电力电子技术简答题汇总

电力电子简答题汇总问题1：电力电子器件是如何定义和分类的？答：电力电子器件是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能变换或控制的电子器件。电力电子器件的分类：按照器件能够被控制的程度分类：半控型、全控型、不控型按照驱动电路信号的性质分类：电流驱动型、电压驱动型按照内部导电机理：单极型、双极型、复合型根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间有效信号的波形，可分为脉冲触发型和电平控制型。问题2：同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的特点是什么？解答：①能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要的参数。其处理电功率的能力大多都远大于处理信息的电子器件。②电力电子器件一般都工作在开关状态。③由信息电子电路来控制,需要驱动电路。问题3：使晶闸管导通的条件是什么？解答：两个条件缺一不可：（1）晶闸管阳极与阴极之间施加正向阳极电压。（2）晶闸管门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。问题4：维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？解答：维持晶闸管导通的条件是流过晶闸管的电流大于维持电流。欲使之关断，只需将流过晶间管的电流减小到其维持电流以下，可采用阳极电压反向、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。问题5：GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？解答：GTO能够通过门极关断的原因是其与普通晶闸管有如下区别：设计α2较大，使晶体管V2控制灵敏，易于关断GTO。导通时α1+α2更接近1，导通时接近临界饱和，有利门极控制关断，但导通时管压降增大。多元集成结构，使得P2基区横向电阻很小，能从门极抽出较大电流。问题6：试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。解答：GTR的容量中等，工作频率一般在10kHz以下，所需驱动功率较大，耐压高，电流大，开关特性好，。GTO：容量大，但驱动复杂，速度低，电流关断增益很小，功耗达，效率较低。MOSFET器件：工作频率最高，所需驱动功率最小，热稳定性好，但其容量较小、通态压降大，开通损耗相应较大，耐压低。IGBT：容量和GTR的容量属同一等级，但属电压控制型器件，驱动功率小，工作频率高，通态压降低，输入阻抗高。问题7：换流方式各有那几种？各有什么特点？解答：共有四种换流方式：①器件换流：利用全控型器件的自关断能力进行换流。②电网换流：由电网提供换流电压不需要器件具有门极可关断能力。③负载换流：由负载提供换流电压。④强迫换流：设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或反向电流的换流方式称为强迫换流。问题8电压型逆变电路有什么特点。解答：①直流侧为电压源或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动；直流回路呈现低阻抗。②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波。③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，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，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。问题9：电流型逆变电路有什么特点。解答：电流型逆变电路特点：①直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。问题10：电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？解答：电压型逆变电路中反馈二极管是为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道。电流型逆变电路中反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不并联二极管。问题11：变压器漏感对整流电路有何影响？解答：1)出现换相重叠角γ，整流输出电压平均值Ud降低。2)整流电路的工作状态增多。3)晶闸管的di/dt减小．有利于晶闸管的安全开通。4)换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。5)换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。问题12：使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？解答：1)要有直流电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致。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大于90°，使输出电压为负值。两者必须同时具备才能实现有源逆变。问题13：交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？解答：在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断。改变通态周期数和断态周期数的比，可以方便地调节输出功率的平均值，这种电路称为交流调功电路。交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。交流调功电路常用于电炉的温度控制，像电炉温度这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁的控制。只要以周波数为单位进行控制就足够了。问题14斩波电路有三种控制方式☞脉冲宽度调制（PWM）：T不变，改变ton。☞频率调制：ton不变，改变T。☞混合型：ton和T都可调，改变占空比题15三相桥式全控整流电路的一些特点（对触发脉冲的要求）√6个晶闸管的脉冲按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。√共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。√同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180。问题16简述图5-2a所示升压斩波电路的基本工作原理。答：假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为,同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压为恒值。设V处于通态的时间为，此阶段电感L上积蓄的能量为E。当V处于断态时E和己共同向电容C充电并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为，则在此期间电感L释放的能量为；当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即：101()onoffEItUEIt化简得：0onoffoffoffttTUEEtt式中的T／offt1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。问题17总结本章所学电力电子器件的工作原理。（电力二极管，SCR,GTO,GTR,POWERMOSFET,IGBT）电力二极管：以半导体PN结为基础，实现正向导通、反向截止的功能。SCR：在晶闸管的阳极与阴极之间加反向电压时，有两个PN结处于反向偏置，在阳极与阴极之间加正向电压时，中间的那个PN结处于反向偏置，所以，晶闸管都不会到导通(称为阻断)。GTO：GTO和普通晶阐管同为PNPN结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益α1和α2，由普通晶阐管的分析可得，α1+α2＝1是器件临界导通的条件。α1+α2＞1两个等效晶体管过饱和而导通；α1+α2＜1不能维持饱和导通而关断。GTR：GTR通常工作在正偏(ib0)时大电流导通；反偏(ib0=时处于截止状态。POWERMOSFET：当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。如果在栅极和源极之间加一正向电压UGS，并且使UGS大于或等于管子的开启电压UT，则管子开通，在漏、源极间流过电流ID。UGS超过UT越大，导电能力越强，漏极电流越大。IGBT：栅极和发射极电压大于开启电压导通，当施加反向电压时或不加信号时关断。问题18在晶闸管两端并联R、C吸收回路的主要作用有哪些？其中电阻R的作用是什么？1、R、C回路的作用是：吸收晶闸管瞬间过电压，限制电流上升率，动态均压作用。R的作用为：使L、C形成阻尼振荡，不会产生振荡过电压，减小晶闸管的开通电流上升率，降低开通损耗。问题19什么是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成的原因是什么？解：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。问题20什么叫整流？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。问题21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：①小控制角（逆变角）运行；②采用两组变流器的串联供电；③增加整流相数；④设置补偿电容。问题22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。问题23晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？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，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。问题24实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？解：直流侧必需外接与直流电流Id同方向的直流电源E，其数值要稍大于逆变器输出平均电压Ud，才能提供逆变能量。另外逆变器必需工作在β90º（α90º）区域，使Ud0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。问题25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。第一种调制方式为：保持开关周期不变，改变开关导通时间ton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ton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ton。使占空比改变，称为混合调制。