电力电子变流技术-第三版黄俊-王兆安考试试卷(十).doc

考试试卷(10)卷一、填空题：（本题共8小题，每空1分，共20分）1、同一晶闸管，维持电流IH与掣住电流IL在数值大小上有IL______IH。2、常用的晶闸管有式、式两种。3、单相半控桥整流电路，带大电感性负载，晶闸管在______时刻换流，二极管则在时刻换流。4、过电压产生的原因、，可采取、、保护。5、变频电路所采取的换流方式、、。6、门极可关断晶闸管主要参数有、、。7、电力变换通常分为四大类，即、、、。8、斩波器是在接在恒定直流电源和负载电路之间，用于。二、选择题：（本题共5小题，每小题2分，共10分）1、当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在()A.导通状态B.关断状态C.饱和状态D.不定2、单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是()A.90°B.120°C.150°D.180°3、单相全控桥大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为()A.222UB.22UC.222UD.26U4、在下列可控整流电路中，不能实现有源逆变的是（）A、单相全控桥整流电路B、单相双半波整流电路C、单相半控桥整流电路D、三相全控桥整流电路5.电流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.电动机三、简答题：（本题共6小题，每小题5分，共30分）1、晶闸管实现导通的条件是什么？关断的条件及如何实现关断？2、什么叫逆变失败？逆变失败的原因是什么？3、简述对触发电路的三点要求。4、什么叫过电流？过电流产生的原因是什么？5、IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点?。6、试说明PWM控制的基本原理。四、计算题：（本题共4小题，每小题10分，共40分）1、单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=20,L值极大=30时,要求:①作出Ud、Id、和I2的波形;②求整流输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次电流有效值I2;③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。2、光台灯由单相交流调压电路供电,设该台灯可看作电阻负载,在=O时输出功率为最大值,试求功率为最大输出功率的80%,50%时的开通角。3、三相半波可控整流电路,U2=100V,带电阻电感负载,R=50,L值极大,当＝60时,要求:①画出Ud,Id和IVT1的波形;②计算Ud、Id、IdT和IVT4、某一电阻负载，要求输出直流电压Ud=0～24v,最大负载电流Id=30A。采用单相半波可控整流电路。用220V直接供电或用变压器降压到60V供电。计算两种方案下，不考虑完全裕量时，晶闸管的导通角θ，额定电流IN,额定电压UN，电源的功率因数和电源容量。试卷参考答案及评分标准(10卷)课程名称：电力电子技术选课课号：适用专业/年级：抽（命）题人：考试方式：闭卷卷面总分：100分一、填空题：（本题共8小题，每空1分，共20分）1、空1答案=（2～4）。2、空1答案螺栓式；空2答案平板式。3、空1答案触发；空2答案电源电压过零点。4、空1答案浪涌电压；空2答案操作过电压；空3答案阻容吸收；空4答案硒堆；空5答案压敏电阻。5、空1答案自然换流；空2答案负载换流；空3答案强迫换流。6、空1答案最大可关断阳极电流IATO；空2答案电流关断增益off；空3答案强擎住电流IL。7、空1答案交流变直流（整流）；空2答案直流变交流（逆变）；空3答案直流变直流（直流斩波）；空4答案交流变交流。8、空1答案改变加到负载电路上的直流电压平均值的一种电力电子器件变流装置。二、选择题：（本题共5小题，每小题2分，共10分）1、（B）2、（D）3、（B）4、（B）5、（B）三、问答题：（本题共6小题，每小题5分，共30分）1、（5分）答：在晶闸管阳极——阴极之间加正向电压，门极也加正向电压，产生足够的门极电流Ig，则晶闸管导通，其导通过程叫触发。关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。（3分）实现关断的方式：1减小阳极电压。2增大负载阻抗。3加反向电压。（2分）2、（5分）答：晶闸管变流器在逆变运行时，一旦不能正常换相，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器输出的平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败，或叫逆变颠覆。造成逆变失败的原因主要有：（2分）触发电路工作不可靠。例如脉冲丢失、脉冲延迟等。晶闸管本身性能不好。在应该阻断期间管子失去阻断能力，或在应该导通时不能导通。交流电源故障。例如突然断电、缺相或电压过低等。换相的裕量角过小。主要是对换相重叠角估计不足，使换相的裕量时间小于晶闸管的关断时间。（3分）3、（5分）答：（1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠通电。（2分）（2）触发脉冲应有足够的幅度。（2分）（3）不超过门级电压，电流和功率定额，且在可能触发区域之间。（1分）4、（5分）答：当流过晶闸管的电流大大超过其正常工作电流时，称为过电流。产生的原因有：（1）直流侧短路；（2）机械过载；（3）可逆系统中产生环流或者逆变失败；（4）电路中管子误导通及管子击穿短路等。（5分）5、（5分）IGBT驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻,ⅠGBT是电压驱动型器件,IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。（1分）GTR驱动电路的特点是:驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿,并有一定的过冲,这样可加速开通过程,减小开通损耗,关断时,驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流,并加反偏截止电压,以加速关断速度。（1分）GTO驱动电路的特点是:GTO要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度,且一般需要在整个导通期间施加正门极电流,关断需施加负门极电流,幅值和陡度要求更高,其驱动电路通常包括开通驱动电路,关断驱动电路和门极反偏电路三部分。（2分）电力MOSFET驱动电路的特点:要求驱动电路具有较小的输入电阻,驱动功率小且电路简单。（1分）6、（5分）PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。（1分）在采样控制理论中有一条重要的结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯蚌的环节上时,其效果基本相同,冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理。（1分）以正弦pWM控制为例。把正弦半波分成Ⅳ等份,就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等,都等于/n,但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线,各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替,使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合,且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积(冲量)相等,就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按下弦规律变化的。根据面积等效原理,PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周,也可以用同样的方法得到PWM波形。可见,所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。（3分）四、计算题：（本题共4小题，每小题10分，共40分）1、（10分）解：（1）解:①Ud、Id、和I2的波形;如下图:（4分）②输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次电流有效值I2分别为Ud=0.9U2cos=0.9×100×cos30＝77.97（V）Id＝Ud/R=77.97/2=38.99(A)I2=Id=38.99(A)（3分）③晶闸管承受的最大反向电压为:2U2=1002=141.4(V)-考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为:UN=(2~3)×141.4=283~424(V)具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。流过晶闸管的电流有效值为:IVT=Id/2=27.57(A)晶闸管的额定电流为:IN=(1.5~2)×27.57/1.57=26~35(A)具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。（3分）2、（10分）解:=O时的输出电压最大,为Uomax=1)sin2(101UtU此时负载电流最大,为Iomax=RURuo1max（3分）因此最大输出功率为输出功率为最大输出功率的80%时,有:Pmax=UomaxIomax=RU21此时,Uo=18.0U又由Uo=U122sin（3分）解得54.60同理,输出功率为最大输出功率的50%时,有:Uo=15.0U又由Uo=U122sin90（4分）3、（10分）解:①Ud,Id和IVT1的波形如下图:（5分）②Ud、Id、IdT和IVT分别如下Ud=1.17U2cos=1.17×100×cos60=58.5(V)Id＝Ud/R=58.5/5=11.7(A)IdvT=Id/3=11.7/3=3.9(A)IVT=Id/3=6.755(A)（5分）4、（10分）解：①U2=220v时Ud=0.45U22)cos1(1（1分）Cosα=245.02UUd——1=22045.0242－1=－0.5（1分）1＝120°θ1=180°－120°＝60°（1分）电流平均值Id=30ARd=RdUd=3024==0.8（1分）电流有效值I==RdU==RdU2A832242sin（1分）额定电流IN57.1I=57.14.83==53A额定电压UNUdm=VU311220222（1分）功率因数Cos==22sin41==0.302（1分）电源视在功率S1=U2I=220KVA36.184.83（1分）U2=60v时1412°INA8.33UN≥84.2Cos71.02S2=3.18KVA（2分）