0电力电子试题a.答案

《电力电子技术》试题A答案

一、名词解释（每题4分，共20分）

1．PWM异步调制--载波信号和调制信号不同步的调制方式；通常保持

fc固定不变，当fr变化时，载波比N是变化的

2．PWM控制技术--即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）。

3．强迫换流--设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流的换流方式称为强迫换流。通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换流。

4．交流电力控制电路--只改变电压,电流或控制电路的通断,而不改变频率的电路。交流调压电路——相位控制，交流调功电路——通断控制。

5．逆变--把直流电转变成交流电，整流的逆过程；分有源逆变电路和无源逆变电路

二、填空题（每空1分，共20分）

1．电力变换四大类即： 交流变直流 、交流变交流、直流变直流、直流变交流。

2．电力电子器件的损耗主要损耗： 通态 、 断态 、 开关损耗 。

3．光隔离一般采用 光电耦合器 ，磁隔离的元件通常是 脉冲变压器 。 4．晶闸管交交变频电路，当采用6脉波三相桥式电路时，电网频率为50Hz时，交交变频电路的输出上限频率约为 20Hz 。

5．换流有： 电网 、 器件 、 强迫 、 负载换流 四种方式。

6.抑制过电压的方法之一是用__储能元件吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。

7.180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在_同一相_的上、下二个开关元件之间进行。

8.改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变输出电压基波的幅值。

9.为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是(一个)较大的负电流。 10．功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用_快速恢复型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。

11．三相全控桥式整流电路中的六个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差 600度。

12．为防晶闸管误触发，可在晶闸管的控制极和阴极间加反向电压。

三、问答题（共30分）

1．使晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？（8分）

答：承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。晶闸管一旦导通，

门极就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下 。维持电流IH——使晶闸管维持导通所必需的最小电流。 2．交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？（7分）

答：交流调功电路与交流调压电路的异同比较。 相同点——电路形式完全相同 不同点——控制方式不同

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。

交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期,在断开几个周期,通过通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。

3．试说明PWM控制的基本原理。（10分）

答：PWM脉宽调制技术即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值)。若要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。

对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为： f ( t ) f ( t ) f ( t ) f ( t ) ?? ( t ) O a)矩形脉冲

t O b)三角形脉冲

t O c)正弦半波脉冲

t O d)单位脉冲函数

t 图6-1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲

根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。

用系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，两个波形中第一个为正弦半波，第二个为等幅不等宽的调制波，由面积等效原理

冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。因而 两个波形在具有惯性的环节上时效果基本相同即等效。

4．无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？（5分）

答：与整流相对应，直流电变成交流电。交流侧接电网，为有源逆变。 交流侧接负载，为无源逆变。

无源逆变的变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。

主要应用:各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等,交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热。

可控整流电路可工作在有源逆变工作状态，应用：直流可逆调速系统、交流绕线

转子异步电动机串级调速以及高压直流输电等。

四、计算题（每小题10分，共30分）

1．图示三种波形阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，若各波形的最大值为Im =100A，试计算各波形电流的平均值Id1、Id2、Id3和电流有效值I1、I2、I3 。若考虑二倍的电流安全裕量,选择额定电流IR =100A晶闸管能否满足要求。

解：额定电流IR =100A的晶闸管能承受157A的有效电流，若考虑二倍的电流安全裕量,则额定电流IR =100A的晶闸管能在157/2A=78.5A有效电流下运行，在图a）电流平均值Id1 和有效值I1 应是

Id11?2?12???4ImIsin?d??cos??4m2????4??Im?1.707?0.272Im?27.2A 2?I1??Isin?d??2m22Im?1(?sin2?)??/4?0.477Im47.7A＜78.5A 2?24在图b）电流平均值Id2 和有效值I2

Id2?2?Id1?54.4A I2?I12?2?2.I1?67.45A＜78.5A 在图b）电流平均值Id3和有效值I3

Id3?2I3?Im?1?Im?33.3A 411?Im?50A＜78.5A 42所以额定电流IR =100A的晶闸管能满足以上三种波形的要求

2．三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻负载，R=10Ω，，当α=60°时，要求：

① 画出ud、id和iVT1的波形； ② 计算Ud、Id、IdT和IVT。（10分） 解： (1)

u2 ?? =60u a ubuc O uG O u d?t ?t ?t ?t

）

Ud?1.17U2?1?cos(300??)?iVT O 1 O （

2

??13?1.17?100?1?13?67.6V（α=60°） Id?Ud?67.6/5?13.5A R1Id?13.5/3?4.5A 3IdT?ITV?U2R15?3167.615?1313(???cos2?sin2?)?(?1.05????)?6.7A2?64452?62442

3．如图单相交流调压电路，电源电压230V，负载为电阻性，R在23Ω，要求最大输出功率为2.3kW。试计算晶闸管电压的最大值、电流的有效值IT 和晶闸管电流的平均值ITAV。

解：R=23Ω，要求最大输出功率为2.3kW。此时α=00 。 输出功率为

22P0?I0R?23I0?2300

I0?10A

对于电阻性负载电路，一周期内电路仅在???t??期间导电，

i0?2Vsin?t，???t?? R晶闸管电流的平均值为

ITav?12??12?(???2V2Vsin?td?t?(cos??1) R2?RIT???2VV?1????sin?t)2d?t?sin2??)? ?RR?4?2??α=00 时，IT?V12301??7.07A R2232对于α=00 时，IT/ITavV1R2????1.57

22V?R于是晶闸管电流的平均值ITAV最大为

ITav?2??IT?2??7.07?4.50A

V。 加到晶闸管的正向和反向最大电压为2?230?325