电力电子专业考试题~库(含内容答案).doc

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1、|一、 填空（每空 1 分） 1、请在正确的空格内标出下面元件的简称： 电力晶体管 GTR ；图形符号为 ； 可关断晶闸管 GTO ；图形符号为 ； 功率场效应晶体管 MOSFET ；图形符号为 ； 绝缘栅双极型晶体管 IGBT ；图形符号为 ；IGBT 是 MOSFET 和GTR 的复合管。 2、晶闸管对触发脉冲的要求是 要有足够的驱动功率 、 触发脉冲前沿 要陡幅值要高 和 触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。 3、多个晶闸管相并联时必须考虑 均流 的问题，解决的方法是 串专用 均流电抗器。 4、在电流型逆变器中，输出电压波形为 正弦波 ，输出电流波形为 方 波 。 5、型号为 KS100-8

2、 的元件表示 双向晶闸管 晶闸管、它的额定电压为 800V 伏、额定有效电流为 100A 。 6、180导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在 同一桥臂 上的上、 下二个元件之间进行；而 120导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是 在 不同桥臂上的元件之间进行的。 7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会 增加 、正反向漏电流会 下降 ； 当温度升高时，晶闸管的触发电流会 下降 、正反向漏电流会 增加 。 8、 在有环流逆变系统中，环流指的是只流经 逆变电源 、 逆变桥而不流经 负载 的电流。环流可在电路中加 电抗器 来限制。为了减小 环流一般采控用控制角 大于 的工作方式。|9、常用的过电流保护

3、措施有 快速熔断器 、 串进线电抗器、 接入直流 快速开关 、 控制快速移相使输出电压下降。 （写出四种即可） 10、双向晶闸管的触发方式有 +、 -、 、 - 四种 。 11、双向晶闸管的触发方式有：I+ 触发：第一阳极T1接 正 电压，第 二阳极T 2 接 负 电压；门极G接正 电压，T2接 负 电压。 I- 触发：第一阳极T1接 正 电压，第二阳极T2接 负 电压；门极 G接 负 电压，T2接 正 电压。 +触发：第一阳极T1接 负电压，第二阳极T2接正 电压；门极G接正 电压，T2接 负 电压。 -触发：第一阳极T1接 负电压，第二阳极T2接 正电压；门极G接 负 电压，T2接 正 电

4、压。 12、由晶闸管构成的逆变器换流方式有 负载 换流和 强迫（脉冲）换 流。 13、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分 为 有源 逆变器与 无源 逆变器两大类。 14、有一晶闸管的型号为 KK2009，请说明 KK 快速晶闸管 ； 200 表 示表示 200A ，9 表示 900V 。 15、单结晶体管产生的触发脉冲是 尖脉冲 脉冲；主要用于驱动 小 功 率的晶闸管；锯齿波同步触发电路产生的脉冲为 强触发脉冲 脉冲；可 以触发 大 功率的晶闸管。 16、一个单相全控桥式整流电路，交流电压有效值为 220V，流过晶闸管 的大电流有效值为 15A，则这个电路中晶闸管的额

5、定电压可选为 ；晶闸管的额定电流可选为 V 220 2 ) 2 5 . 1 ( 倍 A 57 . 1 15 ) 3 5 . 1 ( 倍 |17、普通晶闸管的图形符号是 ，三个电极分别是 阳极 A ， 阴极 K 和 门极 G 晶闸管的导通条件是 阳极加正电压， 阴极接负电 压，门极接正向电压形成了足够门极电流时晶闸管导通 ；关断条件是当晶闸管阳极电流小于维持电流 I H 时，导通的晶闸管关断 。 18、单相交流调压在电阻性负载电路的移相范围在 0180 变化，在阻 感性负载时移相范围在 180 变化。 19、提高变流置的功率因数的常用方法有 减小触发角 、 增加整流相 数 、 采用多组变流装置串

6、联供电 、 设置补偿电容 。 20、晶闸管的换相重叠角与电路的 触发角 、 变压器漏抗X B、 平 均电流I d、 电源相电压 U 2等到参数有关。 21、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一 是用 大于 60 小于 120的宽脉冲 触发；二是用 脉冲前沿相差 60 的 双窄脉冲 触发。 22、在同步电压为锯齿波的触发电路中，锯齿波底宽可达 240 度；实 际移相才能达 0-180 度。 23、异步电动机变频调速时，对定子频率的控制方式有 恒压频比控制、转差劲频率控制 、 矢量控制 、 直接转矩控制 。 24、软开关电路种类很多，大致可分成 零电压 电路、 零电流 电路

7、 两大类。 25、绝缘栅双极型晶体管是以 电力场效应晶体管栅极为栅极 作为栅极， 以 以电力晶体管集电极和发射极 作为发射极与集电极复合而成。 26、双向晶闸管的图形符号是 ，它的三个极分是 第一阳极|T1、 第二阳极 T2、和 门极 G 。 27、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 2U2 。 三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 6 U2 。 （电 源电压为U2） 28、从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为 控制 角，用 表示。 29、正弦波触发电路的理想移相范围可达 180、 度，实际移相范围只有150 。 30、一般操作过电压都是瞬时引起

8、的尖峰电压，经常使用的保护方法是阻容保护 而对于能量较大的过电压，还需要设置非线性电阻保护，目前 常用的方法有压敏电阻和 硒堆 。 31、交流零触发开关电路就是利用 过零触发 方式来控制晶闸管导通与 关断的。 32、逆变器环流指的是只流经 逆变电源 、逆变桥晶闸管 而不流经 负载 的电流，环流可在电路中加 电抗器来限制。为了减小环流一般采用大 于 工作方式。 33、GTO 的关断是靠门极加负信号出现门极 反向电流 来实现的。 34、大功率晶体管简称 GTR ，通常指耗散功率 1W 以上的晶体 管。 35、功率场效应管是一种性能优良的电子器件，缺点是 电流不够大 和 耐压不够高 。 36、整流是

9、把 交流 电变换为 直流 电的过程；逆变是把直流 电变|换为 交流 电的过程。 37、逆变角 与控制角之间的关系为 = 。 38、逆变角 的起算点为对应相邻相 负半周 的交点往 左 度量。 39、当电源电压发生瞬时与直流侧电源 顺极性串 联，电路中会出 现很大的短路电流流过晶闸管与负载，这称为 逆变失败 或 逆 变颠覆 。 40、为了保证逆变器能正常工作，最小逆变角应为 3035 。 41、由两套晶闸管组成的变流可逆装置中，每组晶闸管都有四种工作状态， 分别是 待整流 状态、 整流 状态、 待逆变 状 态和 逆变 状态。 42、将直流电源的恒定电压，通过电子器件的开关控制，变换为可调的直 流电

10、压的装置称为斩波 器。 43、反并联可逆电路常用的工作方式为 逻辑无环流 ，有环流 以及 错位无环流 三种。在工业上得到广泛应用的是 逻辑无环流 方式。 44、采用接触器的可逆电路适用于对 快速性 要求不高、 容量 不大的场合。 45、晶闸管整流装置的功率因数定义为 交流 侧 有功功率 与 视 在功率 之比。 46、晶闸管装置的容量愈大，则高次谐波 愈大 ，对电网的影响 愈 大 。|47、在装置容量大的场合，为了保证电网电压稳定，需要有 无功功率 补偿，最常用的方法是在负载侧 并联电容 。 48、变频电路从变频过程可分为 交流交流 变频和 交流直流 交流 变频两大类。 49、脉宽调制变频电路的

11、基本原理是：控制逆变器开关元件的 导通 和 关断 时间比， 即调节 脉冲宽度 来控制逆变电压的大小和频率。 50.对同一晶闸管，维持电流I H 与擎住电流I L 在数值大小上有I L _大于(或 (24)_I H 。 51.功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是_智 能功率集成电路_。 52.晶闸管断态不重复电压U DSM 与转折电压U BO 数值大小上应为，U DSM _小于 (或90）区域，使Ud 0,才能把直流功率逆变为交流功率返送 电网。 6、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？ 2、A:触发信号应有足够的功率。 B：触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，

12、使元件在触发导通后， 阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。|C：触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路 要求。 7、实现正确触发的同步定相的方法步骤有哪些？A：根据不同触发电路与脉冲移相范围的要求，确定同步信号电压 us 与 对应晶闸管阳极电压之间的相位关系。B：根据整流变压器TS的接法与钟点数，以电网某线电压作参考矢量， 画出整流变压器二次侧也就是晶闸管阳极电压的矢量。再根据A确定同步 信号U S 与晶闸管阳极电压的相位关系，画出对应的同步相电压矢量和同步 线电压的矢量。C：根据同步变压器二次线电压矢量位置，定出同步变压器TS的钟点 数和接法。只需把同步变压器二次

13、电压Usu、Usv、Usw分别接到 VT1，VT3，VT5管的触发电路；Us(-U)、Us(-v)、Us(-w)分别接到 VT4、VT6、VT2的触发电路，与主电路的各个符号完全对应，即能保证触 发脉冲与主电路同步。 8、根据对输出电压平均值进行控制的方法不同，直流斩波电路可有哪三 种控制方式？并简述其控制原理。 （7分） 第一种调制方式为：保持开关周期不变，改变开关导通时间 t on 称为脉宽 调制。简称“PWM”调制。第二种调制方式为：保持开关导通时间 t on 不 变，改变开关周期，称为频率调制。简称为“PFM”调制。第三种调制方 式为：同时改变周期 T 与导通时间 t on 。使占空比

14、改变，称为混合调制。 11、什么叫整流？什么叫逆变？什么叫有源逆变？什么叫无源逆变？ 答：把交流电变为直流电的过程叫整流；把直流电变为交流电的过|程叫逆变；将直流电变为和电网同频率的交流电并反送到交流电网去的过 程称为有源逆变；将直流电变为交流电直接供给负载使用的过程叫无源逆 变。13、晶闸管整流装置的功率因数是怎样定义的？它与哪些因素有关？改善 功率因数通常有哪些方法？ 答：晶闸管整流装置的功率因数定义为交流侧有功功率与视在功率 之比。晶闸管整流装置的功率因数与电路的畸变系数与位移因数的乘积大 小成正比。改善功率因数通常有以下几种方法：小控制角（逆变角）运 行；采用两组变流器的串联供电；增加

15、整流相数；设置补偿电容。 14、串联谐振式逆变器有哪些特点？适用于哪些场合？ 答：串联谐振式逆变器的启动和关断较容易，但对负载的适应性较差， 当负载参数变动较大配合不当时，会影响功率输出或引起电容电压过高。 因此，串联谐振式逆变器适用于负载性质变化不大，需要频繁启动和工作 频率较高的场合，如热锻、弯管、淬火等。 16、指出下图中各保护元件及 VD、Ld 的名称和作用。解：星形接法的硒堆过电压保护；|三角形接法的阻容过电压保护； 桥臂上的快速熔断器过电流保护； 晶闸管的并联阻容过电压保护； 桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护； 直流侧的压敏电阻过电压保护； 直流回路上过电流快速开关保护； V

16、D 是电感性负载的续流二极管； L d 是电动机回路的平波电抗器； 五、计算题,(每题9分) 3、三相桥式全控整流电路，L d 极大，R d =4，要求 U d 从 0220V 之间变 化。试求： （1） 不考虑控制角裕量时，整流变压器二次相电压。 （2） 计算晶闸管电压、电流平均值，如电 压、电流裕量取2倍，请选择晶闸管型号。 （3） 变压器二次电流有效值I 2 。 （4） 计算整流变压器二次侧容量S 2 (1) 输出电压平均值 由于 u d 波形是连续的， =0时， U d0 =2.34U 2 。 (2) cos 35 . 1 cos 34 . 2 ) ( sin 6 3 / 1 2L 2

17、 2 d 3 2 3 U U t td U U |晶闸管元件两端承受的最大正反向电压是变压器二次线电压的峰值 输出电流平均值 晶闸管电流平均值 晶闸管电流有效值 （3）变压器二次电流有效值 （4） 计算整流变压器二次侧容量S 2 =3U 2 I 2 答案：U 2 =94V；KP505；I 2 =44。9A；S 2 =12。66KVA。 4、在图示升压斩波电路中，已知 E=50V，负载电阻 R=20，L 值和 C 值 极大，采用脉宽调制控制方式，当 T=40s，t on =25s 时，计算输出电压平 均值 U 0 ，输出电流平均值 I 0 。 cos 34 . 2 1 2 d U R I d d

18、T 3 1 I I d d T 577 . 0 3 1 I I I d d T 2 816 . 0 3 2 2 I I I I 2 2 2 45 . 2 6 3 2 U U U U U RM FM |E t T E t t t U off off off on o 1333V；6。67A。 6、在下面两图中，一个工作在整流电动机状态，另一个工作在逆变发电 机状态。分别回答（1） 、标出U d 、E D 及i d 的方向。（2） 、说明E与U d 的大小关系。（3） 、当与的最小值均为30度时，控制角的移向范围为多少？整流电动机状态：电流方向从上到下，电压方向上正下负，反电势 E 方 向上正下负

19、，Ud 大于 E，控制角的移相范围 3090。 逆变发电机状态：电流方向从上到下，电压 Ud 方向上负下正，发电机电 势 E 方向上负下正，Ud 小于 E，控制角的移相范围 90150。如图所示单相半波可控整流器，电阻性负载，电源电压U 2 为 220V，要求|的直流输出电压为 50 V，直流输出平均电流为 20A 试计算： (1) 晶闸管的控制角。(2) 输出电流有效值。(3) 电路功率因数。(4) 晶闸 管的额定电压和额定电流 解 (1) 则 =90 (2) 当 =90 时，输出电流有效值(3) (4) 晶闸管电流有效值I T 与输出电流有效值相等，即： 则 取 2 倍安全裕量，晶闸管的额

20、定电流为： （5）晶闸管承受的最高电压： 0 1 220 45 . 0 50 2 1 45 . 0 2 cos d d U U 5 . 2 20 50d d I U R A 44.4 2 2 sin 4 1 2 R U R U I 505 . 0 220 20 50 4 . 44 cos 2 2 2 2 U U I U UI S P I I T ) 2 5 . 1 ( 57 . 1 T T(AV) I I A 6 . 56 T(AV) I V 311 220 2 2 2 m U U|考虑(23)倍安全裕量，晶闸管的额定电压为根据计算结果可以选取满足要求的晶闸管。 V 933 622 311 ) 3 2 ( ) 3 2 ( m TN U U