1、電力電子技術(shù)復(fù)習(xí)題一、名詞解釋1、電力電子變流技術(shù)2、斬波控制3、直接變頻器4、全控型器件5、轉(zhuǎn)折電壓6、無(wú)源逆變7、驅(qū)動(dòng)電路8、電流源型逆變器9、電壓源型逆變器10、全控型器件二、判斷題I. 在電力電子技術(shù)中，電力電子器件工作在放大狀態(tài)。 2?根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路加在電力電子器件控制端和公共端間有效信號(hào)波形，可將電力電子器件（電 力二極管除外）分為脈沖觸發(fā)型和電平控制型。3. 半波可控整流電路，大電感負(fù)載不加續(xù)流二極管，輸出電壓波形中沒(méi)有負(fù)向面積。4. 無(wú)源逆變指的是不需要逆變電源的逆變電路。5. 單相全控橋式整流電路可用于有源逆變。（）6. 單相半波可控整流電路屬單脈波整流電路。（）7. 整流電路

2、按電路組成器件可分為單相和多相兩類。（）8. 單相全控橋式整流電路可用于有源逆變。（）9. 三相橋式全控整流電路，輸出電壓波形的脈動(dòng)頻率是 150H 乙 （）10. 在普通晶閘管組成的全控整流電路中，帶電感性負(fù)載，沒(méi)有續(xù)流二極管時(shí)，導(dǎo)通的晶閘 管 在電源電壓過(guò)零時(shí)不關(guān)斷。（）II、在橋式半控整流電路中，帶大電感負(fù)載，不帶續(xù)流二極管時(shí)，輸出電壓波形中沒(méi)有負(fù)面 積。（）12、提高電力電子裝置的工作頻率，可以使電力電子裝置的體積和重量減小。（）13、無(wú)源逆變電路，是把直流電能逆變成交流電能，送給電網(wǎng)，（）三、讀圖題1 寫出下列電路符號(hào)的名稱或簡(jiǎn)稱1II kIs(C)(d)2. 畫出單結(jié)晶體管的電路符

3、號(hào)及伏安特性；說(shuō)明單結(jié)晶體管的導(dǎo)通條件和截止條件。3. 在第1題所給的器件屮，哪些屬于自關(guān)斷器件？四、簡(jiǎn)答題1、晶閘管導(dǎo)通和關(guān)斷條件是什么？2、有源逆變實(shí)現(xiàn)的條件是什么？3、什么是逆變失敗，造成逆變失敗的原因有哪些？4、電壓型逆變器與電流型逆變器各有什么樣的特點(diǎn)？5、換流方式有哪兒種？分別用于什么器件？6、什么是直流斬波電路？7、單相全波與單相全控橋從直流輸出端或從交流輸入端看均是基本一致的，兩者的區(qū)別？8 橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路屮，當(dāng)負(fù)載分別為電阻負(fù)載。9、畫出降壓斬波電路原理圖并簡(jiǎn)述降壓斬波電路工作原理。10、交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別？11 單極性和雙極性PWM

4、調(diào)制有什么區(qū)別？12、三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓含有哪些諧波？幅值最大的為那一次？13、試分析為何正激電路在開(kāi)關(guān)S關(guān)斷到下一次開(kāi)通的一段時(shí)間內(nèi)必須使勵(lì)磁電流降回零14、多相多重?cái)夭娐酚泻蝺?yōu)點(diǎn)？15、交交變頻電路的最高輸出頻率是多少？16、什么是電壓型逆變電路？17、電力電子裝置產(chǎn)生的諧波對(duì)公用電網(wǎng)會(huì)造成危害，主要包括哪些方面？18、試比較雙反星形可控整流電路和三相橋式整流可控電路的異同點(diǎn)。19、逆變電路多重化的目的是什么，串聯(lián)多重和并聯(lián)多重各用于什么場(chǎng)合？20、交交變頻電路的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？應(yīng)用在哪些場(chǎng)合？22、晶閘管整流電路中的脈沖變壓器有什么作用？22、一般在電路中采用哪些措施來(lái)

5、防止晶閘管產(chǎn)生誤觸發(fā)？23、使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？24、變壓器漏感對(duì)整流電路有哪些影響？25?單相橋式半控整流電路什么情況下會(huì)發(fā)生失控，如何避免？26、理想開(kāi)關(guān)是如何定義？27、電力電子器件的特點(diǎn)是什么？28、列舉五種過(guò)電壓保護(hù)的措施。29、逆變器的功能是什么？30、三相半控橋與三相全控整流電路相比有哪些特點(diǎn)？31、驅(qū)動(dòng)電路的主要任務(wù)是什么？五、作圖題 單相橋式全控整流電路，U = 100V，負(fù)載屮R = 2Q, L值極大，當(dāng)a = 30時(shí)唧和心的波形六、計(jì)算題1、單相橋式全控整流電路帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載,己知U2=100V, E=60V, R=3Q,二30 °,電抗L足夠 大，求輸出

6、平均電壓山、輸出平均電流Id,流過(guò)晶閘管電流平均值JVT和有效值陥，變壓器二次側(cè)電流有效值L和容量3。2、單相橋式全控整流電路接電阻負(fù)載，交流電源電壓U2=220V要求輸出的直流平均電壓在50-180 V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),試計(jì)算控制角的變化范圍。3.在圖示升壓斬波電路屮，已知 E=50V負(fù)載電阻R=20Q, L值和C值極大，采用脈寬調(diào)制 控制 方式，當(dāng)T=40ps, ton=25ns時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值 U0,輸出電流平均值10。升壓靳波電路七、綜合題1、寫出下列電路符號(hào)的名稱或簡(jiǎn)稱；并指出哪些器件屬于自關(guān)斷器件。b A I2. 畫出單結(jié)晶體管的電路符號(hào)及伏安特性；說(shuō)明單結(jié)晶體管的導(dǎo)通條件和截

7、止條件八、讀圖題指出下圖中孑各保護(hù)元件及 VD、Ld的名稱和作用。aXTU丄參考答案一、名詞解釋1、是利用電力電子器件組成的電路來(lái)改變電能形式的一項(xiàng)技術(shù)。2、通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的通斷來(lái)改變波形調(diào)節(jié)輸出電流或電壓的方法。3、用電力電子開(kāi)關(guān)電路直接改變交流電電壓和頻率的變頻器。4、是指可以通過(guò)控制極信號(hào)控制導(dǎo)通和關(guān)斷的器件。5、使晶閘管發(fā)生正向擊穿的臨界電壓。6、逆變后的交流電直接提供給負(fù)載稱為無(wú)源逆變。7、能產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)使器件導(dǎo)通或關(guān)斷的電路。8、指直流回路采用人電感濾波，使逆變器輸入電流波動(dòng)很小，具有電流源性質(zhì)。9、指直流回路采用大電容濾波，使逆變器輸入電壓波動(dòng)很小，具有電壓源性質(zhì)。10、是指可以通

8、過(guò)控制極信號(hào)控制導(dǎo)通和關(guān)斷的器件。二、判斷題1X2 V3X4X5. V6. V;7. X;8. ；V 9、X； 10、J； 11> X； 12、 J； 13、X三、讀圖題1、（a）晶閘管（b）電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（c） GTR （d） IGBT2、導(dǎo)通條件： ue>Up （2 分）, ie>lp 截止條件： ue<Uv （2 分 ）, ie<lv3、（b）, （c）, （d）四、簡(jiǎn)答題1 、 當(dāng)晶閘管上加有正向電壓的同時(shí)，在門極施加適當(dāng)?shù)挠|發(fā)電壓，晶閘管就正向?qū)?；?dāng) 晶閘 管的陽(yáng)極電流小于維持電流時(shí)，就關(guān)斷，只要讓晶閘管兩端的陽(yáng)極電壓減小到零或讓其 反向， 就可以讓

9、晶閘管關(guān)斷。2、 直流側(cè)要有電動(dòng)勢(shì)，其極性須和品閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平 均電壓；要求晶閘管的控制角 a >兀/2,使UB為負(fù)值；主回路中不能有二極管存 在。3、1 逆變運(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘管電路形成短路，或 者使 變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內(nèi)阻很小，形成很大 的短路 電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。 2 逆變失敗的原因4、 答：按照逆變電路直流測(cè)電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的稱為逆變電路稱為電壓型逆變電 路，直流側(cè)是電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路電壓型逆變電路的主要特點(diǎn)是： 直流側(cè)為電圧源，或并聯(lián)

10、有大電容，相當(dāng)于電壓源。直流側(cè)電壓基本無(wú)脈動(dòng)，直流冋路呈現(xiàn)低阻抗。 由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。電流型逆變 電路的主 要特點(diǎn)是： 直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。 電路中開(kāi)關(guān)器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此交流側(cè)輸出電流為矩形波，并 且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。而交流側(cè)輸岀電壓波形和相位則因負(fù)載阻抗情況的

11、不同而不同。 當(dāng)交流 側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電感起緩沖無(wú)功能量的作用。因?yàn)榉答仧o(wú)功能量吋直流電流并不反向，因此不必像電壓型逆變電路那樣要給開(kāi)關(guān)器件反并聯(lián)二極管。5、答：換流方式右 4 種： 器件換流：利用全控器件的口關(guān)斷能力進(jìn)行換流。全控型器件采用此換流方式。電網(wǎng)換流： 由 電網(wǎng)提供換流電壓，只要把負(fù)的電網(wǎng)電壓加在欲換流的器件上即可。負(fù)載換流：由負(fù)載 提供換 流電壓，當(dāng)負(fù)載為電容性負(fù)載即負(fù)載電流超前于負(fù)載電壓時(shí)。強(qiáng)迫換流：設(shè)置附加 換流電路， 給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反向電壓換流稱為強(qiáng)迫換流。6、 直流-直流變換器（DC/DC Converter的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷?/p>

12、或可調(diào)電壓的直流 電，包括直接直流變流電路和間接直流變流電路。直接直流變流電路也稱斬波電路（DC Chopper ）7、 答： 1 單相全波可控整流電路中變壓器是二次側(cè)繞組帶中心抽頭，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。繞組集體惡 心對(duì)銅鐵等材料的消耗比單相全控橋多 2 單相全波可控整流電路中只用兩個(gè)品閘管，比 單相全 控橋可控整流電路少兩個(gè)，相應(yīng)地，晶閘管的門機(jī)驅(qū)動(dòng)也少兩個(gè)。 3 單項(xiàng)全波整流電 路屮，導(dǎo)電 回路只含一個(gè)晶閘管，比單相橋少一個(gè)，因而管壓降也少一個(gè)8、單相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是0 180 , 當(dāng) 負(fù)載為電感負(fù)載吋，要求的晶閘管移相范圍是 0 90 o 三相橋式全控

13、整流電路，當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是 0 -120,當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是 0 90 。9、 降壓斬波器的原理是：在一個(gè)控制周期屮，讓 V導(dǎo)通一段時(shí)間ton,由電源E向L、R、 M供 電，在此期間，uo = Eo然后使V關(guān)斷一段時(shí)間tof,此時(shí)電感L通過(guò)二極管VD向R和M供電， uo = 0o 一個(gè)周期內(nèi)的平均電壓 Uo=ton/(ton +t off) E 。輸出電壓小于電源電 壓，起到降壓的作用10、答：交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路的電路形式完全相同，二者的區(qū)別在于控制方式不 同。交流調(diào)壓電路是在交流電源的每個(gè)周期對(duì)輸出電壓波形進(jìn)行控制。而交流調(diào)功電路是

14、將負(fù)載與 交流電源接通兒個(gè)周波，再斷開(kāi)兒個(gè)周波，通過(guò)改變接通周波數(shù)與斷開(kāi)周波數(shù)的比值來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。11、三角波載波在信號(hào)波正半周期或負(fù)半周期里只有單一的極性，所得的 PWM 波形在半個(gè) 周 期中也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱為單極性 PWM 控制方式。三角波載波始終是有正有負(fù)為雙極性的，所得的 PWM 波形在半個(gè)周期中有正、有負(fù)，則稱 之 為雙極性 PWM 控制方式12、 三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有 6k (k = l. 2、 3 )次的諧波，其中幅 值最大 的是 6 次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有 6k l(k=l> 2、 3 )次的諧波，其中主要 的是 5、

15、7 次諧 波。13、否則下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期屮，勵(lì)磁電流將在本周期結(jié)束時(shí)的剩余值基礎(chǔ)上繼續(xù)增加，并在以后的開(kāi)關(guān)周期中依次累積起來(lái)，越來(lái)越大，從而導(dǎo)致變壓器勵(lì)磁電感飽和，勵(lì)磁電感飽和后，勵(lì)磁電流會(huì)更加迅速的增長(zhǎng)，最終會(huì)毀壞電路中的開(kāi)關(guān)元件。14、多相多重?cái)夭娐芬蛟陔娫磁c負(fù)載間接入了多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的基本斬波電路，使得輸入電源電流和輸出負(fù)載電流的脈動(dòng)次數(shù)增加、脈動(dòng)幅度減小，對(duì)輸入和輸出電流濾波更容易，濾波電感減小。此外，多相多重?cái)夭娐愤€具有備用功能，各斬波單元 Z 間互為備用，總體可靠性提高。15、一?般來(lái)講，構(gòu)成交交變頻電路的兩組變流電路的脈波數(shù)越多，最高輸出頻率就越高。當(dāng) 交交變頻電路中采用常用的

16、6 脈波三相橋式整流電路時(shí)，最高輸出頻率不應(yīng)高于電網(wǎng)頻率 的 l/3l/2o當(dāng)電網(wǎng)頻率為50Hz時(shí)，交交變頻電路輸出的上限頻率為 20Hz左右。16、按照逆變電路直流測(cè)電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的逆變電路稱為電壓型逆變電路，17、 1)諧波使電網(wǎng)屮的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低發(fā)電，輸電及用電設(shè)備的效率，大量的 三次諧波流過(guò)中型線會(huì)使線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。2) 諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作，使電機(jī)發(fā)生機(jī)械振動(dòng)，噪聲和過(guò)熱，使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱，使電容器，電纜等設(shè)備過(guò)熱，使絕緣老化，壽命縮短以致?lián)p壞。3) 諧波會(huì)引起電網(wǎng)屮局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，使上述危害增大，其至引起事故

17、。4) 諧波會(huì)導(dǎo)致繼電器保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確。5) 諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量，重者導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作。18、帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有以下異同點(diǎn)： 相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者 需要 用平衡電抗器；當(dāng)變壓器二次電壓有效值 U2 相等時(shí)，雙反星形電路的整流電壓平均值 Ud 是三相橋式電 路的1/2,而整流電流平均值Id是三相橋式電路的2倍。在兩種電路中，晶閘管的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系是一樣的，整流電壓 ud 和整流電流 id 的

18、波形形狀一樣。19、 逆變電路多重化的目的之一是使總體上裝置的功率等級(jí)提高，二是可以改善輸出電壓的 波形。因?yàn)闊o(wú)論是電壓型逆變電路輸出的矩形電壓波，還是電流型逆變電路輸出的矩形電流波，都含有較多諧波，對(duì)負(fù)載有不利影響，采用多重逆變電路，可以把兒個(gè)矩形波組合起來(lái)獲得接近止弦波的波形。逆變電路多重化就是把若干個(gè)逆變電路的輸出按一定的相位差組合 起來(lái)，使 它們所含的某些主要諧波分量相互抵消，就可以得到較為接近正弦波的波形。組合 方式有串聯(lián) 多重和并聯(lián)多重兩種方式。串聯(lián)多重是把幾個(gè)逆變電路的輸出串聯(lián)起來(lái)，并聯(lián)多 重是把幾個(gè)逆 變電路的輸出并聯(lián)起來(lái)。串聯(lián)多重逆變電路多用于電壓型逆變電路的多重化。并聯(lián)多重

19、逆變電路多用于電流型逆變電路得多重化。20、交交變頻電路的主要特點(diǎn)是：只用一次變流，效率較高；可方便實(shí)現(xiàn)四象限工作；低頻 輸出吋的特性接近正弦波。主要不足是：接線復(fù)雜，如采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用 36 只晶閘管；受電網(wǎng)頻率和變流電路脈波數(shù)的限制，輸出頻率較低；輸出功率 因數(shù)較低； 輸入電流諧波含量大，頻譜復(fù)雜。主要用途： 500 千瓦或 1000 千瓦以下的大功率、低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路，如軋機(jī)主傳動(dòng)裝 置、 鼓風(fēng)機(jī)、球磨機(jī)等場(chǎng)合。21、在晶閘管的觸發(fā)電路采用脈沖變壓器輸出，可降低脈沖電壓，增大輸出的觸發(fā)電流，還 可以使觸發(fā)電路與主電路在電氣上隔離，既安全又可防止干擾，而且還可以

20、通過(guò)脈沖變壓器多個(gè)二次繞組進(jìn)行脈沖分配，達(dá)到同時(shí)觸發(fā)多個(gè)晶閘管的目地。22、為了防止晶閘管誤導(dǎo)通，晶閘管門極回路的導(dǎo)線應(yīng)采用金屬屏蔽線，而且金屬屏蔽層 應(yīng)接“地"；控制電路的走線應(yīng)遠(yuǎn)離主電路，同時(shí)盡可能避開(kāi)會(huì)產(chǎn)生干擾的器件；觸發(fā)電路的電源應(yīng)采用靜電屏蔽變壓器。同步變壓器也應(yīng)采用有靜電屏蔽的，必要時(shí)在同步電壓輸入端加阻容濾波移相環(huán)節(jié)，以消除電網(wǎng)高頻干擾；應(yīng)選用觸發(fā)電流稍大的晶閘管；在晶閘管的門極與陰極之間并接0.01 H F? 0.1U F的小電容，可以有效地吸收高頻干擾；采 用觸發(fā)電流 大的晶閘管。23、晶閘管的陽(yáng)極與陰極間有正向壓降，幅值要適當(dāng) ; 門極與陰極間加觸發(fā)信號(hào)。24、1

21、）出現(xiàn)換相重疊角丫，整流輸出電壓平均值Ud降低2）整流電路的工作狀態(tài)增多3）晶閘管的 di/dt 減少，有利于晶閘管的安全開(kāi)通。有時(shí)人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的 di/dto4）換相時(shí)晶閘管電壓出現(xiàn)缺口， 產(chǎn)生正的 du/dt, 可能使晶閘管誤導(dǎo)通， 為此必須加吸收 電路。25、當(dāng) ci 突然增至 180 度或觸發(fā)脈沖丟失時(shí)， 會(huì)發(fā)生一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個(gè)二極管輪流 導(dǎo) 通的情況，這使 ud 成為正弦半波，即半周期 ud 為正弦，另外半周期為 ud 為零，其平均 值保 持恒定，相當(dāng)于單相半波不可控整流電路時(shí)的波形，稱為失控。在實(shí)際應(yīng)用中，加入續(xù)流二極管 VDr,續(xù)流過(guò)程由VDr完成，在續(xù)

22、流階段晶閘管關(guān)斷，這就避免了某一晶閘管持續(xù)導(dǎo)通從而導(dǎo)致失控現(xiàn)象26、理想開(kāi)關(guān)即在任何電流電壓下都能導(dǎo)通和關(guān)斷，并且導(dǎo)通時(shí)電流可以雙向流動(dòng)，開(kāi)關(guān)自 身 沒(méi)有電阻和電壓降，因此也沒(méi)有損耗。27、電力電子器件的特點(diǎn)是可以用小功率信號(hào)控制器件的通斷， 從而控制大功率電路的工作 狀 態(tài)。28、 （1）在變壓器入戶側(cè)安裝避雷器。 （2） 非線性器件保護(hù)。 （3）阻容保護(hù)。（4）電力電子器件開(kāi)關(guān)過(guò)電壓保護(hù)。 （5）整流裝置直流側(cè)采用阻容保護(hù)和壓敏電阻。29、其功能是將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭l率和電壓或可調(diào)頻率和可調(diào)電壓的交流電供負(fù)載使用。30、 答：三相半控橋用三只晶閘管，不需要雙窄脈沖或大于60的寬脈沖，因而觸發(fā)電路 簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、調(diào)整方便。三相半控橋只能做可控整流，不能工作于逆變狀態(tài)，因而只應(yīng)用于中等容量的整流裝置或不可逆的直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)