電力電子期末試題及答案

1、1晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？導(dǎo)通后流過(guò)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(shí)現(xiàn)？晶閘管導(dǎo)通與阻斷時(shí)其兩端電壓各為多少？解：晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管陽(yáng)極和陰極之間加正向陽(yáng)極電壓。門(mén)極和陰極之間加適當(dāng)?shù)恼蜿?yáng)極電壓。導(dǎo)通后流過(guò)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(yáng)極電流小于維持電流。關(guān)斷晶閘管可以通過(guò)降低晶閘管陽(yáng)極陰極間電壓或增大主電路中的電阻。晶閘管導(dǎo)通時(shí)兩端電壓為通態(tài)平均電壓（管壓降），阻斷時(shí)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(kāi)負(fù)載Rd測(cè)量輸出電壓Ud是否可調(diào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)不正常，接上Rd后一切正常，請(qǐng)分析為什么？ 習(xí)題2

2、圖解：當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，由于電壓表內(nèi)阻很大，即使晶閘管門(mén)極加觸發(fā)信號(hào)，此時(shí)流過(guò)晶閘管陽(yáng)極電流仍小于擎住電流，晶閘管無(wú)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(huà)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：4說(shuō)明晶閘管型號(hào)KP100-8E代表的意義。解：KP100-8E表示額定電流100A、額定電壓8級(jí)（800V、通態(tài)平均電壓組別E（0.7UT0.8）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)載常用平均電流來(lái)

3、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(chēng)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40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(guò)額定結(jié)溫且穩(wěn)定時(shí)，所允許通過(guò)的工頻正弦半波電流的平均值。6型號(hào)為KP1003、維持電流IH3mA的晶閘管，使用在習(xí)題圖所示的三個(gè)電路中是否合理？為什么（不考慮電壓、電流裕量）？習(xí)題6圖解：（a）圖的目的是鞏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。本題給定晶閘管的維持電流IH3mA，那么擎住電流必然是十幾毫安，而圖中數(shù)據(jù)表明，晶閘管即使被觸發(fā)導(dǎo)通，陽(yáng)極電流為100V/

4、50K3 mA，遠(yuǎn)小于擎住電流，晶閘管不可能導(dǎo)通，故不合理。（b）圖主要是加強(qiáng)對(duì)晶閘管型號(hào)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)表明，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）圖主要是加強(qiáng)對(duì)晶閘管型號(hào)的含義及額定電壓、額定電流的理解。晶閘管可能通過(guò)的最大電流有效值為150A，小于晶閘管的額定電流有效值1.57100157A，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、電流裕量的前提下，可以正常工作，故合理。7某晶閘管元件測(cè)得UDRM840V，URRM=980V，試確定此晶閘

5、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(jí)（800V）。8有些晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后，觸發(fā)脈沖結(jié)束時(shí)它又關(guān)斷是什么原因？解：晶閘管的陽(yáng)極加正向電壓，門(mén)極加正向觸發(fā)脈沖時(shí)，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。此后陽(yáng)極電流逐漸上升到擎住電流后，去掉觸發(fā)脈沖，則管子繼續(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(yáng)極電流還沒(méi)有升到擎住電流值就去掉門(mén)極脈沖，則晶閘管就不能繼續(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100A的兩只普通晶閘管反并聯(lián)可以用額定

6、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(guò)電流的峰值為100A=314A，則雙向晶閘管的額定電流為314/=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(mén)極G接正，T2接負(fù)。I- 觸發(fā)： T1接正，T2接負(fù)；門(mén)極G為負(fù)，T2 接正。+ 觸發(fā)T1接負(fù)，T2接正，門(mén)極G接正，T2接負(fù)。- 觸發(fā)T1接負(fù)， T2接正；門(mén)極G接負(fù)，T2接正。一般選用I+和-。11說(shuō)明圖所示的電路，指出雙向晶閘管的觸發(fā)方式。習(xí)題11圖解：S置

7、于位置1：雙向晶閘管得不到觸發(fā)信號(hào)，不能導(dǎo)通，負(fù)載上無(wú)電壓S置于位置2：正半周，雙向晶閘管+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(hào)，不能導(dǎo)通，負(fù)載上得到半波整流電壓。S置于位置3：正半周，雙向晶閘管+觸發(fā)方式導(dǎo)通。負(fù)半周，雙向晶閘管-觸發(fā)方式導(dǎo)通，負(fù)載上得到近似單相交流電壓。12可關(guān)斷晶閘管GTO有哪些主要參數(shù)？其中哪些參數(shù)與普通晶閘管相同？哪些不同？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(kāi)通時(shí)間、關(guān)斷時(shí)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(yáng)極電流IATO

8、。也是標(biāo)稱(chēng)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。定義為（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(gè)GTO遠(yuǎn)的維持電流和擎住電流不可能完全相同。因此把陽(yáng)極電流減小到開(kāi)始出現(xiàn)某些GTO元不能再維持導(dǎo)通時(shí)的值稱(chēng)為整個(gè)GTO的維持電流；而規(guī)定所有GTO元都達(dá)到其擎住電流的陽(yáng)極電流為GTO的擎住電流。13名詞解釋控制角（移相角） 導(dǎo)通角 移相 移相范圍控制角：控制角也叫觸發(fā)角或觸發(fā)延遲角，是指晶閘管從承受正向電壓開(kāi)始到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)之間的電角度。導(dǎo)通角：是指晶閘管在一周期內(nèi)處于導(dǎo)通的電角度。移

9、相：是指改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻，即改變控制角的大小。移相范圍：是指一個(gè)周期內(nèi)觸發(fā)脈沖的移動(dòng)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=10，交流電源直接從220V電網(wǎng)獲得，試求：（1）輸出電壓平均值Ud的調(diào)節(jié)范圍；（2）計(jì)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(mén)極不加觸發(fā)脈沖；晶閘管內(nèi)部短路；晶閘管內(nèi)部斷開(kāi)，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(mén)極不加觸發(fā)脈沖，即晶閘管呈阻斷狀態(tài)，可視作開(kāi)路，所以輸出電壓和晶閘管兩端電壓波形如習(xí)題圖15（a）所示。（

10、2）晶閘管內(nèi)部短路，顯然晶閘管兩端電壓為零，此時(shí)輸出電壓和晶閘管兩端電壓波形如習(xí)題15圖b）所示。（3）晶閘管內(nèi)部開(kāi)路，輸出電壓和晶閘管兩端電壓波形如習(xí)題15（c）所示。習(xí)題15圖16畫(huà)出單相半波可控整流電路，當(dāng)=60時(shí)，以下三種情況的、及的波形。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（a）電阻性負(fù)載波形圖（b）電感性負(fù)載不接續(xù)流二極管（c）電感性負(fù)載接續(xù)流二極管17中小型發(fā)電機(jī)采用的單相半波晶閘管自激勵(lì)磁電路如圖，L為勵(lì)磁電感，發(fā)電機(jī)滿載時(shí)相電壓為220V，要求勵(lì)磁電壓為40V，勵(lì)磁繞組內(nèi)阻為2，電感為0.1H，試求滿足勵(lì)磁要求時(shí)，

11、晶閘管的導(dǎo)通角及流過(guò)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）先求控制角得 101則 T18010179D180+101281由于Ld=2fLd=23.14500.1=31.4，所以為大電感負(fù)載，各電量分別計(jì)算如下2) 3）選擇晶閘管和續(xù)流二極管得型號(hào)取700V，10A；選擇晶閘管型號(hào)為KP107。取700V，20A；選擇晶閘管型號(hào)為ZP207。4）是續(xù)流二極管開(kāi)路造成的。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)勵(lì)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Id30A，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

12、否都能滿足要求？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(duì)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(shí)Ud00.45U2=99V采用整流變壓器降至60V供電，當(dāng)=0時(shí)Ud00.45U2=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。（2）采用220V電源直流供電，因?yàn)?，其中在輸出最大時(shí)，U2220V，Ud24V，則計(jì)算得121，T18012159晶閘管承受的最大電壓為UTM U2311V考慮2倍裕量，晶閘管額定電壓UTn=2UTM=622V流過(guò)晶閘管的電

13、流有效值是IT，其中，121，則IT84A考慮2倍裕量，則晶閘管額定電流應(yīng)為因此，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電源的視在功率:電源側(cè)功率因數(shù):（3）采用整流變壓器降至60V供電，U260V，Ud24V，由計(jì)算得39，T18039141晶閘管承受的最大電壓為UTM U284.9V考慮2倍裕量，晶閘管額定電壓UTn=2UTM=169.8V流過(guò)晶閘管的電流有效值是IT考慮2倍裕量，則晶閘管額定電流應(yīng)為因此，所選晶閘管的額定電壓要大于169.8V ，額定電流要大于65.5A。電源提供的有功功率:電源的視在功率:電源側(cè)功率因數(shù):通過(guò)以上計(jì)算可以看出，增加

14、了變壓器后，使整流電路的控制角減小，所選晶閘管的額定電壓、額定電流都減小，而且對(duì)電源容量的要求減小，功率因數(shù)提高。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，U2220V，L=5.516mH，R1，試求：1） 控制角的移相范圍。2） 負(fù)載電流最大有效值。3） 最大輸出功率和功率因數(shù)。習(xí)題34圖解：1）單相交流調(diào)壓電感性負(fù)載時(shí)，控制角的移相范圍是所以控制角的移相范圍是60。2）因=時(shí)，電流為連續(xù)狀態(tài)，此時(shí)負(fù)載電流最大。3）最大功率1、請(qǐng)?jiān)谡_的空格內(nèi)標(biāo)出下面元件的簡(jiǎn)稱(chēng)：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

15、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(yáng)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(wèn)題，解決的方法是串專(zhuān)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(hào)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、下二個(gè)元件之間進(jìn)行；而120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(shí)，晶閘管的觸發(fā)電流會(huì)增加、正反向漏電流

16、會(huì)下降；當(dāng)溫度升高時(shí)，晶閘管的觸發(fā)電流會(huì)下降、正反向漏電流會(huì)增加。2、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(lái)分類(lèi)，電力電子元件構(gòu)成的逆變器可分為有源 逆變器與無(wú)源逆變器兩大類(lèi)。4、有一晶閘管的型號(hào)為KK2009，請(qǐng)說(shuō)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(dòng)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 功率的晶閘管。1、普通晶閘管的圖形符號(hào)是 ，三個(gè)電極分別是陽(yáng)極A ， 陰極K 和 門(mén)極G 晶閘管的導(dǎo)通條件是陽(yáng)極加正電壓，陰極接負(fù)電壓，

17、門(mén)極接正向電壓形成了足夠門(mén)極電流時(shí)晶閘管導(dǎo)通；關(guān)斷條件是當(dāng)晶閘管陽(yáng)極電流小于維持電流IH時(shí)，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、提高變流置的功率因數(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(guò)電流保護(hù)有快速熔斷器 ；電路串電抗器 ；過(guò)流時(shí)快速移相；和直流快速開(kāi)關(guān) 等幾種。8、晶閘管的換相重疊角與電路的觸發(fā)角、變壓器漏抗XB 、平均電流Id 、電源相電壓U2等參數(shù)有關(guān)。2、單相全波可控整流電路中，晶閘管承受的最大反向電壓為U2。三相半波可控整流電路中，晶閘管承受的最大

18、反向電壓為U2 。（電源相電壓為U2）3、要使三相全控橋式整流電路正常工作，對(duì)晶閘管觸發(fā)方法有兩種，一是用大于60小于120的寬脈沖 觸發(fā)；二是用脈沖前沿相差60的雙窄脈沖 觸發(fā)。4、在同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路中，鋸齒波底寬可達(dá)240度；實(shí)際移相才能達(dá)0-180 度。6、軟開(kāi)關(guān)電路種類(lèi)很多，大致可分成零電壓 電路、零電流 電路兩大類(lèi)。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(lái)限制。10、絕緣柵雙極型晶體管是以電力場(chǎng)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。1、晶閘管的圖形符號(hào)是 ，三個(gè)電

19、極分別是陽(yáng)極A、陰極K 、和門(mén)極G，雙向晶閘管的圖形符號(hào)是 ，它的三個(gè)極分是第一陽(yáng)極T1、第二陽(yáng)極T2、和門(mén)極G。4、從晶閘管開(kāi)始承受正向電壓起到晶閘管導(dǎo)通之間的電角度稱(chēng)為控制角，用 表示。5、同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路鋸齒波底寬可達(dá)240度；正弦波觸發(fā)電路的理想移相范圍可達(dá) 180度，實(shí)際移相范圍只有150 。6、一般操作過(guò)電壓都是瞬時(shí)引起的尖峰電壓，經(jīng)常使用的保護(hù)方法是阻容保護(hù) 而對(duì)于能量較大的過(guò)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(kāi)關(guān)電路就是利用過(guò)零觸發(fā) 方式來(lái)控制晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷的。 二、 判斷題（對(duì)、錯(cuò)）2、 在用兩組反并聯(lián)晶閘管的可逆系統(tǒng)

20、，使直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行時(shí)，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)。（）3、 晶閘管串聯(lián)使用時(shí)，必須注意均流問(wèn)題。（）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(yáng)極電壓它就會(huì)導(dǎo)通。（）7、 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。（）10、變頻調(diào)速實(shí)際上是改變電動(dòng)機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度達(dá)到改變輸出轉(zhuǎn)速的目的。 （）1、兩個(gè)以上晶閘管串聯(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，但必須采取均壓措施。 （）2、逆變失敗，是因主電路元件出現(xiàn)損壞，觸發(fā)脈沖丟失，電源缺相，或是逆變角太小造成的。（ ）3、 變流裝置其

21、功率因數(shù)的高低與電路負(fù)載阻抗的性質(zhì)，無(wú)直接關(guān)系。（ ）4、并聯(lián)與串聯(lián)諧振式逆變器屬于負(fù)載換流方式，無(wú)需專(zhuān)門(mén)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。（）6、三相半波可控整流電路，不需要用大于60小于120的寬脈沖觸發(fā)，也不需要相隔60的雙脈沖觸發(fā)，只用符合要求的相隔120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(wú)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)。 （ ）9、雙向晶閘管額定電流的定義，與普通晶閘管的定義相同。（ ）10、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(shí)現(xiàn)同步。（ ）

22、1、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(shí)可能會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。（ ）.3、晶閘管并聯(lián)使用時(shí)，必須注意均壓?jiǎn)栴}。 （ ）4、無(wú)源逆變指的是不需要逆變電源的逆變電路。（ ）6、直流斬波電路只能實(shí)現(xiàn)降低輸出直流電壓的作用 （ ）7、無(wú)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)。 （ ）8、在三相半波可控整流電路中，晶閘管承受的最大反壓為倍相電壓U2。 （ ）9、三相全控橋整流電路中，輸出電壓的脈動(dòng)頻率為150Hz。（ ）4、逆變角太小會(huì)造成逆變失敗。（ ）5、設(shè)置補(bǔ)償電容可以提高變流裝置的功率因數(shù)。（ ）8、在單相全控橋電路中，晶閘管的額定電壓應(yīng)取U2。（ ）9、在三相半波可控整流電路中，電路輸出電壓的波形脈動(dòng)頻率為300Hz。 （ ）1、在觸發(fā)電路中采用