电力电子技术期末考试卷和答案

2009—2010学年第一学期期末考试卷课程名称电力电子技术试卷编号A考试方式闭卷满分分值100分考试时间120分钟一、填空题（每空1分，共26分）1.将直流电变为交流电称为逆变。当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为；当交流侧直接和负载相连时，称为。2.PWM逆变电路根据直流侧电源性质的不同，也可分为和两种。目前实际应用的PWM逆变电路几乎都是电路。3.三相桥式全控整流电路，若整流变压器副边电压21002sinutV,带反电动势阻感负载，030，则整流输出平均电压dU=。4.按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可以将电力电子器件分为以下三类：、和。5．电力半导体器件由于承受过电压、过电流的能力太差，所以其控制电路必须设有和保护电路。6.晶闸管导通的条件有二：一是，二是。7.电力电子器件驱动电路的任务是将。驱动电路还要提供。8.若晶闸管电流的有效值是314A，则其额定电流为A。若该晶闸管阴、阳极间所加电压为100sintV，则其额定电压应为V。（不考虑晶闸管电流、电压的安全裕量。）题号一二三四五总分得分得分评卷人9.电力变换通常可分为四大类，即交流变直流、、和。10.电子技术包括和两大分支。11.在电压型逆变电路的PWM控制中，同一相上下两个桥臂的驱动信号是的。但实际上为了防止上下两个桥臂直通而造成短路，在上下两臂通断切换时要留一小段上下臂都施加关断信号的。12.在三相全控桥整流电路中，触发脉冲可采用触发与触发两种方法。二、单项选择题（每小题2分，共10分）13.下列电力半导体器件中，（）最适合用在小功率、高开关频率的电力电子电路中。a.晶闸管b.GTRc.电力MOSFETd.IGBT14.三相桥式全控整流电路带大电感负载，则电路中晶闸管的触发角的移相范围是（）。a.1800b.1500c.1200d.90015.有两组三相半波可控整流电路，一组是共阳极接法，一组是共阴极接法，如果它们的触发角都是，那么共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，在相位上相差（）。a.900b.1800c.1500d.120016.对于晶闸管可控整流电路，无论其工作在整流状态还是有源逆变状态，其换流方式都属于（）。a.器件换流b.电网换流c.负载换流d.强迫换流17.下列电力电子器件中，属于电压控制型器件的是（）a.GTOb.GTRc.晶闸管d.IGBT三、问答题（每小题6分，共24分）18.全控型器件的缓冲电路的作用是什么？试分析图1中RCD缓冲电路中各元件的作用。得分评卷人得分评卷人图119.使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？20.什么是PWM控制？简述PWM控制的基本原理。21.什么是电压型逆变电路？有什么特点？四、计算题（每小题10分，共30分）22.单相桥式全控整流电路如图2，2100UV，负载中2R，L值极大，当060时，要求：①作出du、di和2i的波形；②求整流输出平均电压dU、电流dI和变压器二次电流有效值2I。图2得分评卷人ωtu2023.一单相交流调压电路，电源为工频220V，电阻性负载，R=5Ω，延迟角=300。试求：①负载电压有效值0U；②负载电流有效值0I；③电源侧的功率因数。24.在图3的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，10R，采用脉宽调制控制方式，当T=40s，ston15时，计算输出电压平均值oU和输出电流平均值oI。图3五、波形分析题（10分）25.在图4所示三相半波整流电路中，如果b相的触发脉冲消失，试绘出在电阻负载和阻感负载下整流电压du的波形（030）。得分评卷人图42009—2010学年第一学期期末考试卷答案课程名称电力电子技术试卷编号A专业电气一、填空题（每空1分，共25分）1．有源逆变无源逆变2．电压型电流型3．11734．半控型器件不控型器件全控型器件5．过电压保护过电流保护6．有正向阳极电压门极有足够大的触发电流7．按控制目标的要求施加开通或关断的信号，对半控型器件提供开通控制信号，对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节8.200A100V9.直流变交流交流变交流直流变直流10.信息电子技术电力电子技术11.互补死区时间12.双窄脉冲单宽脉冲二、单项选择题（每小题2分，共10分）13.c14.d15.b16.b17.d三、问答题（每小题5分，共25分）18.缓冲电路的作用是抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。（3分）RCD缓冲电路中各元件的作用是：开通时，Cs经Rs放电，Rs起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经VDs从Cs分流，使du/dt减小，抑制过电压。（2分）19.使变流器工作于有源逆变状态的条件有二：一是有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压（3分）；二是晶闸管的控制角π/2，使Ud为负值（2分）。20.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的波形（含形状和幅值）。（1分）采样控制理论中有一条重要的理论：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，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。把正弦分成N等分，就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/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相等，就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用相同的方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波是等效的。（3分）21.直流侧电源为电压源的逆变电路称为电压型逆变电路。（2分）电压型逆变电路的特点如下：(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。（1分）(2)输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。（1分）(3)阻感负载时需提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。（1分）22.在电力电子电路中，在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，构成辅助换流网络（2分），在开关过程前后引入谐振（1分），开关开通前电压先降为零，或关断前电流先降为零，消除电压、电流的重叠。可降低甚至消除开关损耗和开关噪声。这样的电路称为软开关电路。具有这样开关过程的开关称软开关（1分）。四、计算题（每小题10分，共30分）22解：①ud、id、和i2的波形如下图：u2OtOtOtudidi2OtIdId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＝0.9U2cosα＝0.9×100×cos60°＝45（V）Id＝Ud/R＝45/2＝22.5（A）I2＝Id＝22.5（A）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＝15.91（A）晶闸管的额定电流为：IN＝（1.5~2）×15.91∕1.57＝15.2~20.27（A）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。23解负载电压有效值0U011sin22aUUa220*0.9855=216.81(V)负载电流有效值0I00UIR=216.815=43.362(A)电源侧的功率因数为0001011sin22UIUPaaSUIU=0.985524解输出电压平均值oU0040504015nTUETt=80(V)输出电流平均值oI00UIR=8010=8(A)五、波形分析题（10分）答：ωtu20ωtu2uaubuc0ωtωtu2uaubuc0ωt