釋就肛繪GTOtiTH超唯高啓就犬片英特性 血流絵力蠱*誼和壓降低幵關(guān)煌2饑為電藏郭1嬖初用挙L JW|2路復(fù)GTO電卜電濟(jì)萍W:大過出J X h鍥場(chǎng)樂具有電導(dǎo)謂制SS屁 英通班能力狠歯電逢飛商喟著很小,關(guān)ftn円n 磺負(fù)尬沖電流人川咲堆噬饑 皐動(dòng)功率大極動(dòng)電路氮雜開咚力MOSFET1卄 和建度快輸入陰擾融熱穩(wěn) 定性SLMflf堂4功辭小*卵 動(dòng)業(yè)曙閤單柞頻卒1W 不存 生二1*占穿站題電擁零恒小站壓虹l n HJa n門功出Mdi止iokw tfi屯 力電子皺眉（第7題答案）1請(qǐng)

6、在正確的空格內(nèi)標(biāo)出下面元件的簡稱：電力晶體管GTR ;可關(guān)斷晶閘管 GTO ；功率場(chǎng)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(duì)觸發(fā)脈沖的要求是要有足夠的驅(qū)動(dòng)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(gè)晶閘管相并聯(lián)時(shí)必須考慮均流 的問題，解決的方法是串專用均流電抗器。4、 在電力晶閘管電路中， 常用的過電流保護(hù)措施有快速熔斷器、串進(jìn)線電抗器、接入直流快速開關(guān) 、過電流繼電器。（寫出四種即可）5、晶閘管是硅晶體閘流管的簡稱，常用的有普通晶閘管與門極可斷晶閘管。6、 電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀

7、態(tài)。7、 為了保證晶閘管可靠與迅速地關(guān)斷，通常在管子陽極電壓降為 0之后，加一段時(shí)間反向電壓。2-3倍，使其有一定的電壓裕量。8、選用晶閘管的額定電壓值應(yīng)比實(shí)際工作時(shí)的最大電壓大1.5-2 倍。9、選用晶閘管的額定電流時(shí)，根據(jù)實(shí)際最大電流計(jì)算后至少還要乘以10、在螺栓式晶閘管上有螺栓的一端是陽極利用外加電壓和1+ 、I-III + 、丁2_和門極G_；雙向晶閘管的的觸發(fā)方式有11、普通晶閘管的圖形符號(hào)是：三個(gè)電極分別是陽極 A陰極K和門極G晶閘管的導(dǎo)通條件是承受正向電壓，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下，關(guān)斷條件 外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值一下。III .。15、一般操作過

8、電壓都是瞬時(shí)引起的尖峰電壓，經(jīng)常使用的保護(hù)方法是 RC過電壓抑制電路而對(duì)于能量較大的過電壓還需要設(shè)置非線性電阻保護(hù)，目前常用的方法有雪崩二極管和金_氧化物壓敏電阻 。16、 在電力晶閘管電路中， 常用的過電流保護(hù)措施有快速熔斷器、串進(jìn)線電抗器、 接 入直流快速開關(guān) 、過電流繼電器。（寫出四種即可）17、 給晶閘管陽極加上一定的正向電壓在門極加上正向電壓，并形成足夠的門極電流,晶體管才能導(dǎo)通。18、對(duì)變流電路實(shí)施過電壓保護(hù)時(shí)，過電壓保護(hù)用到的主要原件有：電阻、電感。第二章復(fù)習(xí)題汕酣檢鋰就如!訓(xùn)I詡齟霸嫌劇m凱刑孫MlildIvnWSBlUA IdTfflnUd* Id、MT和VT分別如下Ud=Z

9、34U2cosff =234 XI OftX cos 60=I17(VId=Ud/R=U7/5=23.4(A)1飢丁 二RW二2343二1、雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有何主要不同？答：雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比，在采用相同晶閘管的條件下，雙反星形電路的輸出電流可大一倍。2、指出造成逆變失敗的幾種主要原因？答：（1）觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶體管分配脈沖，如脈沖丟失、脈 沖延時(shí)等，致使晶閘管不能正常換相，使交流電源電壓和直流電動(dòng)勢(shì)順向串聯(lián)，形成短路。（2）晶閘管發(fā)生故障，在應(yīng)該阻斷期間，器件失去阻斷能力，或在應(yīng)該導(dǎo)通期間，器 件不能導(dǎo)通，造

10、成逆變失敗。（3） 在逆變工作時(shí)，交流電源發(fā)生缺相或突然消失，由于直流電動(dòng)勢(shì) Em的存在，晶閘 管仍可導(dǎo)通，此時(shí)交流器的交流側(cè)由于失去了同直流電動(dòng)勢(shì)極性相反的交流電壓，因此直流 電動(dòng)勢(shì)將通過晶閘管使電路短路。(4) 換相的裕量角不足，引起換相失敗，應(yīng)考慮變壓器漏抗引起重疊角對(duì)逆變電路換 相的影響。3、實(shí)現(xiàn)有源逆變必須滿足哪兩個(gè)必不可少的條件？答：(1)要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流 側(cè)的平均電壓。(2)要求晶閘管的控制角 an /2，使Ud為負(fù)值。4、晶閘管觸發(fā)的觸發(fā)脈沖需要滿足哪幾項(xiàng)基本要求？答：、A：觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的功率。B:觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度

11、，脈沖前沿盡可能陡，使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽極電流 能迅速上升超過掣住電流而維持導(dǎo)通。C:觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。5、實(shí)現(xiàn)正確觸發(fā)的同步定相的方法步驟有哪些？答：A根據(jù)不同觸發(fā)電路與脈沖移相范圍的要求，確定同步信號(hào)電壓us與對(duì)應(yīng)晶閘管陽極電壓之間的相位關(guān)系。B :根據(jù)整流變壓器 TS的接法與鐘點(diǎn)數(shù)，以電網(wǎng)某線電壓作參考矢量，畫出整流變壓 器二次側(cè)也就是晶閘管陽極電壓的矢量。再根據(jù)A確定同步信號(hào)Us與晶閘管陽極電壓的相位關(guān)系，畫出對(duì)應(yīng)的同步相電壓矢量和同步線電壓的矢量。C :根據(jù)同步變壓器二次線電壓矢量位置，定出同步變壓器TS的鐘點(diǎn)數(shù)和接法。只需把同步變壓

12、器二次電壓 Usu、Usv、Usw分別接到VT1,VT3,VT5管的觸發(fā)電路；Us(-U)、Us(-v)、 Us(-w)分別接到VT4 VT6、VT2的觸發(fā)電路，與主電路的各個(gè)符號(hào)完全對(duì)應(yīng)，即能保證觸發(fā)脈沖與主電路同步。6、單相橋式半控整流電路，電阻性負(fù)載。當(dāng)控制角a =90o時(shí)，畫出：負(fù)載電壓 Ud、晶閘管VT1電壓Uvti、整流二極管 VD2電壓Uvd2,在一周期內(nèi)的電壓波 形圖趴7、晶閘管對(duì)觸發(fā)電路有哪些要求?I眼、觸戻電略必須有足夠的輸出功率： 氐融發(fā)脈沖必須G i :回路電泅電壓怎持同步；U制股脈沖要冇一定的磋度，H脈沖前沿要陡D.融發(fā)麻沖的協(xié)棚范圈應(yīng)能滿足i一電路的要求匸8、三相半

13、波整流電路，將整流變壓器的二次繞組均分為兩段，每段的電動(dòng)勢(shì)相同，接成兩 折接法，其分段布置及矢量圖如圖所示，問變壓器鐵心是否被直流磁化，為什么？解：三相半波可控整流電路，當(dāng)變壓器二次繞組分成兩組，按本題圖示曲折接線，及矢量 圖所示。變壓器二次繞組中，同一相的兩個(gè)繞阻的電流，方向相反大小相等，因而形成的磁通，方向也相反、磁通量大小也會(huì)相等。這樣變壓器鐵心中就不會(huì)存在直流磁通，自然就不會(huì)被直流磁化了。9、什么是逆變失敗？逆變失敗后有什么后果？形成的原因是什么？解：逆變失敗指的是：逆變過程中因某種原因使換流失敗，該關(guān)斷的器件末關(guān)斷，該導(dǎo)通的器件末導(dǎo)通。從而使逆變橋進(jìn)入整流狀態(tài)，造成兩電源順向聯(lián)接，形

14、成短路。逆變失敗后果是嚴(yán)重的，會(huì)在逆變橋與逆變電源之間產(chǎn)生強(qiáng)大的環(huán)流，損壞開關(guān)器件。產(chǎn)生逆變失敗的原因：一是逆變角太??；二是出現(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失；三是主電路器件損壞；四是電源缺相等。10、實(shí)現(xiàn)有源逆變必須滿足哪些必不可少的條件？ (6分)答1、實(shí)現(xiàn)有源逆變必須外接一直流電源，其方向與晶閘管電流方向相同，其數(shù)值要稍大于逆變橋電壓，才能提供逆變能量。另外變流器必須工作在B900)區(qū)域，使Ud m1所以輸出電流連續(xù)。此時(shí)輸出平均電壓為U =如 E = 1004 5 =25(V)T 20輸出平均電流為IoUo- Em = 2510 =30(A)R0.5輸出電流的最大和最小值瞬時(shí)值分別為I max：/0.0

15、0251 e1 e0010.1 =30.19(A)0.5當(dāng) ton=3 (1 Sap =0.0015由于“0.015e 1 = e0.01e 1 e0.0025e 1001Te10.1100=29.81(A)0.5時(shí)，采用同樣的方法可以得出:-=0.149 m1所以輸出電流仍然連續(xù)。此時(shí)輸出電壓、電流的平均值以及輸出電流最大、最小瞬時(shí)值分別為:U=汁詈計(jì)IoUo-Em 15 10R0.5=1O(A)I max=1 e 0.0015 0.011 e0.1=10.13(A)0.5I min =0.0015e 1e 10.1=9.873(A)0.5El iton U o E I itofft ont

16、offTtoff化簡得:toff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、 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。2、 180導(dǎo)電型三相橋式逆變電路，晶閘管換相是在同一橋臂上的上、下二個(gè)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。3、 在有環(huán)流逆變系統(tǒng)中，環(huán)流指的是只流經(jīng)逆變電源、逆變橋 而不流經(jīng) 負(fù)載 的電流。環(huán)流可在電路中加電抗器來限制。為了減小環(huán)流一般米控用控制角 a大于 3的工作方式。4、 通常變流電路實(shí)現(xiàn)換流的方式有 器件換流，電網(wǎng)換流，負(fù)載換流，強(qiáng) 迫換流，四種。5、 在有環(huán)流

17、逆變系統(tǒng)中，環(huán)流指的是只流經(jīng) 逆變電源、 而不流經(jīng) 負(fù)載 的電流。環(huán)流可在電路中加 電抗器來限制。為了減小環(huán)流一般米控用控制角a 大于 3的工作方式。6、 變頻電路常用的換流方式有負(fù)載諧振換流、脈沖（強(qiáng)迫）換流 兩種。7、 逆變器按直流側(cè)提供的電源的性質(zhì)來分，可分為 型逆變器和型逆變器。電壓型逆變器直流側(cè)是電壓源，通常由可控整流輸出在最靠近逆變橋側(cè)用器進(jìn)行濾波，電壓型三相橋式逆變電路的換流是在橋路的 原件之間換流，每只晶閘管導(dǎo)電的角 度是度；而電流型逆變器直流側(cè)是電流源，由可控整流輸出在最靠近逆變橋側(cè)是由濾波，電流型三相橋式逆變電路換流是在原件之間換流，每次晶閘管導(dǎo)電的角 度是度。8、PWM脈

18、寬調(diào)制型變頻電路的基本原理：對(duì)逆變電路中開關(guān)器件的通斷進(jìn)行有規(guī)律的調(diào)劑，使輸出端得到脈沖來等效正弦波。9、 直流斬波電路在改變負(fù)載的直流電壓時(shí)，常用控制方式有、兩種，一是異步調(diào)制法；二是同步調(diào)制法。通常異步調(diào)制法是保持載波頻率不變，信號(hào)頻率根據(jù)需要而改變時(shí)， 載波比是變化的。優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)頻率較低時(shí)載波比較大，一周期內(nèi)脈沖 數(shù)較多，輸出較接近正弦波。缺點(diǎn)是：正負(fù)半周脈沖數(shù)不相等，對(duì)稱性差。因此，希望采用較高的載波頻率，以克服在信號(hào)頻率較高時(shí)仍能保持較大的載波比。同步調(diào)制時(shí)，保持載波比為常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步變化。優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)波一周內(nèi)輸出的脈沖數(shù)是固定的，脈沖相位也是固定的， 對(duì)稱性好。缺點(diǎn)是：當(dāng)逆變頻率較低時(shí)，載波頻率也很低， 造成調(diào)制諧波不易濾除；逆變頻率較高時(shí)，調(diào)制載波頻率也過高，使開關(guān)器件的開關(guān)頻率過 高而難以承受。15、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？（ 7分）電壓型逆變器當(dāng)交流側(cè)為阻感性負(fù)載時(shí)，需要向電源反饋無功功率。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，逆變橋各臂開關(guān)器件都反并聯(lián)了反饋二極管。而對(duì)電流型逆變器來說，當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)，也需要提供無功能量反饋，但直流側(cè)電 感起緩沖無功能量的作用，因反饋無功能量時(shí)， 直流電流并不反向，因此不必象電壓型逆變器那樣要給