電力電子技術(shù)

1、電力電子技術(shù)復(fù)習(xí)題填空題1 .標出下面元件的簡稱：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.4.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的元件表示雙向晶閘管晶閘管、它的額定電壓為800V伏、額定有效電流為100A.6.180.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、

2、下二個元件之間進行；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行的.7.當(dāng)溫度降低時,晶閘管的觸發(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.8.常用的過電流保護舉措有快速熔斷器？、用進線電抗器、接入直流快速開江、限制快速移相使輸出電壓下降.寫出四種即可9.普通品閘管內(nèi)部有兩個PN結(jié),外部有三個電極,分別是陽極A、陰極K和門極G.10.晶閘管在其陽極與陰極之間加上正向電壓的同時、門極上加上觸發(fā)電壓,晶閘管就導(dǎo)通.11.晶閘管的工作狀態(tài)有正向阻斷狀態(tài),正向?qū)顟B(tài)和反向阻斷狀態(tài).12 .當(dāng)增大品閘管可控整流的限制角a,負載

3、上得到的直流電壓平均值會減小13.晶體管觸發(fā)電路的同步電壓一般有正弦波同步電壓和鋸齒波電壓.14.按負載的性質(zhì)不同,晶閘管可控整流電路的負載分為電阻性負載、電感性負載和反電動勢負載三大類.15.雙向晶閘管的觸發(fā)方式有I+、上、田+、田-四種16.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)流一般采控用限制角a大于B的工作方式.17 .三相半波可控整流電路中的三個晶閘管的觸發(fā)脈沖相位按相序依次互差120.18.對于三相半波可控整流電路,換相重疊角的影響,將使用輸出電壓平均值下降.19 .1800導(dǎo)電型電壓源式三相橋式逆變電路,其

4、換相是在同一相的上、下二個開關(guān)元件之間進行.20 .有源逆變器是將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能饋送回電網(wǎng)的逆變電路.21 .KP100-10型晶閘管,能承受最大交流電壓有效值是707V.22 .三相半控橋式整流電路,不能工作在逆變狀態(tài).23.在無源逆變器中,為使晶閘管可靠關(guān)斷,常采用自然換流和強迫換流兩種.24.單相半控橋式整流電路中,假設(shè)出現(xiàn)一個晶閘管直通,另兩個二極管輪流導(dǎo)電180的情況時,那么表示該電路發(fā)生失控現(xiàn)象.25.在實際應(yīng)用中,雙向晶閘管常采用I+和田-和兩種觸發(fā)方式.26 .限制角a與逆變角B之間的關(guān)系為.簡做題1.簡述晶閘管整流電路對觸發(fā)脈沖的要求.答：(1)觸發(fā)信號可為直流、交流

5、或脈沖電壓.(2)觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的功率(觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流).(3)觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度,脈沖的前沿盡可能陡,以使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后,陽極電流迅速上升到掣住電流而維持導(dǎo)通.(4)觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步.2 .簡述GTRS極驅(qū)動電路的功能：答：(1)提供適宜的正反向基流以保證GTRT靠導(dǎo)通與關(guān)斷.(2)實現(xiàn)主電路與限制電路的隔離.(3)自動保護功能,以便在故障發(fā)生時快速自動切斷驅(qū)動信號,預(yù)防損壞GTR電路盡可能簡單,工作穩(wěn)定可靠、抗干擾水平強.3 .晶閘管整流電路中的脈沖變壓器有什么作用？在晶閘管的觸發(fā)電路采用脈沖變壓器輸出,可降低脈沖電壓,增大輸出的觸發(fā)電流,還可以使觸發(fā)電路與主

6、電路在電氣上隔離,既平安又可預(yù)防干擾,而且還可以通過脈沖變壓器多個二次繞組進行脈沖分配,到達同時觸發(fā)多個晶閘管的目地.4 .簡述晶閘管有源逆變的條件：答：(1)有直流電動勢源,極性與晶閘管的導(dǎo)通方向一致,且數(shù)值稍大于變流器直流側(cè)的平均電壓.(2)變流器工作在a90能圍.(3)直流側(cè)用接大電感.5.試以三相全控橋式反并聯(lián)電路為例,分析a=B工作制的主電路的工作原理.(1)正轉(zhuǎn).給I組和II組晶閘管觸發(fā)信號,aI900即0II900且保證aL0II此時第一組工作在整流狀態(tài),輸出電壓為UdI=2.34U2cosaJ電動機電樞得到右正左負的電壓后運行,且產(chǎn)生反電動勢E.第二組晶閘管由于觸發(fā)脈沖BIIE

7、,不滿足逆變條件,二組晶閘管工作在待逆變狀態(tài).(2)調(diào)速.當(dāng)需要速度升高時,使a減小,BII減小,輸出電壓增大,電流增大,電磁轉(zhuǎn)矩增大,電動機轉(zhuǎn)速升高,減速時相反.3停機.第一組晶閘管的觸發(fā)脈沖移動到大于900,在移相過程中,電樞電流迅速下降,電感將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,使一組晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通,工作在有源逆變狀態(tài),將電感中儲存的能量逆變?yōu)榻涣麟娔芑仞侂娋W(wǎng),稱本橋逆變,由于電流下降很快,轉(zhuǎn)速還來不及變化.當(dāng)電流下降到零時,將第二組晶閘管的觸發(fā)脈沖移相到BII900使的IUdIIIE,二組進入它橋逆變,電樞電流反向,電動機發(fā)電制動,機械慣性能量回饋電網(wǎng).4反轉(zhuǎn).當(dāng)電動機停機完成后,再繼續(xù)將二組晶閘管的脈沖

8、由大于900移到小于900區(qū)域,一組進入待逆變狀態(tài),二組進入整流狀態(tài),直流電壓極性改變,電動機反轉(zhuǎn).6.有源逆變實現(xiàn)的條件是什么？答：1晶閘管的限制角大于90度,使整流器輸出電壓UD為負2整流器直流側(cè)有直流電動勢,其極性必須和晶閘管導(dǎo)通方向一致,其幅值應(yīng)大于變流器直流側(cè)的平均電壓7.單結(jié)晶體管的特性曲線可以分為哪幾段？如果用一個二極管和兩個電阻接成如下方式,請按對單結(jié)晶體管特性曲線進行研究的相同做法,設(shè)計試驗電路,并作出它的Ie-Ue特性曲線.單結(jié)晶體管特性曲線可分為：截止區(qū)、負阻區(qū)、飽和導(dǎo)通區(qū).8.單項橋式逆變器的“非對稱限制的過程,其目的在于什么？答：使VI、V2柵極信號互補,V3、V4柵

9、極信號互補；V3與V2不同相位,V4柵極信號與V1不同相位,而是分別前移了1800-9,即V3、V4分別比VI、V2落后8.“非對稱限制使得輸出電壓不再是正負各為1800的脈沖,而是正負各為9的脈沖.“非對稱限制稱為移相調(diào)壓,用于調(diào)節(jié)帶有阻感負載的逆變電路輸出電壓,改變8,可改變輸出電壓.9.有源逆變產(chǎn)生的條件答：（1） |Ud|Ed|2B9010.并聯(lián)諧振型逆變電路利用負載電壓進行換流,晶閘管交替頻率與負載回路的諧振頻率應(yīng)滿足什么條件？負載電壓Ua什么樣的波形？答：（1）晶閘管交替頻率稍大于負載回路的諧振頻率負載電壓Ua是正弦波11.三相橋式全控整流電路中,對觸發(fā)脈沖有何要求,為什么？答：按

10、VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序,相位依次差60,共陰極組VT1、VT3VT5的脈沖依次差120,共陽極組VT4VT6VT2也依次差120,同一相的上下兩個橋臂,即VT1與VT4,VT3與VT6,VT5與VT2,脈沖相差180.原因：保證2個晶閘管同時通形成供電回路,其中共陰極組和共陽極組各1,且不能為同1相器件.12.什么是單相橋式半控整流電路的失控現(xiàn)象？純電阻型負載會發(fā)生失控嗎？為什么？當(dāng)a角忽然增加到1800或觸發(fā)脈沖消失,會發(fā)生一個晶閘管連續(xù)導(dǎo)通,而二個二極管輪流導(dǎo)通的情況,稱之為失控.純電阻負載不會發(fā)生失控現(xiàn)象,由于沒有續(xù)流過程.13.晶閘管的導(dǎo)通條件和關(guān)斷條件.

11、答：(1)陽極和門極承受正向電壓(2)陽極承受反向電壓或陽極電流小于維持電流14.逆變失敗的原因是什么？答：(1)某品閘管在逆變時由于某種原因無法觸發(fā)導(dǎo)通(2)逆變角太小15.寫出以下電力電子器件的電氣符號,英文簡稱,并說明它們屬于電流限制還是電壓限制.1)門級可關(guān)斷晶閘管；2)電力晶體管;3)品閘管；4)電力場效應(yīng)管；5)絕緣柵雙級晶體管.16.流過晶閘管的電流波形如下圖,不考慮平安裕量,試求額定電流為100A100A的元件所允許的平均電流I Id及最大電流值I Im. .Id=314/1.41=111.3(A)I Im=2=2Id=222.6(A)17.單相橋式全控整流電路,U U2=10

12、0V,=100V,負載電阻R=2,LR=2,L值極大,當(dāng)a=30=30.時,求整流輸出平均電壓U Ud,電流I Id的值.U Ud=0.9U=0.9U21cos=0.9=0.9X100XX100X1 1C0S30=83.97=83.97(V)(V)221)門級可關(guān)斷晶閘管2)電力晶體管;3)品閘管4)電力場效應(yīng)管5)絕緣柵雙級晶體管GTRGTRSCRSCRMOSFETMOSFET流控IGBTIGBT 壓控流控GTOGTO流控1壓控UdI Id= =42=42(A)(A)計算題1.一臺由220V供電的自動恒溫功率為1kW的電爐,采用單相半控橋整流電路通過計算選擇品閘管和續(xù)流二極管的型號.解：電爐

13、電阻絲的電阻當(dāng)a=0.時晶閘管與整流管的電流有效值才最大為U2122010ITm=IDm=SIn2=20=3.2ARd.4248.42選擇品閘管和整流管的型號I32IT(AV)=(1.52)-Tm-=(1.52)=34A1.571.57取5A(電流系列值)UTn=(23)UTM=(23)V2X220=625936V所以,品閘管的型號為KP5-8同理,整流管的型號為ZP5-82.2.一個額定電流為 100A100A 的晶閘管,在流過如下圖波形的電流不時,不考慮平安裕量,允許所流過的電流平均值為多少？有效值:I1.571T157(A)12/32(73,d(t)2/3121平均值：Id廠(/3Imd

14、(t)2/32Imd(t)11m=86(A)(A)3 .某感性負載采用帶續(xù)流二極管的單相半控橋整流電路,電感線圈的內(nèi)電阻Rd=5Q,輸入交流電壓U2=220V,限制角a=60.試求晶閘管與續(xù)流二極管的電流平均值和有效值.解：首先求整流使出電壓的平均值1COS1COS600Ud=0.9=0.9X220X=149V再求負載電流Id=Ud/Rd=(149/5)=30A品閘管與續(xù)流二極管的電流平均值和有效值分別為Rd=U；百2202201000有效值：I=48.2心41md(力IdT=01803600Id=0018060360030=10A1800=180060036003600IdD=Id=60Tx

15、30=10A180018004.三相半波可控整流電路,大電感負載,a=600,電感內(nèi)阻R=4Q,電源電壓U2=220V,試計算不接續(xù)流二極管與接續(xù)流二極管兩種情況下的平均電壓,平均電流,并選擇晶閘管的型號.并畫出電壓電流波形.解：(1)不接續(xù)流二極管時,Ud=1.17U2cos600=128.7V,Id=Ud/R=128.7/4=32.675A,IT=1/31/2Id=18.575AITn=(1.5-2)IT/1.57=17.75-23.67A,取30AUTn=(2-3)61/2U2=1078-1616V,取1200V,晶閘管為KP30-12.(2)接續(xù)流二極管時,Ud=0.675U21+co

16、s(300+a)=148.5VId=Ud/R=148.5/4=37.15A,IT=Id【(1500-600)/3600】1/2=18.AITn=(1.5-2)IT/1.57=17.5-23.65A,取30AUTn=(2-3)61/2U2=1078-1616V,取1200V晶閘管為KP30-12.5.一臺工業(yè)爐原由額定電壓為單相交流220V供電,額定功率為10千瓦.現(xiàn)改用雙向晶閘管組成的單相交流調(diào)壓電源供電,如果正常工作時負載只需要5千瓦.試問雙向晶閘管的觸發(fā)角a應(yīng)為多少度？試求此時的電流有效值,以及電源側(cè)的功率因數(shù)值.九/2;32.1A;0.7076 .有一單相交流調(diào)壓電路,電路參數(shù)如下：Ui

17、=100V,R=3Q,L=100mH.求：1)本電路所用的電力電子器件名稱是什么？它的額定電流是如何定義的？2)試分別畫出a=30及a=75時的輸出電壓Uo穩(wěn)態(tài)波形.答：1)雙向晶閘管,平均通態(tài)電流2)7.某感性負載采用帶續(xù)流二極管的單相半控橋整流電路,電感線圈的內(nèi)電阻Rd=5Q,輸入交流電壓U2=220V,限制角a=60.試求晶閘管與續(xù)流二極管的電流平均值和有效值.解：首先求整流使出電壓的平均值1COS600=0.9X220X=149V2再求負載電流Id=Ud/Rd=(149/5)=30A品閘管與續(xù)流二極管的電流平均值和有效值分別為IT=X30=17.3AUd=0.91COS2IdT=180

18、03600Id=1800600360030=10AIT=；18036001800600,3600X30=17.3AIdD=西Id=6001800X30=10A600ID=0Id=01800.1800X30=17.3A8.單相橋式半控整流電路,負載為大電感,為20A,限制角a=30,試答復(fù)：畫出Ud、iv11波形計算品閘管電流有效值Iv1計算續(xù)流二極管的電流有效值IV4答(1)波形Ud,iV11(2)IVI=mnId=12.9A,2,2并接有續(xù)流二極管,設(shè)最大負載電流(3)IV2A=minId=8.16A9.有一個三相全控橋整流電路.電感負載L=0.2H、R=4Q、要求Ud從0220V之間變化.

19、械求畫出限制角a=30時的整流輸出電壓Ud的波形,畫出品閘管V11的電壓UVII的波形；不考慮限制角裕量時的變壓器二次線電壓Uh.計算品閘管電壓、電流值,(平安裕量為2倍),選擇晶閘管型號變壓器二次電流有效值I2,和&,答(2)Ud2.34cos,a=0U=220V得出：lh=94v(3)Ud/Rd=220/4=55AIT131d=31.7AIT(AV)=2ITJ1.57=40.4A,取50A;UTn=2UTH=26U2=460.5v,取500V;所以型號為KP50-5I2=序=44.9S2=3U2XI2=3X94X44.9=12.66KVA10.1.圖示電路屬于哪種斬波電路？簡述其工作原理.2.當(dāng)E=100E=100V V,V,V的關(guān)斷時間為T/3,T/3