电力电子技术试卷(B)


安徽机电职业技术学院 《 电力电子技术 》
期终考试卷(B) 班级
题号 得分 一 二

姓名
三 四 五

学号
六 得分

得分

评卷人

复核人

一、填空题(每空 1 分,共 30 分)

1、电力电子电路的根本任务是实现电能变换和控制。电能变换的基本形式有: 变换、 变换、 变换、 变换四种。(AC/DC、 DC/AC、DC/DC、 AC/AC) (功率 MOSFET、双极型器件或 GTR) 2、IGBT 器件是一种 和 的复合体,它结合了二者的优点。 3、电流驱动型全控器件必须有足够的驱动电流才能使器件导通,需要有较大的 驱动功率 ,这类器件有 门极可关断晶闸管、 电力晶体管 等。 4、 按负载的性质不同,晶闸管可控整流电路的负载分为 电阻 性负 载、 阻感 性负载和 反电动势 共阴极 和 负载三大类。 共阳极 接法是三相整流电路 串联 5、 三相半波相控电路 或 并联

的最基本形式,其它三相整流电路可看作是三相半波整流电路以 方式组合而成。 。 频率与 控制信号

6、 缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内因 过电压 du/dt 和 过电流 di/dt,减小器件的 开关损耗 7、在 SPWM 调制方式中, 波比。 8、使 MOSFET 开通的驱动电压一般为 压一般为 15--20 关断时间 和关断损耗。 9、升降压式直流电压变换电路其输出电压可以 于 10、逆变电路按电路结构特点可分为: 逆变电路、
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载波

频率之比称为载

10—15

V,使 IGBT 开通的驱动电

V。关断时施加一定幅值的负驱动电压以利于减小 小于 输入电压, 也可以 大 。 全桥时 逆变电路、

输入电压。且输出电压极性与输入电压极性 相反 半桥式

推挽式
得分 评卷人

逆变电路和其他形式的逆变电路等。
复核人

二、选择题(每小题 2 分,共 20 分) ) 。 ) 。

1、双向晶闸管的四种触发方式中,灵敏度最低的是( C A、Ⅰ+ A、MOSFET A、不变 倍。 A、1 ( A ) 。 B、30°~120° B、3DD15C B、 三相半波 B、0.5 C、0.45 D、0.9 B、ⅠB、GTR B、增大 C、Ⅲ+ C、IGBT C、减小 D、 ⅢD、 GTO D、不确定 2、能采用快速熔断器作为过电流保护的半导体器件是( D

3、晶闸管可控整流电路中的控制角α减小,则输出的电压平均值会( B ) 。 4、单相桥式可控整流电路输出直流电压的平均值等于整流前交流电压的(D )

5、 三相全控桥式整流电路带大电感负载时,控制角α的有效移相范围是 A、0°~ 90° A、KP50-7 A、 单相全波 8、α为( C A、 0° C、60°~150° ) 。 D、9013 D、 单相半控桥 D、90°~150°

6、下列电力电子器件中属于全控型器件的是( B C、ZP100-10 7、下列不可以实现逆变的电路是(

D )式晶闸管电路。 C、 三相全控桥

)时,三相半波可控整流电路,电阻性负载输出的电压波形,处 B、 30° C、 60° B )的。 C、 增大 D、 减小 D、 120°

于连续和断续的临界状态。 9、晶闸管变流器接直流电动机的拖动系统中,当电动机在轻载状况下,电枢电 流较小时,变流器输出电流是( A、 均值为 0.9U2 C、 1.17U2; 2.34U2
得分 评卷人 复核人

连续 ( D ) 。

B、

断续

10、三相全控桥式整流电路带电阻负载,当触发角α=0?时,输出的负载电压平 A、 0.45U2 B、 D、 三、判断题(每小题 1 分,共 10 分)

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1、 ( F )普通晶闸管为全控型器件,可关断晶闸管为半控型器件。 2、 ( T 态。 4、 ( T )单相半波可控整流电路,大电感负载必须要加续流二极管。 5、 ( F )直流斩波电路作用是将交流电压变换成一种幅值可调的直流电压。 6、 ( T )如果没有最小逆变角的限制,电路将可能造成逆变失败。 7、 ( T )三相交—交变频器电路是由三组输出电压相位各差 交变频电路组成。 8、 ( T )常用可控电力电子器件有 3 种电极。 9、 ( T )集成触发电路具有体积小、温漂小、性能稳定、移相线性度好等优点, 应用越来越多。 10、 ( F )交流固态开关的输入信号为交流信号,直流固态开关的输入信号为 直流信号。
得分 评卷人 复核人

)绝缘栅双极型晶体管有三个电极,分别是发射极、栅极和集电极。

3、 ( T )单相半波桥式整流电路只能工作在整流状态,不能工作在有源逆变状

2?

3 的单相交—

四、简答题(每题 5 分,共 20 分)

1、什么是 GTR 的一次击穿和二次击穿?会有什么后果? 答:1)当集电极电压 UCE 增大到集射极间的击穿电压 UCEO 时,集电极电流 iC 将急 剧增大,出现击穿现象,这是首次出现正常性质的雪崩现象,称为一次击穿, 一般不会损坏 GTR 器件。 (2 分) 2).一次击穿后如继续增大外加电压 UCE,电流 iC 将持续增长。二次击穿在一 次击穿发生时 Ic 增大到某个临界点时会突然急剧上升,并伴随电压的陡然下 降,这种向低电压大电流状态的跃变称为二次击穿。 (2 分) 3)常会导致器件的永久损坏,或者工作特性明显衰变。 (1 分)

2、有源逆变的条件是什么?

答:(1).变压器直流侧有直流电动势,其极性必须与晶闸管导通方向一致; (2 分) 2).变流器输出的直流平均电压 Ud 必须为负值,即晶闸管触发角α>90°, 且| Ud|<|E|。 (2 分)

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(3).以上两条件是实现有源逆变的必要条件,必须同时满足变流器才能工作在 逆变状态。为了保证在逆变过程中电流连续,回路中要有足够大的电感,这是 保证有源逆变正常进行的充分条件(1 分)

3、交流调压电路和交流调功电路有什么区别? 答:1)交流调压电路在每个电源周期都对输出电压波形进行控制。 (2 分) 2)交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期, 再断开几个周期,通过 通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。 (3 分)

4、产生过电流的原因是什么?常采用哪些保护措施? 答:1)电力电子电路运行不正常或者发生故障时,可能会产生过电流,造成开 关器件永久性损坏。过电流分过载和短路两种情况。 (2 分) 2)电子保护电路作为第一保护措施,当电流传感器检测到过电流值时,电 子保护电路输出过流信号,关断开关器件,切断故障源。直流快速断路器通常 在电子保护电路动作之后实现保护,过电流继电器则在过载时动作。 (3 分)

得分

评卷人

复核人

五、作图题(每题 5 分,共 10 分)

1、请利用六块锯齿波同步触发电路的 X、Y 控制端,本身产生单窄脉冲,要使 之符合三相全控桥电路触发要求,在图中个触发电路板中 X、Y 端合理连接画出 连接图。

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2、试画出下面电路中 ud 的波形

得分

评卷人

复核人

六、分析与计算题(每题 5 分,共 10 分)

晶闸管单相桥式半控整流电路, 电阻负载 Rd=4? , 要求 Id 在 0 ~25A 之间变化, U1=220V。求:1)整流变压器 TR 的变比。

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(1) Udmax=Idmax=25A ? 4? =100V ,对应 ? ? 0? 时,U 2 ? 变比 K ?

U 1 220 ? ? 2 (考虑到线路和变压器电压降等因素,实际变比应小于 2) U 2 111

Ud ? 111V 。所以变压器 0.9

2)考虑 2 倍安全余量,选择晶闸管型号规格。

( 2 ) 晶 闸 管 额 定 电 流

I

T ( AV )

?

1.57

I

T

?

2 ? 12.5? , 1.57

1

I

T ( AV )

取 30A 。

U?

M

? 2U 2 ? 157V , U Tn 取 400V 。所以选择 30A 、400V 的晶闸管,型号规格为

KP30-4。

电路多重化:目的主要包括两个方面,一是可以使装置总体的功率容量大,二是 能够减
少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。 相对硬开关,软开关提高了开 关频 率,降低甚至是消除了开 关损 耗 (Switching-Loss),因 此其工作条件更好。 软开关分为零电压开关和零电流开关。[1] ? ? 软开关电路 分类:准谐振电路,零开关 PWM 电路,零转换 PWM 电路。 软开关是电器回路中用 于连通和切断负载的一种方式和装置,这种方式系指负载的切断和接通不是瞬间突然地完 成,而是逐渐地由小到大完成接通过程,逐渐地由大到小完成切断过程。现实中的软开关 可见于照明回路,对于一盏灯开启时由不亮到微亮再到全亮逐渐地缓慢地完成,关闭过程 则相反。软开关的引入可以避免灯光突然变化给人眼造成的刺激,特别在全黑暗的情况下 更为重要。现实中软开关的实现方式有:对于白炽灯等电阻性负载常常使用可控硅调节导 通角的方式来实现当开启灯光时导通角由0到180度渐变,当灯光关闭时导通角则反过来由 180度渐变, 这样便实现了软开关的开启和关闭。 对于荧光灯类负载则通过调节占空比的方 式来实现。

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