電力電子期末試題及答案

1．晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？導(dǎo)通后流過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：晶閘管陽極和陰極之間加正向陽極電壓。門極和陰極之間加適當(dāng)?shù)恼蜿枠O電壓。導(dǎo)通后流過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：陽極電流小于維持電流。關(guān)斷晶閘管可以通過降低晶閘管陽極－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，在斷開負(fù)載測量輸出電壓是否可調(diào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)不正常，接上后一切正常，請(qǐng)分析為什么？習(xí)題2圖解：當(dāng)S斷開時(shí)，由于電壓表內(nèi)阻很大，即使晶閘管門極加觸發(fā)信號(hào)，此時(shí)流過晶閘管陽極電流仍小于擎住電流，晶閘管無法導(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，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．畫出圖1-35所示電路電阻上的電壓波形。圖1-35習(xí)題3圖解：4．說明晶閘管型號(hào)100-8E代表的意義。解：100-8E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〔＜≤〕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°6．型號(hào)為100－3、維持電流＝3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〕圖的目的是穩(wěn)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。此題給定晶閘管的維持電流＝3，那么擎住電流必然是十幾毫安，而圖中數(shù)據(jù)說明，晶閘管即使被觸發(fā)導(dǎo)通，陽極電流為10050KΩ＝3，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)說明，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。 晶閘管可能通過的最大電流有效值為150A×100＝157A，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．某晶閘管元件測得＝840V，980V，試確定此晶閘管的額定電壓是多少？解：根據(jù)將和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1－2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)脈沖完畢時(shí)它又關(guān)斷是什么原因？解：晶閘管的陽極加正向電壓，門極加正向觸發(fā)脈沖時(shí)，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。此后陽極電流逐漸上升到擎住電流后，去掉觸發(fā)脈沖，那么管子繼續(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)。如果陽極電流還沒有升到擎住電流值就去掉門極脈沖，那么晶閘管就不能繼續(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，其通過電流的峰值為100A×π=314A，那么雙向晶閘管的額定電流為314222A。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：觸發(fā)：T1接正電壓，T2接負(fù)；門極G接正，T2接負(fù)。觸發(fā)：T1接正，T2接負(fù)；門極G為負(fù)，T2接正。Ⅲ+觸發(fā)T1接負(fù)，T2接正，門極G接正，T2接負(fù)。Ⅲ-觸發(fā)T1接負(fù)，T2接正；門極G接負(fù)，T2接正。一般選用和Ⅲ-。11．說明圖所示的電路，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)載上無電壓S置于位置2：正半周，雙向晶閘管Ⅰ+觸發(fā)方式導(dǎo)通。負(fù)半周，由于二極管反偏，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Ⅰ+觸發(fā)方式導(dǎo)通。負(fù)半周，雙向晶閘管Ⅲ-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)斷晶閘管有哪些主要參數(shù)？其中哪些參數(shù)與普通晶閘管一樣？哪些不同？解：可關(guān)斷晶閘管的主要參數(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、開通時(shí)間、關(guān)斷時(shí)間等，這些參數(shù)定義與普通晶閘管一樣。與普通晶閘管不同的是：〔1〕最大可關(guān)斷陽極電流。也是標(biāo)稱額定電流的參數(shù)。與普通晶閘管的額定電流不同?！?〕電流關(guān)斷增益。定義為〔3〕維持電流與擎住電流。的維持電流和擎住電流的含義和普通晶閘管的含義根本一樣。但是，由于的多元集成構(gòu)造，使得每個(gè)遠(yuǎn)的維持電流和擎住電流不可能完全一樣。因此把陽極電流減小到開場出現(xiàn)某些元不能再維持導(dǎo)通時(shí)的值稱為整個(gè)的維持電流；而規(guī)定所有元都到達(dá)其擎住電流的陽極電流為的擎住電流。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場到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)之間的電角度。導(dǎo)通角θ：是指晶閘管在一周期內(nèi)處于導(dǎo)通的電角度。移相：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10Ω，交流電源直接從220V電網(wǎng)獲得，試求：〔1〕輸出電壓平均值的調(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：0~99V〔2〕20-715．單相半波整流電路，如門極不加觸發(fā)脈沖；晶閘管內(nèi)部短路；晶閘管內(nèi)部斷開，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〕晶閘管門極不加觸發(fā)脈沖，即晶閘管呈阻斷狀態(tài)，可視作開路，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?！?〕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?！?〕晶閘管內(nèi)部開路，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。電阻性負(fù)載。大電感負(fù)載不接續(xù)流二極管。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鼓勵(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2Ω，電感為0.1H，試求滿足勵(lì)磁要求時(shí)，晶閘管的導(dǎo)通角及流過晶閘管與續(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° 那么θT＝180°－101°＝79°θD＝180°+101°＝281° 由于ω2π2××50×Ω，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) ?。?00V，＝10A；選擇晶閘管型號(hào)為10－7。 ?。?00V，＝20A；選擇晶閘管型號(hào)為20－7。 4〕是續(xù)流二極管開路造成的。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈為大電感負(fù)載，所以輸出電壓始終為零或電壓很低。18．某電阻性負(fù)載要求0～24V直流電壓，最大負(fù)載電流＝30A，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，是否都能滿足要求？試比擬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)0U2=99V 采用整流變壓器降至60V供電，當(dāng)=0°時(shí)0U2=27V 所以只要適當(dāng)調(diào)節(jié)角，上述兩種方案均滿足輸出0～24V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)，U2＝220V，＝24V，那么計(jì)算得≈121°，θT＝180°－121°＝59°晶閘管承受的最大電壓為＝U2＝311V考慮2倍裕量，晶閘管額定電壓2622V流過晶閘管的電流有效值是＝，其中，≈121°，那么＝84A考慮2倍裕量，那么晶閘管額定電流應(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，U2＝60V，＝24V，由計(jì)算得≈39°，θT＝180°－39°＝141°晶閘管承受的最大電壓為＝U2考慮2倍裕量，晶閘管額定電壓2V流過晶閘管的電流有效值是＝考慮2倍裕量，那么晶閘管額定電流應(yīng)為V，額定電流要大于。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):通過以上計(jì)算可以看出，增加了變壓器后，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，U2＝220V，5.516，R＝1Ω，試求：控制角α的移相范圍。負(fù)載電流最大有效值。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α的移相范圍是所以控制角α的移相范圍是60°~π。 2〕因α=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)出下面元件的簡稱：電力晶體管

；可關(guān)斷晶閘管

；功率場效應(yīng)晶體管

；絕緣柵雙極型晶體管

；是

和

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100-8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)展；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)展的。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分類，電力電子元件構(gòu)成的逆變器可分為

有源

逆變器與

無源

逆變器兩大類。4、有一晶閘管的型號(hào)為200－9，請(qǐng)說明快速晶閘管；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

陽極A，

陰極K和

門極G

晶閘管的導(dǎo)通條件是

陽極加正電壓，

陰極接負(fù)電壓，門極接正向電壓形成了足夠門極電流時(shí)晶閘管導(dǎo)通

；關(guān)斷條件是

當(dāng)晶閘管陽極電流小于維持電流時(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，常用的過電流保護(hù)有

快速熔斷器；

電路串電抗器；

過流時(shí)快速移相

；和

直流快速開關(guān)等幾種。8、晶閘管的換相重疊角與電路的

觸發(fā)角α

、

變壓器漏抗

、

平均電流

、

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，晶閘管承受的最大反向電壓為

U2

?！搽娫聪嚯妷簽閁2〕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60o小于120o的寬脈沖

觸發(fā)；二是用

脈沖前沿相差60o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)

240o

度；實(shí)際移相才能達(dá)

0o-180

o

度。6、軟開關(guān)電路種類很多，大致可分成

零電壓

電路、

零電流

電路兩大類。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)電抗器來限制。10、絕緣柵雙極型晶體管是以

電力場效應(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)電極分別是

陽極A、

陰極K、和門極G

，雙向晶閘管的圖形符號(hào)是

，它的三個(gè)極分是

第一陽極T1、

第二陽極T2、和

門極G

。4、從晶閘管開場承受正向電壓起到晶閘管導(dǎo)通之間的電角度稱為

控制角，用

α

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)

240o

度；正弦波觸發(fā)電路的理想移相范圍可達(dá)180o

度，實(shí)際移相范圍只有

150o。6、一般操作過電壓都是瞬時(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)開關(guān)電路就是利用

過零觸發(fā)

方式來控制晶閘管導(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)，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)磁場的速度到達(dá)改變輸出轉(zhuǎn)速的目的?！?/p>

√

〕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。

〔

√

〕√3、

變流裝置其功率因數(shù)的上下與電路負(fù)載阻抗的性質(zhì)，無直接關(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，無需專門換流關(guān)斷電路?！?/p>

√

〕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60o小于120o的寬脈沖觸發(fā)，也不需要相隔60o的雙脈沖觸發(fā)，只用符合要求的相隔120o的三組脈沖觸發(fā)就能正常工作?！?/p>

√

〕7、變頻調(diào)速裝置是屬于無源逆變的范疇。

〔

√

〕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一樣。

〔

√

〕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。

〔

×〕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)，必須注意均壓問題。

〔

×

〕4、無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)?！病?/p>

〕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?！?/p>

×

〕9、三相全控橋整流電路中，輸出電壓的脈動(dòng)頻率為150。

〔

×

〕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300?！?/p>

×