电力电子技术试题库

1

注：图中开关为电力电子开关器件，通常为全控型

工作原理：斩波开关导通时，二极管VD截止，直流电源Ud让电感储能，电感上电压极性左正右负，同时电容C原先储存的电能维持负载上的电压；斩波开关断开时，电感电流不能突变，感应电动势维持原电流流通，电感上电压左负右正（与图中相反），此时二极管VD导通，直流电源和电感同时向负载和电容C供电，使负载上电压高于电源电压。（简要写出即可）。

2答：1）使变换器的输入电源与负载之间实现电气隔离，2）可匹配电源电压与负载所需的输出电压，3）可以设置多个二次绕组输出几个大小不同的直流电压

3电压驱动型器件和电流驱动型器件.

电压驱动型器件特点:输入阻抗高,所需动功率小,驱动电路简单,工作频率高; 电流驱动型器件特点:具有电导调制效应,因而通态压降低,导通损耗小,但工作频率较低,所需驱动功率大,驱动电路也比较复杂

4单端是指变压器仅有单一方向的磁通,仅工作在其磁滞回线的第一象限.反激是指在开关管VT导通时变压器没有能量传递到负载,此时变压器原边作为电感存储能量,能量时在开关管VT断开时由变压器传递给负载的.

电感: 2）Uo/Ui=D/(1-D),D为脉宽调制信号的占空比. 计算

1） U0=133.3V；I0=6.67A；2）UO?Ui

n?1???U300?3000 ??0，UO?0 ??0.5，UO?i?n0.1?所以，输出电压的调节范围为0～3000V。

填空

在单相交流调压电路中，负载为电阻性时控制角移相范围是 ，负载是阻感性时移相范围是 。 交交变频器又叫做

简答

交—交变频后的频率比原频率是高还是低？为什么？

什么是交流调压？主要应用在哪些场合？主要采用哪几种控制方式？ 交－交变频电路的优缺点是什么？ 计算

1.由晶闸管反并联组成的单相交流调压器，电路不用变压器而直接接于交流电源上，电源电压U1=2300V.

(1)电阻负载，阻值为2.30Ω，要求最大的输出功率达到2300kW.不考虑安全裕量时，计算晶闸管的额定电压和额定电流至少为多少。

(2)如果负载为电阻感性负载，R=2.30Ω，ωL=2.30Ω求控制角变化范围，最大输出电流的有效值。

2由两只晶闸管构反并联构成单相交流调压电路，电路不用变压器而直接接于交流电源上，交流电源u2=200sinωt，纯电阻性负载R=10Ω,当α=π／6时求负载上电流有效值、流过晶闸管电流的有效值和电路的功率因数。．

答案：填空

0??，

???，

周波变换器 简答

比原频率低，交—交变频器是正组整流器和反组整流器反复工作多次后得到一个周期的，其周期是原周期的N倍，频率是原频率的1/N。

交流调压是指交流电压幅值的变换（其频率不变）。交流调压在交流调压、交流调功和交流开关三种交流电力控制器中广泛应用。可以采用相位控制或通断控制。

答：优点是：1、只有一次变流，且使用电网换流，提高了变换效率，2、可以很方便地实现四象限工作，3、低频时输出波形接近正弦波。

缺点是：1、接线复杂，使用的晶闸管数目较多，2、受电网频率和交流电路各脉冲数的限制，输出频率低，3、采用相控方式，功率因数低。 计算

解：（１）晶闸管所承受的电压最大值UTM=2U1=3252V

对于晶闸管反并联构成的单相交流电路纯电阻性负载来说， 输出电压有效值UO输出功率PO=21p1p-a2Usinwtd=Usin2a+()1wt1pò02pp POmax=UO2/R

=2300KV时，可得出α

＝０。

此时，流过晶闸管电流的平均值为：IdT

1=2pòp02U1sinwtdwt=450A

R21. 解：对于晶闸管反并联构成的单相交流电路纯电阻性负载来说，流过晶闸管电流有效值为：

(12pòa流过负载电流有效值为：IL=2IT

IVT=p2U1sinwt)R

dwt

21p1p-a2Usinwtd=Usin2a+输出电压有效值UO=()1wt1pò02ppPUoIoUo1p-a功率因数：l= ===sin2a+SU1IoU12ppp当a=时，有

6IVT=9.84A,IL=13.87A l=０．９８

填空

1电流型逆变器中间直流环节贮能元件是_________

2正弦波脉宽调制（SPWM）技术运用于电压型逆变电路中，当改变______________ 可改变逆变器输出电压幅值；改变＿＿＿＿＿＿＿可改变逆变器输出电压频率；改变＿＿＿＿＿＿＿可改变开关管的工作频率。

3根据对直流输入设置的储能元件和负载无功能量处理方式的不同，逆变器和变频器可以分为________和_________两种类型。

4逆变可分为有源逆变和无源逆变两种.其中,我们_________________________________

___________为有源逆变, _________________________________________________________ _____为无源逆变.

5晶闸管构成的有源逆变电路实现有源逆变要有两个基本条件，其外部条件是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；内部条件是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．

6根据输入直流电源特点，可以将无源逆变分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿。

7一般来说，换流方式可分为以下几种＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿。

8180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在_______的上、下二个开关元件之间进行

9变频电路种类繁多，从其过程可分为两大类，一类为＿＿＿＿＿＿＿变频；一类为＿＿＿＿＿＿＿＿＿变频

10 PWM逆变电路的控制方法有 、 、 三种。其中调制法又可分为 、 两种。 11全控器件出现以后，逆变电路的结构大为简化，控制上由原来的相位控制技术改为 。 选择

1 电压型逆变电路下列说法正确的有（ ）（不定项选择题）。

A.直流侧接大电感 B交流侧电流接可近正弦波

C直流侧电压无脉动 D 直流侧电流有脉动

2电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流，晶闸管构成的有源逆变电路的换流方式采用以下换流方式中的（ ）。 A．器件换流 B电网换流 C负载换流 Ｄ强迫换流 电压型逆变器中间直流环节贮能元件是( )

A.电容 B.电感 C.蓄电池 D.电动机 简答

1简述什么是SPWM及正弦波脉宽调制技术的工作原理。 2简述PWM技术。

3什么是有源逆变,什么无源逆变? 4有源逆变与无源逆变有何异同点？

5简述单极性PWM逆变器和双极性逆变器PWM的区别。 PWM逆变器的优点是什么？ 电压型逆变电路的特点是什么？

SPWM中，同步调制和异步调制各有什么优缺点

作图

如下图所示三相桥式逆变电路，负载为电阻性负载，设其为180°通电型．各器件VT1~VT6的导通时间依次从上往下如下右图所示，作出相应的逆变电压U, V, W的电压波形来．

答案：填空 1电感

2调制比（或调制度 调制波频率＿ ＿载波频率＿．

3电压源型____和__电流源型_ 4把直流电转变成和电网同频率的交流电并反馈给电网的这样一种逆变__为有源逆变,

5把直流电转变成某一频率或频率可调的交流电并供给供具体的用电设备使用的这样一种逆变__为无源逆变.

6变流器的直流侧要有一极性和晶闸管导通方向相一致的直流电源且大小大于变流器直流侧输出平均电压＿；内部条件是＿＿控制角α<90°(或逆变角β>90°)使其输出一和整流时极性相反的电压＿

7电压型无源逆变和电流型无源逆变。 8器件换流、电网换流、负载换流、脉冲换流 9同一相 10交交，交直交

11计算法，调制法，跟踪控制法。异步调控法，同步调控法 12PWM调制 选择

1BCD 2B 3B 4A 简答

1按正弦规律变化又和正弦波等效的脉宽调制波形称为正弦脉宽调制（SPWM）。正弦波脉宽调制技术（SPWM）是通过对变流装置输出电压波形进行可变脉宽的多脉冲调 来调节输出电压，并改变变流装置性能的方法。这种技术多用于逆变器中，就是把逆变器每半个周期分割成若干个周期相同的等幅不等宽的脉冲，并使这些脉冲的宽度按照与逆变工作同频率的正弦函数分布。

2 脉宽调制简称PWM，PWM技术就是在所需的频率周期内，将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流（直流）输出电压脉冲，以达到控制（交流中）频率，电压，电流和抑制谐波的目的，是通过控制半导体功率开关元件的导通和关断时间比，调节脉冲宽度或周期来控制输出电压的一种控制技术。

3有源逆变是指把直流电转换成和电网同频率的交流电，得到的交流电输送给交流电网。

无源逆变指把直流电转换成某一频率或频率可调的交流电，并将得到的交流电供给具体的用电设备。

4相同之处：二者都是逆变的过程，都把直流电变成了交流电。

不同之处：有源逆变是将直流电逆变成与交流电网同频率的交流电，并输送给电网，是一种恒频变换，不能变频。无源逆变是将直流电变换成交流电后供给具体的用电设备，与电网无关。并且可以恒频也可以变频。

6单极性PWM逆变器是指逆变器输出的半个周期中，被调制成的脉冲输出电压只有一种极性，正半周为＋Ud和零，负半周为－Ud和零，其工作特点为输出的每半个周期内，逆变器同一桥臂的两个功率开关器件中，只有一个器件时通时断地工作，而另一个器件完全截止; 而双极性PWM输出的每半个周期脉冲输出电压都被调制成在±Ud之间变化的等幅不等宽脉冲列，其工作特点为在任半个周期内，同一桥臂上的两个功率开关器件互补交替导通。 6答：（1）既可分别调频、调压，也可同时调频调压，都由逆变器统一完成，仅有一个可控功率级，从而简化了主电路和控制电路的结构，使装置的体积小，重量轻，造价低，可靠性高。

（2）直流电压可由二极管整流获得，交流电网的输入功率因数与逆变器输出电压的大小和频率无关而接近于1。

（3）输出频率和电压都在逆变器内控制和调节，其响应速度取决于电子控制回路，而与直流回路的滤波参数无关，所以调节速度快，且可以使调节过程中频率和电压相配合，以获得好的动态性能。 （4）输出电压或电流波形接可近正弦，从而减少谐波分量。

7 答：1、直流侧接有大电容，相当于电压源，直流电压基本无脉动，直流电路呈现低阻抗2、由于直流电压源的钳位作用，交流侧电压波形为矩形波，与负载阻抗角无关，而交流电流波形和相位因负载阻抗角的不同而不同，其波形接近三角波或接近正弦波。3、当交流侧为电感性负载时须提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用、为了交流侧向直流侧反馈能量提供通道，各臂都并联了反馈二极管。4、逆变电路从直流侧向交流侧传送的功率是脉动的，因直流电压无脉动，故传输功率的脉动是由直流电流的脉动来体现的。5、当用于交－直－交变频器中且负载为电动机时，如果电动机工作再生制动状态，就必须向交流电源反馈能量。因直流侧电压方向不能改变，所以只能靠改变直流电流的方向来实现，这就需要给交－直整流桥再反向并联一套逆变桥。

8 答：同步调制方式，三角波与正弦波之比为常数，即频率变化时逆变器输出电压半波内矩形脉冲数是固定不变的。这种调制随着输出频率的降低，其相邻两脉冲间的间距增大，谐波会显著增加，对电机负载将产生转矩脉动和噪音等恶劣影响。

异步调制方式，整个变频范围内三角波频率恒定，因此，低频时逆变器输出电压半波内的矩形脉冲数增加，提高了低频时的载波比，这可减少负载电机的转矩脉动和噪声，改善低频工作特性；但是由于载波比是变化的，势必使逆变器输出电压波形中正负半周脉冲数及其相位发生变化，很难保持三相输出间的对称关系，因而引起电机工作的不平稳 作图