电力电子技术样卷.docx

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1、一、填空1、晶闸管关断条件是（晶闸管阳极电流不为正值）。2、晶闸管并联使用时，应采用（均流）措施。3、有源逆变条件有二：一是有直流电势，电势极性与晶闸管导通电流方向 一致，其电压值大于变流港直流平均电压；其次是晶闸管（控制角a 在90Kl80之间），使必为负值。4、变频电路中，晶闸管换流一般有（3 ）种方式。5、某晶闸管平均电流Id二100A,波形系数七二1.5,其额定电流为（95. 5414） A。【公式 IN=Kf ld/1. 576、某整流电路，在控制角Q条件下，输出平均电流为L，波形系数为则电路通态平均电流为（Kf ld/1. 57）7、三相桥式可控整流电路电阻性负载时，其移相范围是（

2、0120）。【三相 半波01500】8、变流器工作在逆变状态时，将变流器交流侧接到交流电源上，交流电可 将直流电逆变为50Hz交流电送到电网，这种逆变称为（有源逆变）。9、电压源型无源电路中，晶闸管换流是在同（组）中进行，其输出相 电压为（6冗梯形）波形。10、晶闸管过电流保护基本思想：一般是（消除）过电流。11、IGBT （晶体管）控制极应采用（连续）控制信号。12、功率晶体管其开关速度较快，在电机控制方面适用于频率在（15_） kHz 范围。13、如果晶闸管通态平均电流为100A,则晶闸管平均电流（可以）超过100A。14、三相全控桥式可控整流电路输出电压脉动频率为（300Hz）。【50*

3、6】15、三相半波整流电路中自然换相点相位与相电压过零点相位差为（30 ）。16、直流电通过可控电力电子器件变换成交流电，这种变流过程称为（逆变）。17、电流源型无源逆变电路中，晶闸管换流是在同（组）中进行。18、电压源型无源逆变（变频）电路，其输出相电压波形为（6兀梯形波）。幅值为直流电源电压（2/3）。19与晶闸管并联阻容保护，是为了抑制晶闸管（关断时）时产生过电压。20、晶闸管过电压保护基本思想是设法将过电压幅值（抑制）到安全范围 之内。21、品闸管串联使用时，应采取（均压）措施。22、晶闸管为PNPN四层三端结构，具有单向（可控）导电性特性。23、整流电路是一种ACDC变换电路，即将交

4、流电能变换为（直流电能） 电路。24、m相可控整流电路中，在变压器漏抗影响下等效内阻为（mXB/2n）。25、电流源型变频电路输出线电压为六拍矩形波，而输出相电压为（）波形。26、晶闸管过电压保护基本思想：一般是（抑制）过电压。27、电力电子技术是应用于电力领域电子技术，是使用电力电子器件对电能进行变换和（控制）技术。28、绝缘栅双极晶体管综合了 GTR和MOSFET优点，是三端功率器件，具有 （基极B）、集电极C和发射极E。29、改变SPWM逆变器调制比，可以改变（）幅值。30、抑制过电压方法之一，是用（）吸收可能产生过电压能量，并用电阻将其消耗。二、简述题1、简述额定电流为200A晶闸管，

5、其实际平均电流能否超过200A使用？2、在三相桥式全控整流电路中，负载是电阻性。如果有一个晶闸管失效, 不能导通，此时整流波形如何？3、简述为什么交流调压电路输出电流通常是断续？答：采用相位控制交流调压电路，通过调节晶闸管控制角可以调节调压 电路输出电压。如电流连续，则输出电压连续，输出电压与输入电压相同, 即输出电压不能调节，因此交流调压电路输出电流通常是断续。4、品闸管关断条件是什么，如何实现？晶闸管处于阻断状态时，其两端电 压由什么决定？5、采用锯齿波触发电路整流电路，主电路晶闸管上交流电源与相应触发 电路同步交流信号相位相差多少？并说明。6、三相半波整流电路负载是电阻和电感，其中3LR

6、。当。兀/2时，电路工作情况如何？直流侧平均电压可能出现负值吗？晶闸管导通角可能达至12冗/3吗？7、三相半波逆变电路中，直流侧接是反电势E和大电感L,若EUd时， 情况如何？若EVUd时，情况又如何？8、晶闸管如欲当二极管使用，如何连接？（较简单要加一种器件）9、三相半波整流电路，电阻性负载实验中，某学生调节控制电压Uct=l2V之间变化，相应控制角a=150 180 ,但是电路输出电压Ud始终为零。试简述其原因。10、在三相桥式全控整流电路中，负载是电阻性。如果有一个晶闸管失效，不能导通，此时整流波形如何？如果有一个晶闸管被击穿，其他晶闸管受什么影响？11、简述为什么实现有源逆变只能采用全

7、控电路，而不能采用半控或有续流二极管电路？12、电压源型逆变器能否工作于再生制动状态，为什么？13、发生过电压原因有哪些？过电压保护原则是什么？可以采用哪些过电压保护措施？14、晶闸管并联使用时，为什么需要采用均流措施？15、简述电压源型无源逆变电路特点。16、驱动电路隔离有什么作用？常用驱动电路隔离方法有哪两种？答：由于主电路电压较高，而控制电路电压较低，所以驱动电路必 须与主电路之间有良好电气隔离，从而保证驱动控制电路安全和提高抗 干扰能力。常用驱动电路隔离方法有两种，即光电隔离和磁隔离。光电隔离通常 采用光电耦合器，磁隔离通常采用脉冲变压器。17、电压源型无源逆变电路为什么要采用与晶闸管

8、并联续流二极管？答：在电压型逆变电路中，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作用。为了给交流侧向直流侧反馈无功提供通 道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压和电流极性相 同时，电流经电路中可控开关器件流通，而输出电压电流极性相反时, 由反馈二极管提供电流通道。18、发生过电流原因有哪些？过电流保护原则是什么？可以采用哪些过电流保护措施?答：过电流产生原因有：短路、逆变失败、过载等。过电流保护原则: 消除过电流。过电流保护措施有：快速熔断器、快速开关、过流继电 器、电抗器、电流反馈控制等。19、额定电流为100A晶闸管能否承受长期通过150A直流负载而不过热？

9、答：额定电流为100A晶闸管能否承受长期通过150A直流负载而不过 热。因晶闸管额定电流定义为：在环境温度为40C和规定散热冷 却条件下，晶闸管在电阻性负载单相、工频正弦半波导电，结温稳定 在额定值125时，所对应通态平均电流值。这就意味着晶闸管通过 任意波形、有效值为1.57/兀电流时，其发热温升正好是允许值，而 恒定直流平均值与有效值相等，故额定电流100A晶闸管通过157A直 流负载电流，其发热正好是允许值。20、绝缘栅双极型功率晶体管(IGBT)有何突出优点？答:绝缘栅双极型功率晶体管(IGBT)是兼备功率场效应管MOSFET 栅极电压激励、高速开关特性和GTR大电流低导通电阻特性于一

10、体复 合型器件。21、无源逆变电路与有源逆变电路有何不同？两种电路不同之处主要是：有源逆变电路交流侧接电网，即交流侧接 有电源；而无源逆变电路交流侧直接和负载连接。22、一般三相可控整流电路，如果电源三相进线相序接反，会产生什么 问题？由于三相可控整流电路主电路中晶闸管交流电源相位与对应晶闸管触 发电路中同步交流信号相位相差180当电源三相进线相序接反时，晶闸 管电源相位与相应触发相位不同步，造成晶闸管受正压时无触发脉冲，或 晶闸管有触发脉冲时受反压，晶闸管不能导通，电路输出掉波形，输出减 小。三、计算题1、单相桥式半控整流电路向电阻负载供电，画出电路中整流二极管在一个周期内承受电压波形。1、

11、解：FD /飞.2、三相全控可控整流电路对电阻反电势负载供电。R=1Q, E=70. 7V,U2=100Vo当q=60时，求：1、整流电路输出电压平均值Ud；2、整流电路输出电流平均值L;3、整流电流中晶闸管电流平均值Ln2、解：1、整流电路输出电压平均值Ud =2.34t/2costzUd = 2.34 x 100 x cos 60Ud=H7(V)2、整流电路输出电流平均值r 117-70.7/”=46.3(A)3、整流电流中晶闸管电流平均值&Idr = x46.33315.4(A)3、某车床刀架采用小惯量GZ180直流电动机，其额定功率为5. 5kW,额定 电压220V,额定电流28A,由

12、三相半波整流电路供电，变压器二次侧 相电压位= 220V。要求启动电流限制在60A,并当负载电流降至3A时, 电流仍连续。计算：1、 整流变压器二次侧电流L及一次侧电流L; （10分）2、 整流变压器视在功率S； （5分）3、 晶闸管额定参数；（5分）4、 平波电抗器L电感量。（5分）3、解：1、二次侧电流4=3J328=16.17(4)设一次侧电压Ux = 220V一次侧电流4 = u T 220x16.17 1r/. =16. /1220或 4 =047(=047lx28=2、变压器视在功率S = l(S,+52)或乙S = ?3U/+3UJ2)S = 1(3x220x 13.19+3x2

13、20x16.17)=9689( VA)3、晶闸管重复电压（4勖=同”=四x6x220 = 539（V）取23电压余量，即1078V1617V取整，则晶闸管额定电压Un=1500V设计晶闸管时选用启动电流。即，“=6。月，晶闸管平均电流11 / 19令4矶=2。4取1.52倍安全余量，即30A40A。取整，则晶闸管额定电流为/n=40A晶闸管可以选用KP40-15o4、平波电抗器L = 1.46乌- = 1.46与二107（?”）,dmin34、一台单向交流调压器（VT1,VT2对称反并联）,其交流电源ui=230sin 3t,负载是阻感负载，其中R=0. 050, Xl=8.5Q, f = 5

14、0Hz,求1、此调压电路控制角控制范围;2、该电路输出电流最大有效值（5分）;3、该电路最大输出功率（5分）;4、解：1.=arctanR=arctan8.5005 90所以晶闸管控制范围为:(n)2.输出电流有效值最大mTO/币=66V0.052 +8.523.当输出电流最大时，输出功率最大匕 ax = 15.62 x 0.05 =12.1683)电源电压E=50V,5、单相桥式整流电路中,U2=100V, R=4Q , L值极大, 顺向依次串联(极性相加)。当a =30时。求：1、输出平均电压和电流；(5分)2、晶闸管电流平均值。(4分)3、做出j、id和iz波形。(6分)5、解：1、Ua

15、= 0. 9 U2cos a= 0.9X100Xcos30,= 78. 0(V)L= (5+E)/R= (78. 0+50)/4=32 (A)w、id和iz波形如下图所示6、三相全控桥负载端R=0. 8, L=5mHo U21 = 230V,工作于逆变状态，E =-290Vo B = n/6时，估算主电路内电流是否连续，并计算：1、输出电流平均值L; （8分）2、输出电流有效值（须考虑6次谐波，其中 5）：（5分）3、品闸管平均电流4和有效值耳；（4分）4、交流电源端功率因数。（3分）6、解：1、整流电路输出电压平均值勿=竺sinCcosa - 7t mU d =230x 9sin 工 cos

16、（?r 马 66=-269M输出电流平均值Rr -269-（-290）Id = 26.3（A）估算主电路电流是否连续：主电路连续所需最小电感为 U.Lmin = 0.693 -y-Lmin = 0.693 2丝3 = 3.5(?”)Y 5niH，所以，主电路电流 id连续。2、己知 ?=y-=0.17 , 6次谐波电流有效值为 y/2U2l_O.17Z72/=4.13(A)2 4-(6x27Tx5Ox5x1O-3)20.17x23016 = 5 + 4I = V26.32 +4.132 = 26.6(A)3、晶闸管平均电流& =1x26.3 = 8.77(A)晶闸管电流有效值*=+，1dl =

17、 26.6 = 15.4(A)4、有功功率P = RL + EId尸=0.8x26.62 -290x26.3 = -7060.95”)视在功率S = UV15 = 72 x 230 x 26.6 = 8650,86(VV)Pcos(p =7、 单相对称交流调压器(VT1,VT2对称反并联)，用于阻感负载，其中Ui = 110V, R=9Q, L = 14mH, f = 50Hz,求图所示阴影部分。9、三相半波可控整流电路对电阻、电感、反电势负载供电。R = 1Q, L =8, E = 40V, U2=100V 当 a =600 时，求山、L和 1打。9、 解：Ud = A1U2 cosa=1.

18、17 x 100 x cos60 =58.5 VR 1Idr =-Id =ixl8.5 = 6.17A* 3 d 310、三相全控桥式变流器，接反电势、电阻、电感负载。其中，l)2=220V,R=1Q , L 值极大,LB=lmHo 当 E=400V、B=60 时，求：1、必、L与Y，并做出Ud和刀波形。2、此时送回电网平均功率是多少？10、解：1、 Uai =2. 34 U2 cos a=2. 34X220Xcosl20=2. 34X220X (-0.5)= -257. 4L= (U41 -E) / (R+idXb/2 兀)=(Uai -E) / (R+mf Lb)=(-257. 4+400

19、) /(1+6X50X1X10-3) =109. 7 (A)Ud =2. 34 U2 cos a mXB/2 n Id= -257.4-0.3X109.7= -290. 3 (V)cos a - cos(a + y ) =XBId/V2U21 sin(n/m)cos(a + y ) =cosa -XB V 2U2i=cosl20-2 n f Lb la / V 2X V 3X220Xsin(n /6)=-0. 5-0. 1278=-0. 6278a + Y =128.9(4分)图需要补2、11、三相全控桥式整流电路工作在逆变状态，在直流侧，R=1Q, L = 5mH, E = 200V,交流相

20、电压U：=110V,整流变压器折算到二次侧漏感LB=lmH, 控制角Q =120 o计算必、L、Y和输出电流有效值（要考虑幅值最大 一个高次谐波）I、晶闸管电流平均值和有效值以及交流电源端功率因 数。（当Q =120时，6次谐波电压幅值标幺值为0.28）11、解：Udi =2. 34 U2C0S a=2. 34XU0Xcosl20 =-128. 7VL= (Udl-E) / (R+mXB/2 n )=(-128. 7 + 200) /(l + 6X2n X 50 X 1 X 10-72 n )54.85A)U=2. 34 U2cos a mXB L / 2 n=2. 34 U2C0S a mf

21、Ls Id= -145. 2V用近似公式计算保证电流连续临界电感量L=0. 693 IV L=1. 39mH现L = 5 mHo故在上述运行条件下电流是连续。cos (120 +丫)=cos120-Xb L/J2 Uisin (冗/3)= cosl20 -2 n X5OX1X1O-3X54. 85/ J2X llOXsin ( Ji/3)= -0. 628Y =8.9由于三相桥中，最大幅值高次谐波是6次谐波，其电压幅值标幺值为: = 0.286次谐波电流有效值：/0.28x、xll06+(6x2x50x5xl0-3)2= ,5335 =5.63 AVI+ 9.424215 / 19I=Jd2+

22、162= V54.852 +5.632= 55.14/1品闸管电流平均值和有效值分别为/“ = % = 1X 54.85/1 = 18.28A 33/ =2_ = j_忑一而x55.14A = 31.84A19 / 19送回电网功率为P=UJd=T28. 7X54. 85 =-7. 059Kw视在功率为：S =、回力/ =行 x 百 x 110x 55.= 14.86VA图1单相交流调压器12、一个交流单相全波晶闸管调压器。 如图1所示，用以控制从5=220 / 2sin3t交流电源送至电阻为0.23 Q、电感为0.73mH串联负载电路功 率。试求：晶闸管控制范围；输出电流最大有效值；最大输出

23、功率和功率因数；12、解： 4 =arctg w L/R=arctg 2 X 3. 14 X 50 X 0. 73 X 10-70. 23=K /4所以晶闸管控制范围为：丸/4W4)/冗 当6 =兀/4时，输出电流有效值最大Im=Ui/ V (R2+ ( sip)=220/J (0. 232+0. 232) 当输出电流最大时，输出功率最大Pmax = Im2R=67 72 X 0. 23=10 54 1 5W= 105. 415kW视在功率为:Ps = U1Im = 220X677=148. 94 kW功率因素：cos 4)=Pmax/ Ps= 105.4154-148. 94= 0.708四

24、、设计题1、设计题试设计一个可控整流电路，负载为电阻。要求电路输出电压 Ud=100200V 可调，Id=500Ao1、 设计可控整流电路，画出整流电路图并说明设计思想（62、 设计电路中变压潜和整流器件额定参数（4分）。1、解：1.由于输出功率达到200X500=100Kw,可控整流电路应考虑三 相电路；由于三相桥式电路没有直流磁化问题，电网能平衡运 行，输出功率较大，且变流器输出功率4kW以下变流器可以采用 单相变流器,4kW以上装置至少采用三相桥式电路.因此，设计电 路采用三相可控桥式整流电路，变压器采用/Y接法，以消除3 次谐波。如下图所示。3、 设 a .in=0由 Ud =2. 3

25、4 U2 cos aU2 二1 /2. 34 cos a=200/2. 34cos0= 85. 5 (V)Uz =1=.X -X 85. 5=209. 4V对Ux取3倍余量，并取整，得到Un=600V(700V)Id=500ALt=1/3*500A=167AItav)= I,iT-167A对Itcav)取2倍余量，并取整，得到In=400A设 5 =220V由于 12 =0.816 Id=0.816X500=408AIi= U2 L/ Ui=85.5X408/ 220=159A2、试设计一个变流器，负载为电阻。要求变流器输出电压Ud=200300V 可调，Id=200Ao1、 设计该变流潜，说

26、明设计思想，并画出主电路图（6分）。2、 设计电路中变压器和整流潜件额定参数（4分）。2、解：1.由于输出功率达到300X200 = 60 （Kw）,变流器应考虑三相 电路；由于三相桥式电路没有直流磁化问题，电网能平衡运行， 输出功率较大，且变流器输出功率4kW以下变流器可以采用单 相变流器，4kW以上装置至少采用三相桥式电路.因此，设计电 路采用三相可控桥式整流电路，变压器采用 /Y接法，以消除3U2 =Ua /2. 34 cos a =300/2. 34cos0=128.2(V)Ut3=|=xx 128. 2=314.0 (V)对Ux取3倍余量，并取整，得到U=900VId=200A/“ = ,1 dLt=200/3A=67AItuv)= I打二 67A对Itsv）取2倍余量，并取整，得到L=200A设U】=220V由于 I2 =0.816 Id=0.816X200=163.2AIi= U2 I2/ U：=128.2X163.2/ 220=95. 1A