電力電子技術試題(二)

1、第1 頁（共8頁）試題：電力電子技術班號:電力電子技術試題（A）班號學號姓名題 號-一一-二二-三四五、 六平時 成績總分分 數評卷人本題得分注：卷面85分，平時成績15分、回答下列問題1、下列器件的分類表中，將符合每一類別的全部選項添入表中。（8分）器件類別屬于該類別的器件全控型雙極型器件全控型復合型器件電壓驅動型器件電流驅動型器件選項：（根據選項填空時，只需寫選項的代號，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“2” ，不正確的打“X”0 （6分）（1）某晶閘管，若其斷態(tài)重復峰值電

2、壓為500V,反向重復峰值電壓700V,則該晶姓名:（2）對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，“阻感一一反電勢” 負載，已知60°，U2 100V，E 50V，電路處于可逆變狀態(tài)。（）3、畫出全控型器件RCD關斷緩沖電路，并分析緩沖電路中各元件作用。（6分）第2 頁（共8 頁）試 題： 電力電子技術班號：姓名：二、對于三相全控橋式變流電路,在不同的負載形式和控制要求下，本題得分回答下列問題。1、畫出該電路帶“阻感一一-反電勢”負載，并工作于整流方式時的電路圖（要標明反電勢極性）。（

3、5 分）2、當該電路工作于整流狀態(tài)時,UaUbUc設觸發(fā)角60。且負載電流連續(xù)，請在圖中畫出此時整流器輸出電壓Ud和晶閘管電流ivTi在0Ud2Ud一個周期內的波形。（5分）yV/八- $r *、F 、/I > Uab Uac UbcUba Uca Ucb UabK X廠;乂，*、-人'J:耳/ /A37f Ii VT1 /“% A 人 '；、'J八/J八.八_ JA3、設該電路為大電感負載且工作于整流狀態(tài),U2100V，負載中 E=47VR 5 ,當60°時，試計算整流輸出平均電壓Ud、負載電流Id和晶閘管電流平均值IdVT 。（ 5分）第3頁（共8

4、頁）試題：電力電子技術班號：姓名：三、H型單極同頻模式PWM勺功率轉換電路如下圖（a）所示。它由四個本題得分大功率IGBT和四個續(xù)流二極管組成。當控制指令Ui 0時，Vi和V2工作 在交替開關狀態(tài)，V3截止關斷，V4飽和導通。設該電路工作在輕載情 況下（Ua Em ），V1、V2、V3和V4的柵極激勵電壓如圖（b）所示。1、試畫出電機電樞電壓Ua和電樞電流ia波形圖（可直接畫在圖（b）上）。（7分）2、分析一個PWMB期內直流電機的工作狀態(tài)，并畫出相應的等效電路圖，標明電流 方向。圖中，La為電機繞組電感，Ra為電樞電阻，Em為直流電機反電勢。（8分）第4 頁（共8 頁）試題：電力電子技術班號

5、：姓名：tt第5 頁（共8 頁）試題：電力電子技術班號:姓名:四、由兩只反并聯(lián)晶閘管組成的交流調壓電路如下圖 （a）所 本題得分示，負載為阻感性負載（阻抗角為©），當輸入信號Ui為圖（b）所示信號時，在圖（d）和（e）中畫出交流調壓電路中uo和io的波形圖。（10 分）VT,* I i圖（a）X!1圖（b）7i/cot圖!1 11 1L!JOi!1 111an圖(c-2)(c-1)I I IN1圖cotcot試題：電力電子技術班號：第6姓名：頁（共8頁）五、回答下列問題本題得分1、換流方式有哪幾種？各有什么特點？（3分）2、無源逆變電路和有源逆變電路有何不同？ （3分）3、逆變電路多

6、重化的目的是什么？如何實現(xiàn)？串聯(lián)多重和并聯(lián)多重逆變電路各用于 什么場合？ （ 4分）本題得分六、解答下列問題1、什么是異步調制？什么是同步調制?二者各有何特點？ （ 5分）2、什么是SPWM勺自然采樣法和規(guī)則采樣法？設正弦調制信號波為ur asin rt，和脈0 a 1，r為正弦信號波角頻率。根據下圖利用規(guī)則采樣法求出脈沖寬度沖兩邊的間隙寬度。圖中Tc為采樣周期，三角載波Uc幅值為1。（10分）第7頁（共8頁）試題：電力電子技術班號：姓名：T（注：卷面80分，平時成績20分）、填空題（11小題，每空0.5分，共22 分）1、電力電子學是由交叉而形成的邊緣學科。本題得分2、按照電力電子器件能夠被

7、控制電路信號所控制的程度，可以將電力電子器件分為以下三類；1）件，這類器件主要是指2）的電力電子器件被稱為半控型器 及其大部分派生器件。的電力電子器件被稱為全控型器件，這類器件品種很多，目前常用的有 和3）如的電力電子器件被稱為不可控器件,3、根據下面列出的電力電子器件參數的定義，在空格處填寫該參數的名稱。參數定義參數名稱GTR集電極電流與基極電流之比使IGBT能實現(xiàn)電導調制而導通的最低柵射電壓維持晶閘管導通所必需的最小陽極電流，單管輸出功率4、在GTR GTQ IGBT與MOSFE中，開關速度最快的是_最大的是，在中小功率領域應用最為廣泛的是電路與之間的電氣隔或磁隔離，例如5、電力電子器件的

8、驅動電路一般應具有 離環(huán)節(jié)，一般采用光隔離，例如 6緩沖電路又稱為吸收電路，緩沖電路可分為關斷緩沖電路和開通緩沖電路。其中緩沖電路又稱為du/dt抑制電路，用于吸收器件的 過電壓。緩沖電路又稱為di /dt抑制電路，用于抑制器件 時的電流過沖和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，當負載分別為電阻負載和電感負載時，晶閘管的控制角移相范 圍分別是多少（用角度表示，女口 0°180°）?負載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-反電動勢負載電路中，當

9、控制角a大于停止導電角S時, 晶閘管的導通角0 = 當控制角a小于停止導電角S時，且采用寬脈沖觸發(fā)，則晶閘管的導通角 0 =。9、由于器件關斷過程比開通過程復雜得多， 因此研究換流方式主要是研究器件的關 斷方法。換流方式可分以下四種:10、正弦脈寬調制（SPWM技術運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；改變可改變開關管的工作頻率。PWMB調制11、在SPW控制電路中，根據載波和信號波是否同步及載波比的變化情況, 制可分為與兩種類型，采用可以綜合二者的優(yōu)點。、選擇題（5小題，每空0.5分，共3本題得分分）1、ABCD晶閘管穩(wěn)定導通的條件（）晶閘管

10、陽極電流大于晶閘管的擎住電流 晶閘管陽極電流小于晶閘管的擎住電流 晶閘管陽極電流大于晶閘管的維持電流 晶閘管陽極電流小于晶閘管的維持電流2、某晶閘管，若其斷態(tài)重復峰值電壓為500V,反向重復峰值電壓700V,貝U該晶閘管的額定電壓是（）A 500VD1200VB 600VC 700V3、（）存在二次擊穿問題。A. SCR B. GTOC. GTRD. P.M OSFETE. IGBT4、下圖所示的是（A. SCR B. GTO）的理想驅動信號波形。C. GTR D. P.M OSFETE. IGBT5、IGBT綜合了（A. SCR B. GTO）和（）的優(yōu)點，因而具有良好的特性。C. GTR

11、D. P .MOSFETF.電力二極管三、計算題（4小題，共20本題得分分）1、單相橋式全控整流電路，L2=200V,負載中R=2Q，L值極大，反電勢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，電動機反電勢E=120V，負載中R=2Q, L極大?；卮鹣铝袉栴}。（6分）（1）畫出變流電路的電路圖，并在圖中標出在有源逆變初期電動機反電勢的極性和變流電路輸出直流電壓的極性。(2)逆變角P應限制在什么范圍內？畫出3= 60°時

12、的Ud和id的波形。3、三相橋式全控整流電路，U2=100V,帶阻感負載，R=5Q, L值極大，當a =60° 時，回答下列問題。(4分)(注：后面有提示)(1)變壓器二次側電流中含有哪些次數的諧波？其中主要的是哪幾次？(2)求電路的輸入功率因數。(提示：有關電流波形及其傅立葉級數)4、降壓斬波電路中，已知電源電壓 E=16V要求輸出負載電壓平均值 Uo=12V回答 下列問題：（6分）（1）畫出用IGBT構成的降壓斬波器的主電路原理圖，并推導出理想情況下輸入、 輸出電壓的關系表達式。2）若采用脈沖寬度調制方式，設斬波周期 T=1ms，求開通時間Ton?求斬波周期T ?3）若采用脈沖頻

13、率調制方式，設開通時間 Ton=1ms，四、作圖題（4小題，共28本題得分分）回答下列問題：（6 分）1、對于三相全控橋式整流電路，阻感負載， L極大,1）畫出該電路帶阻感負載時的電路圖。2）當a =n /3時，在下圖中畫出整流輸出電壓 Ud一個周期的波形（用陰影線表 示），并在波頭上方標出其余 5個線電壓的名稱；若整流電路采用雙窄脈沖觸發(fā)， 在圖中波形上方的對應位置畫出觸發(fā)脈沖，并標明所對應的器件號。2、由IGBT構成的橋式可逆斬波電路，負載為直流電動機。電源電壓E=200V,電機為正向電動狀態(tài)，反電勢EMh 100V,電機電樞電阻R=5Q ,電樞電流平直連續(xù)，平均 值為2A，IGBT的開關

14、頻率為10KHz完成下題：（9分）1）畫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，計算此時的控制占空比，器件的開關周期，及每 個開關周期內導通的時間。3）根據前面計算得出的控制時間畫出 V1V4驅動信號的波形，負載上電壓和 電流的波形；3、下圖所示為一個三相橋式電壓型逆變電路。當該電路采用輸出為方波的 180。導 電方式時，試畫出V1-V3上驅動電壓的波形及 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。設載波比N=9要求：（7 分）1） 在圖2中畫出1個調制信號波周期內的開關控制信號波形和輸出電壓uo的波形。2）分析為什么載波

15、比N選擇為奇數而不是偶數。圖2五、簡答題（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、交流調壓電路和交流調功電路有什么區(qū)別？二者各適用于什么樣的負載?本題得分（注：卷面80分，平時成績20分）、填空題（4小題，每空1分，共4分）1. 晶閘管單相橋式整流電路，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不小于 2.設GTO的電流關斷增益為5,如果該器件要關斷直流500A的電流，關斷時門極 負脈沖電流的峰值應不小于3.IGBT的開啟電壓一般為V。4.驅動電路要實現(xiàn)控制電路與主電路之間的電氣隔離，其中光隔離一般通

16、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動的是屬于雙極型的是在可控的器件中，容量最大的是A. SCR B. GTO C. GTR D. P.MOSFET E. IGBT F.電力二極管2.使晶閘管維持導通所必需的最小電流稱為。對同一晶閘管來說，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是的典型驅動電路?V0VA. SCR B. GTO C. GTR D. P.M OSFET本題得分三、簡答題（5小題，每題3分，共15分）1.從晶閘管的物理結構角度，回答下列問題：1）分析為什么晶閘管一旦觸發(fā)導通之

17、后，就可以自鎖導通，而不再需要觸發(fā)電 流？2）為什么晶閘管導通之后，門極就失去控制作用，不能控制器件關斷？2. 關于SPW控制技術，回答下列問題：1）什么是異步調制？2）什么是同步調制？3）什么是分段同步調制，與上述兩個方式相比它有什么優(yōu)點?3. 圖2中畫出了有、無RCD緩沖電路時，晶體管關斷過程中的電壓電流變化軌跡。 當有RCD緩沖電路時，回答下列問題：1）晶體管關斷時應按照那條電壓電流線（工作點軌跡）轉移？并說明理由。2）在該軌跡線上標出工作點轉移的方向，并說明理由。圖24. 關于單相交流電能變換電路，回答下列問題：1）從電路結構方面，比較交流調功電路與交流調壓電路的異同之處;2）從控制方

18、式方面，比較交流調功電路與交流調壓電路的異同之處;3）說明交流調功電路適用于什么樣的負載。5. 關于交交變頻器，回答下列問題：1）什么是交交變頻器？圖3輸出電壓 P=0平均輸出電壓 P= 22 ）結合圖3所示的單相交交變頻器，說明其改變輸出電壓頻率和幅值的方法。Uop=2本題得分圖 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，負載電流連續(xù)，當a =n /6 時，回答下列問題：（本題4分）1 ）在圖5中工頻線電壓波形的基礎上，畫出整流輸出電壓 Ud一個工頻電周期 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應位置，畫出 V

19、T1和VT2的觸發(fā)脈沖（應標明脈沖所對應的器件號）。VTi VT3 VT5Ud圖4LdlUabUacUbcUba UcaLfcbUabUac汽A 汽汽汽X!；（；（；（ X>；</-¥ Y V 彳 '（Y_O ； ； 八 / A X A A A L 乂乂乂）E = 200V，Ef80V，R= 1Q, L值極大，采用雙極卩S器件V1的導通占空比為0.75,回答下列問題：（本2.圖6為全橋DC DC變換器， 性PWM控制，開關周期Ts=1oo 題4分）1）畫出一個開關周期上，器件V1和V2驅動信號的波形（高電平表示開通，低 電平表示關斷），及變換器輸出電壓 Uo的波形

20、。（波形圖時間軸上應有準確的時間 標注）2 ）計算輸出電壓平均值Uo3. 三相橋式逆變器如圖7所示，方波控制方式（1800導電方式）。負載為三相平衡的 純阻性負載，丫形連接。在圖8中畫出穩(wěn)態(tài)時一個開關周期內，下列電壓的波形（幅 值應符合圖中的要求） :VUN ',VVN',VWN',VVW （本題5分）彳 011 1-I 1-11UV-o圖84. 圖9所示的單相全橋逆變電路工作于雙極性 SPWM模式。設載波比N=9要求: 在圖10中畫出1個調制信號波周期內下列電壓的波形：（本題8分）1）Vi的開關控制信號波形ugi （高電平表示開通，低電平表示關斷）2）V2的開關控制信號波形ug2 （高電平表示開通，低電平表示關斷）3）輸出電壓uo的波形。tUg2iUg3tUoUdt-Ud圖10Ed=100V?；卮鹣铝袉栴}：（本題12分） ），計算使晶閘管能觸發(fā)導通的最小觸發(fā)1) 角。2)3)Vd、平均電流IdoVd的波形及輸入電流is的波形。五、計算題（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, Ls= 0;負載中rd =2Q, Ld 值足夠大