電力電子技術(shù)考試復(fù)習(xí)資料

1、一、填空1.1 電力變換可分為以下四類：交流變直流、直流變交流、直流變直流和交流變交流。1.2 電力電子器件一般工作在 開關(guān) 狀態(tài)。1.3 按照電力電子器件能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度，可將電力電子器件分為： 半控 型器件， 全控 型器件，不可控器件等三類。1.4 普通晶閘管有三個(gè)電極，分別是 陽(yáng)極 、 陰極 和 門極 1.5 晶閘管在其陽(yáng)極與陰極之間加上 正向 電壓的同時(shí)，門極上加上 觸發(fā) 電壓，晶閘管就導(dǎo)通。1.6 當(dāng)晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，不論門極加何種極性解發(fā)電壓，管子都將工作在 截止 狀態(tài)。1.7 在通常情況下，電力電子器件功率損耗主要為 通態(tài)損耗 ，而當(dāng)器件開關(guān)頻率較高時(shí)，功率

2、損耗主要為 開關(guān)損耗 。1.8 電力電子器件組成的系統(tǒng)，一般由 控制電路 、 驅(qū)動(dòng)電路 和 主電路 三部分組成1.9 電力二極管的工作特性可概括為 單向?qū)щ娦?。1.10 多個(gè)晶閘管相并聯(lián)時(shí)必須考慮 均流 的問(wèn)題，多個(gè)晶閘管相串聯(lián)時(shí)必須考慮 均壓 的問(wèn)題。1.11 按照驅(qū)動(dòng)電路加在電力電子器件控制端和公共端之間的性質(zhì)，可將電力電子器件分為 電流驅(qū)動(dòng) 和 電壓驅(qū)動(dòng) 兩類。2.1 單相半波可控整流電阻性負(fù)載電路中，控制角的最大移相范圍是。2.1 單相橋全控整流電路中，帶純阻負(fù)載時(shí)，角的移相范圍是，單個(gè)晶閘管所所承受的最大反壓為，帶阻感負(fù)載時(shí)，角的移相范圍是，單個(gè)晶閘管所所承受的最大反壓為2.3 三

3、相半波可控整流電路中的三個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖相位相序依次互差，單個(gè)晶閘管所承受的最大反壓為，當(dāng)帶阻感負(fù)載時(shí)，角的移相范圍是2.4 逆變電路中，當(dāng)交流側(cè)和電網(wǎng)邊結(jié)時(shí)，這種電路稱為 有源逆變電路 ，欲現(xiàn)實(shí)有源逆變，只能采用全控電路，當(dāng)控制角時(shí)，電路工作在 整流 狀態(tài)， 時(shí)，電路工作在 逆變 狀態(tài)。2.5 整流電路工作在有源逆變狀態(tài)的條件是要有直流電動(dòng)勢(shì)和要求晶閘管的控制角，使為負(fù)值。3.1 直流斬波電路完成的是直流到 直流 的變換。3.2 直流斬波電路中最基本的兩種電路是 升壓 和 降壓 。3.3 斬波電路有三種控制方式： 脈沖寬度調(diào)制、頻率調(diào)制 和 混合型 。4.1 改變頻率的電路稱為 變頻電路

4、，變頻電路有交交變頻電路和 交直交變頻電路 兩種形式，前者又稱為直接變頻，后者也稱為間接變頻。4.2 單相調(diào)壓電路帶電阻負(fù)載，其導(dǎo)通控制角的移相范圍為 0 ，隨的增大， 減少 ，功率因數(shù) 降低 。4.3 晶閘管投切電容器選擇晶閘管投入時(shí)刻的原則是 該時(shí)刻交流電源電壓就和電容器預(yù)先充電的電壓相等 。4.4 把電網(wǎng)頻率的交流電直接變換成可調(diào)頻率電流電路稱為 交交變頻電路 。4.5 交流調(diào)壓的有 相位調(diào)控 和 斬控式 兩種控制方式，交流調(diào)功電路的采用是 通斷控制方式 。5.1 把直流變成交流電的電路稱為 逆變 ，當(dāng)交流側(cè)有電源時(shí)稱 有源逆變 ，當(dāng)交流側(cè)無(wú)電源時(shí)稱 無(wú)源逆變 。5.2 半橋逆變電路輸出

5、交流電壓的幅值為，全橋逆變電路輸出交流電壓的幅值為。5.3 三相電壓型逆變電路中，每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角為，各相開始導(dǎo)電的角度依次相差，在任一時(shí)刻，有 3 個(gè)橋臂導(dǎo)通。6.1 PWM控制就是對(duì)脈沖的 寬度 進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，依據(jù)的是 面積等效 的原理。6.2 得到PWM的波形方法一般有兩種 計(jì)算法 和 調(diào)制法 實(shí)際中主要采用 調(diào)制法 。6.3 SPWM控制中，載波比是 載波頻率 和 調(diào)制信號(hào)頻率 的比。二、簡(jiǎn)答12. 什么是電力電子技術(shù)？電力變換可分為哪四類？答：（1）電力電子技術(shù)是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，也就是使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。（2）電力變換可分為：交流變直流、直流變交流

6、、直流變直流和交流變交流。13. 電力電子器件是如何定義和分類？同處理信息的電子器件相比，它的特點(diǎn)？答：（1）按照器件能夠被控制的程度，分為以下三類：半控型器件、全控型器件和不可控器件。（2）它的特點(diǎn)如下四點(diǎn)：a）能處理電功率的能力，一般遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。b）電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。c）電力電子器件往往需要由信息電子電路來(lái)控制。d）電力電子器件自身的功率損耗遠(yuǎn)大于信息電子器件，一般都要安裝散熱器。14. 使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）?；颍簎AK>0且uGK>0。15. 維持晶閘管導(dǎo)通的條件

7、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）要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過(guò)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。16.簡(jiǎn)述晶閘管的串并聯(lián)的目的？答：串聯(lián)的目的是希望各器件承受的電壓相等，并聯(lián)的目的是在大功率晶閘管裝置中，常用多個(gè)器件并聯(lián)來(lái)承擔(dān)較大的電流。2.6 無(wú)功功率和諧波對(duì)公用電網(wǎng)分別有那些危害？答：（1）無(wú)功功率（reactive power）對(duì)電網(wǎng)的影響：1）無(wú)功功率會(huì)導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，導(dǎo)致設(shè)備容量增加；2）無(wú)

8、功功率增加，會(huì)使總電流增加，從而使得設(shè)備和線路的損耗增加；3）無(wú)功功率使線路壓降增大，沖擊性無(wú)功負(fù)載還會(huì)使電壓劇烈波動(dòng)。（2）諧波對(duì)電網(wǎng)的影響 1）諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗。2）諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作。3）諧波會(huì)引起電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振。4）諧波會(huì)導(dǎo)致斷電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作。5）諧波會(huì)對(duì)領(lǐng)近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。 3.4簡(jiǎn)述圖a）所示的降壓斬波電路工作原理。答：降壓斬波器的原理是：在一個(gè)控制周期中，讓V導(dǎo)通一段時(shí)間ton，由電源E向L、R、M供電，在此期間，uoE。然后使V關(guān)斷一段時(shí)間toff，此時(shí)電感L通過(guò)二極管VD向R和M供電，uo0。一個(gè)周期內(nèi)的平均電壓U

9、o。輸出電壓小于電源電壓，起到降壓的作用。3.5在圖3-1a所示的降壓斬波電路中，已知E=200V，R=10，L值極大，EM=30V，T=50s,ton=20s,計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：由于L值極大，故負(fù)載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為Uo=80(V)輸出電流平均值為Io =5(A) 3.6簡(jiǎn)述圖3-2a所示升壓斬波電路的基本工作原理。答：假設(shè)電路中電感L值很大，電容C值也很大。當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源E向電感L充電，充電電流基本恒定為I1，同時(shí)電容C上的電壓向負(fù)載R供電，因C值很大，基本保持輸出電壓為恒值Uo。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為ton，此階段電感L上積蓄的能量為。當(dāng)V處

10、于斷態(tài)時(shí)E和L共同向電容C充電并向負(fù)載R提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為toff，則在此期間電感L釋放的能量為。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即：化簡(jiǎn)得：式中的，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。4.6交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別？二者各運(yùn)用于什么樣的負(fù)載？為什么？答：交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路的電路形式完全相同，二者的區(qū)別在于控制方式不同。 交流調(diào)壓電路是在交流電源的每個(gè)周期對(duì)輸出電壓波形進(jìn)行控制。而交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)周波，再斷開幾個(gè)周波，通過(guò)改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。交流調(diào)壓電路廣

11、泛用于燈光控制（如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光控制）及異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)，也用于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。在供用電系統(tǒng)中，還常用于對(duì)無(wú)功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。此外，在高電壓小電流或低電壓大電流直流電源中，也常采用交流調(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。如采用晶閘管相控整流電路，高電壓小電流可控直流電源就需要很多晶閘管串聯(lián)；同樣，低電壓大電流直流電源需要很多晶閘管并聯(lián)。這都是十分不合理的。采用交流調(diào)壓電路在變壓器一次側(cè)調(diào)壓，其電壓電流值都不太大也不太小，在變壓器二次側(cè)只要用二極管整流就可以了。這樣的電路體積小、成本低、易于設(shè)計(jì)制造。交流調(diào)功電路常用于電爐溫度這樣時(shí)間常數(shù)很大的控制對(duì)象。由于控制對(duì)象的時(shí)間常數(shù)大，沒(méi)有必要對(duì)交流電源

12、的每個(gè)周期進(jìn)行頻繁控制。4.7 什么是TCR？什么是TSC？它們的基本原理是什么？各有何特點(diǎn)？答：TCR是晶閘管控制電抗器，TSC是晶閘管投切電容器。二者的基本原理如下：TCR是利用電抗器來(lái)吸收電網(wǎng)中的無(wú)功功率（或提供感性的無(wú)功功率），通過(guò)對(duì)晶閘管開通角a的控制，可以連續(xù)調(diào)節(jié)流過(guò)電抗器的電流，從而調(diào)節(jié)TCR從電網(wǎng)中吸收的功功率的大小。TSC則是利用晶閘管來(lái)控制手于補(bǔ)償無(wú)功功率的電容器的投入和切除來(lái)向電網(wǎng)提供無(wú)功功率（提供容性的無(wú)功功率）。二者的特點(diǎn)是：TCR只能提供感性的無(wú)功功率，但無(wú)功功率的大小不一是連續(xù)的。實(shí)際應(yīng)用中往往配以固定電容器（FC），就可以在從容性到感性的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率。

13、TSC提供容性的無(wú)功功率，符合大多數(shù)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)男枰Ｆ涮峁┑臒o(wú)功功率不能連續(xù)調(diào)節(jié)，但在實(shí)用中只要分組合理，就可以達(dá)到比較理想的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果。4.8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？答：一般來(lái)講，構(gòu)成交交變頻電路的兩組變流電路的脈波數(shù)越多，最高輸出頻率就越高。當(dāng)交交變頻電路中采用常用的6脈波三相橋式整流電路時(shí)，最高輸出頻率不應(yīng)高于電網(wǎng)頻率的1/31/2。當(dāng)電網(wǎng)頻率為50Hz時(shí)，交交變頻電路輸出的上限頻率為20Hz左右。當(dāng)輸出頻率增高時(shí)，輸出電壓一周期所包含的電網(wǎng)電壓段數(shù)減少，波形畸變嚴(yán)重，電壓波形畸變和由此引起的電流波形畸變以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是限制輸出頻率提高

14、的主要因素5.4 根據(jù)逆變電路的基本原理圖闡述其原理，怎樣調(diào)節(jié)輸出電壓有效值？P132答：以單相橋式逆變電路為例，圖中S1S4是橋式電路的4個(gè)臂，他們由電力電子器件及輔助電路組成。當(dāng)S1、S4閉合，S2、S3斷開時(shí)，負(fù)載電壓uo為正；當(dāng)S1、S4斷開，S2、S3閉合時(shí)，負(fù)載電壓uo為負(fù)。其波形如圖所示 。這樣，就是直流電變成交流電，改變兩組開關(guān)的切換頻率，即可改變輸出交流電的頻率。這就是逆變電路最基本的工作原理?？刹捎靡葡喾绞秸{(diào)節(jié)逆變電路的輸出電壓有效值。5.5 無(wú)源逆變電路和有源逆電路有何不同？答：兩種電路的不同主要是：有源逆變電路的交流側(cè)接電網(wǎng)，即交流側(cè)接有電源。而無(wú)源逆變電路的交流側(cè)直接

15、和負(fù)載聯(lián)接。6.4 說(shuō)明單極性和雙極性PWM調(diào)制的區(qū)別？答：三角波載波在信號(hào)波正半周期或負(fù)半周期里只有單一的極性，所得的PWM波形在半個(gè)周期中也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱為單極性PWM控制方式。三角波載波始終是有正有負(fù)為雙極性的，所得的PWM波形在半個(gè)周期中有正、有負(fù)，則稱之為雙極性PWM控制方式。6.5 簡(jiǎn)述UPS電路的基本工作原理？SPWM（PWM）控制的基本原理？答：當(dāng)市電正常時(shí)，由市電供電，市電經(jīng)整流器整流為直流，再逆變?yōu)?0Hz恒頻恒壓的交流電向負(fù)載供電。同時(shí)，整流器輸出給蓄電池充電，保證蓄電池的電量充足。此時(shí)負(fù)載可得到的高質(zhì)量的交流電壓，具有穩(wěn)壓、穩(wěn)頻性能，也稱為穩(wěn)壓穩(wěn)頻電源。市電異

16、常乃至停電時(shí)，蓄電池的直流電經(jīng)逆變器變換為恒頻恒壓交流電繼續(xù)向負(fù)載供電，供電時(shí)間取決于蓄電池容量的大小。PWM控制的基本原理。答：PWM控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。三、計(jì)算17. 圖1-43中陰影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波形的電流最大值均為Im，試計(jì)算各波形的電流平均值Id1、Id2、Id3與電流有效值I1、I2、I3。圖1-43 晶閘管導(dǎo)電波形解：a) Id1=()0.2717 ImI1=0.4767 Imb) Id2 =()0.5434 ImI2 =0.6741Ic) Id3= ImI3 = I

17、m18. 上題中如果不考慮安全裕量,問(wèn)100A的晶閘管能送出的平均電流Id1、Id2、Id3各為多少？這時(shí)，相應(yīng)的電流最大值Im1、Im2、Im3各為多少?解：額定電流I T(AV) =100A的晶閘管，允許的電流有效值I =157A，由上題計(jì)算結(jié)果知a) Im1329.35，Id10.2717 Im189.48b) Im2232.90,Id20.5434 Im2126.56c) Im3=2 I = 314,Id3= Im3=78.5三、計(jì)算 2.7 單相橋式全控整流電路，U2100V，負(fù)載中R2，L值極大，當(dāng)30°時(shí)，要求：作出ud、id、和i2的波形； 求整流輸出平均電壓Ud、電

18、流Id，變壓器二次電流有效值I2；解：ud、id、和i2的波形如下圖：輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次電流有效值I2分別為Ud0.9 U2 cos0.9×100×cos30°77.97（V）IdUd /R77.97/238.99（A）I2Id 38.99（A） 2.8 單相橋式全控整流電路，U2=100V，負(fù)載中R=2，L值極大，反電勢(shì)E=60V，當(dāng)a=30°時(shí)，要求： 作出ud、id和i2的波形；解：ud、id和i2的波形如下圖：Ø 單相半波可控整流電路（電阻負(fù)載）Ø 單相半波可控整流電路（阻感負(fù)載）單相半波可控整流電路3.7在圖3-2a所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和C值極大，R=20，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=40s，ton=25s時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：輸出電壓平均值為：Uo =133.3(V)輸出電流平均值為：Io =6.667(A)4.9 一調(diào)光臺(tái)燈由單相交流