电力电子技术试卷及答案

一、填空题（每空1分，34分）1、实现有源逆变的条件为和。2、在由两组反并联变流装置组成的直流电机的四象限运行系统中，两组变流装置分别工作在正组状态、状态、反组状态、状态。3、在有环流反并联可逆系统中，环流指的是只流经而不流经的电流。为了减小环流，一般采用αβ状态。4、有源逆变指的是把能量转变成能量后送给装置。5、给晶闸管阳极加上一定的电压；在门极加上电压，并形成足够的电流，晶闸管才能导通。6、当负载为大电感负载，如不加续流二极管时，在电路中出现触发脉冲丢失时与电路会出现失控现象。7、三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为HZ；而三相全控桥整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为HZ；这说明电路的纹波系数比电路要小。8、造成逆变失败的原因有、、、等几种。9、提高可控整流电路的功率因数的措施有、、、等四种。10、晶闸管在触发开通过程中，当阳极电流小于电流之前，如去掉脉冲，晶闸管又会关断。三、选择题（10分）1、在单相全控桥整流电路中，两对晶闸管的触发脉冲，应依次相差度。A、180度；B、60度；C、360度；D、120度；2、α=度时，三相半波可控整流电路，在电阻性负载时，输出电压波形处于连续和断续的临界状态。A、0度；B、60度；C、30度；D、120度；3、通常在晶闸管触发电路中，若改变的大小时，输出脉冲相位产生移动，达到移相控制的目的。A、同步电压；B、控制电压；C、脉冲变压器变比；4、可实现有源逆变的电路为。A、单相全控桥可控整流电路B、三相半控桥可控整流电路C、单相全控桥接续流二极管电路D、单相半控桥整流电路5、由晶闸管构成的可逆调速系统中，逆变角βmin选时系统工作才可靠。A、300~350B、100~150C、00~100D、00四、问答题（每题9分，18分）1、什么是逆变失败？形成的原因是什么？2、为使晶闸管变流装置正常工作，触发电路必须满足什么要求？五、分析、计算题：（每题9分，18分）1、三相半波可控整流电路，整流变压器的联接组别是D/Y—5，锯齿波同步触发电路中的信号综合管是NPN型三极管。试确定同步变压器TS的接法钟点数为几点钟时，触发同步定相才是正确的，并画出矢量图。（8分）2、如图所示：变压器一次电压有效值为220V，二次各段电压有效值为100V，电阻性负载，R=10Ω，当控制角α=90º时，求输出整流电压的平均值Ud，负载电流Id，并绘出晶闸管、整流二极管和变压器一次绕组电流的波形。（10分）一、填空题1、要有一个直流逆变电源，它的极性方向与晶闸管的导通方向一致，其幅极应稍大于逆变桥直流侧输出的平均电压；逆变桥必须工作在β90º（即α90º）区间，使输出电压极性与整流时相反，才能把直流能量逆变成交流能量反送到交流电网。2、整流，逆变，整流，逆变，3、变流桥，不流经负载，αβ，4、直流，交流，电网的，5、正向，正向门极，门极触发，6、单相桥式半控整流桥，三相桥式半控整流桥，7、150，300，三相桥式全控整流桥，三相半波可控流电路，8、逆变桥晶闸管或元件损坏，供电电源缺相，逆变角太小，触发脉冲丢失或未按时到达，9、小控制角运行，增加电源相数，多组变流装置串联运行并进行控制，增加电容补偿装置，10、掣住，触发脉冲，san1、A；2、C；3、B；4、A；5A；四、1、逆变失败指的是：逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的器件末导通。从而使逆变桥进入整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。逆变失败后果是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件。产生逆变失败的原因：一是逆变角太小；二是出现触发脉冲丢失；三是主电路器件损坏；四是电源缺相等。2、A、触发电路必须有足够的输出功率；A、触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步；B、触发脉冲要有一定的宽度，且脉冲前沿要陡；C、触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求；五、1、由于采用锯齿波同步触发电路，用NPN三极管做综合管，故同步电压应滞后于晶闸管阳极电压180º相位角。并画出矢量图如下：同步变压器的联接组别应选择D/Y=11。2、输出电压平均值为：2222023)(sin22)(sin21UttdttdUUd10232URUIdd变压器一次侧电流波形II1，整波二极管管电流IVD，两只晶闸管电流的波形合成电流IVT，如右图所示：一．填空（共15分，1分/空）1.电力电子技术通常可分为（）技术和（）技术两个分支。2.按驱动电路信号的性质可以将电力电子器件分为（）型器件和（）型器件两类，晶闸管属于其中的（）型器件。3.晶闸管单相桥式全控整流电路带反电动势负载E时（变压器二次侧电压有效值为U2，忽略主电路各部分的电感），与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度δ停止导电，δ称为（）角，数量关系为δ=（）。4.三相桥式全控整流电路的触发方式有（）触发和（）触发两种，常用的是（）触发。5.三相半波可控整流电路按联接方式可分为（）组和（）组两种。6.在特定场合下，同一套整流电路即可工作在（）状态，又可工作在（）状态，故简称变流电路。7.控制角α与逆变角β之间的关系为（）。二．单选1．采用（）是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。A.直流断路器B.快速熔断器C.过电流继电器2．晶闸管属于（）。A.不可控器件B.全控器件C.半控器件3．单相全控桥式整流电路，带阻感负载（L足够大）时的移相范围是（）。A．180OB.90OC.120O4．对三相全控桥中共阴极组的三个晶闸管来说，正常工作时触发脉冲相位应依次差（）度。A.60B.180C.1205．把交流电变成直流电的是（）。A.逆变电路B.整流电路C.斩波电路三．多选（共10分，2分/题）1．电力电子器件一般具有的特征有。A.所能处理电功率的大小是其最重要的参数B.一般工作在开关状态C.一般需要信息电子电路来控制D.不仅讲究散热设计，工作时一般还需接散热器2．下列电路中，不存在变压器直流磁化问题的有。A.单相全控桥整流电路B.单相全波可控整流电路C.三相全控桥整流电路D.三相半波可控整流电路3．使晶闸管关断的方法有。A.给门极施加反压B.去掉阳极的正向电压C.增大回路阻抗D.给阳极施加反压4．逆变失败的原因有。A.触发电路不可靠B.晶闸管发生故障C.交流电源发生故障D.换相裕量角不足5．变压器漏抗对整流电路的影响有。A.输出电压平均值降低B.整流电路的工作状态增多C.晶闸管的di/dt减小D.换相时晶闸管电压出现缺口五．简答（共12分，6分/题）1．晶闸管的导通条件和关断条件。晶闸管的导通条件:加正向阳极电压，同时加上足够的正向门极电压。2晶闸管的关断条件：利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流小于维持电流，晶闸管即关断，在实际电路中常采用使阳极电压反向、减小阳极电压、或增大回路阻抗等方式。（3分）2．逆变产生的条件及对可进行有源逆变的电路的要求。逆变产生的条件：①要有直流电动势，其极性须和晶闸管导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压。②要求晶闸管的控制角α〉π/2，使Ud为负值。（4分）欲实现有源逆变，只能采用全控电路，半控桥或有续流二极管的电路不能实现有源逆变。（2分）六．计算（共48分，12分/题）1．单相桥式全控整流电路带阻感性负载，U2=220V，R=5Ω，L足够大，α=60o时，①求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2;②考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。2．单相桥式全控整流电路带反电动势负载，已知U2=100V，E=60V，R=3Ω，α=30o，电抗L足够大，求输出平均电压Ud、输出平均电流Id，流过晶闸管电流平均值IdVT和有效值IVT，变压器二次侧电流有效值I2和容量S2。3．三相桥式全控整流电路带阻感性负载，L足够大，R=5Ω，U2=220V，求α=60o时输出平均电压Ud、输出平均电流Id，流过晶闸管电流平均值IdVT和有效值IVT，变压器二次侧电流有效值I2和容量S2。4．三相半波可控整流电路如图，U2=100V，E=30V，R=1Ω，L足够大，问α=90o时，Ud=？Id=？如若α=120o，Id=？此时电路能工作在有源逆变状态吗？为什么？二．填空（共15分，1分/空）1.电力电子器件制造（技术）变流（技术）2.电流驱动（型）电压驱动（型）电流驱动（型）3.停止导电(角)δ=arcsin(E/2U2)4.双脉冲（触发）宽脉冲（触发）双脉冲（触发）5.共阴极（组）共阳极（组）6.整流（状态）逆变（状态）7.α+β=π（或β=π-α或α=π-β）三．（共10分）1.B;2.C;3.B;4.C;5.A四．（共10分）1.ABCD;2.ABC;3.BCD;4.ABCD;5.ABCD五．计算（共48分，12分/题）1.解:①因为L足够大，所以Ud=0.9U2cosα=99VId=Ud/R=19.8AI2=Id=19.8A（每步2分）②晶闸管正常工作时所承受的峰值电压为2U2考虑安全裕量，则其额定电压UTN=(2～3)2U2=(2～3)311V（3分）流过晶闸管的电流有效值为IVT=Id/2=14A考虑安全裕量，则其额定电流IT(AV)=(1.5～2)IVT/1.57=(1.5～2)8.9A（3分）2.解:因为L足够大，所以Ud=0.9U2cosα=77.94VId=(Ud-E)/R=5.98AIdVT=Id/2=2.99AIVT=Id/2=4.22AI2=Id=5.98AS2=U2I2=598VA（每步2分）3.解:因为L足够大，所以Ud=2.34U2cosα=257.4VId=Ud/R=51.48AIdVT=Id/3=17.16AIVT=Id/3=29.72AI2=3/2Id（或2IVT）=42.03AS2=3U2I2=27738.57VA（每步2分）4.解:L足够大,α=90o时Ud=1.17U2cosα=0V（2分）Id=(Ud-E)/R=(0-(-30))/1=30A（2分）α=120o时,Ud=1.17U2cosα=-58.5V因为|Ud||E|,不满足产生逆变的条件，（4分）所以电路不能工作在有源逆变状态。（2分）此时Id=0。（2分）一、填空（30分）1、为了减小变流电路的开、关损耗，通常让元件工作在软开关状态，软开关电路种类很多，但归纳起来可分为与两大类。2、对异步电动机实施变频调速控制，通常的控制方式有、、、等四种。3、PWM逆变电路的控制方法有、、三种。其中调制法又可分为、两种。4、通常变流电路实现换流的方式有、、、四种。5、在单相交流调压电路中，负载为电阻性时移相范围是，负载是阻感性时移相范围是。6、在电力晶闸管电路中，常用的过电压保护有；；；和等几种。7、提高变流置的功率因数的常用方法有、、、几种。8、目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有、、、几种。三、选择题（10分）1、在下面几种电路中，不能实现有源逆变的电路有哪几种。A、三相半波可控整流电路。B、三相半控整流桥电路。C、单相全控桥接续流二极管电路。D、单相半控桥整流电路。2、在有源逆变电路中，逆变角的移相范围应选为最好。A、=90º∽180º，B、=35º∽90º，C、=0º∽90º，3、晶闸管整流装置在换相时刻（例如：从U相换到V相时）的输出电压等于。A、U相换相时刻电压uU，B、V相换相时刻电压uV，C、等于uU+uV的一半即：4、三相全控整流桥电路，如采用双窄脉冲触发晶闸管时，下图中哪一种双窄脉冲间距相隔角度符合要求。请选择。5、晶闸管触发电路中，若使控制电压UC=0，改变的大小，可使直流电动机负载电压Ud=0，使触发角α=90º。达到调定移相控制范围，实现整流、逆变的控制要求。A、同步电压，B、控制电压，C、偏移调正电压。四、问答题（20分）1、根据下图简述升压斩波电路的基本工作原理。（图中设：电感L、与电容C足够大）2vUuu2、单相桥式半控整流电路，电阻性负载。当控制角α=90º时，画出：负载电压ud、晶闸管VT1电压uVT1