電力電子技術(shù)期末復(fù)習(xí)題及其答案

1、電力電子技術(shù)期末復(fù)習(xí)題及其 答案第一章復(fù)習(xí)題1. 使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么?答：當(dāng)晶閘管承受正向電壓時(shí)，僅在門極有觸發(fā) 電流的情況下晶閘管才能導(dǎo)通。2 維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使 晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？ 答：(1)維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電 流大于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流， 即維持電 流。(2) 若要使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，只能利用 外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流 降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流 以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。3.GT0和普通晶閘管同為PNPN吉構(gòu)，為什么GTO 能夠自關(guān)斷，而普通晶閘管不能?答：(1) GTO在設(shè)計(jì)時(shí)，a2較大，這樣晶

2、體管 v2控制靈敏，易于GTO關(guān)斷；(2) GTO導(dǎo)通時(shí)a1+a2的更接近于1,普通 晶閘管a1+a2 1.5，而GTO則為約等于1.05， GTO勺飽和程度不深，接近于臨界飽和，這樣為門極控制提供了有利條件；(3) 多元集成結(jié)構(gòu)每個(gè)GTO元陰極面積很 小，門極和陰極間的距離大為縮短，使得 p2極 區(qū)所謂的橫向電阻很小，從而使從門極抽出較大 的電流成為可能。4.如何防止電力MOSFE因靜電感應(yīng)引起的損 壞？答：(1) 一般在不用時(shí)將其三個(gè)電極短接；(2) 裝配時(shí)人體，工作臺(tái)，電烙鐵必須接地， 測(cè)試時(shí)所有儀器外殼必須接地；(3) 電路中，柵，源極間常并聯(lián)齊納二極管 以防止電壓過高。(4) 漏，源

3、極間也要采取緩沖電路等措施吸 收過電壓。5GBT,GTR,GTC和電力MOSFE的驅(qū)動(dòng)電路各有什么特點(diǎn)？答：IGBT驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：驅(qū)動(dòng)電路具有較 小的輸出電阻，IGBT是電壓驅(qū)動(dòng)型器件，IGBT 的驅(qū)動(dòng)多采用專用的混合集成驅(qū)動(dòng)器。GTR驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū) 動(dòng)電流有足夠陡的前沿，并有一定的過沖，這樣 可加速開通過程，減小開通損耗，關(guān)斷時(shí)，驅(qū)動(dòng) 電路能提供幅值足夠大的反向基極驅(qū)動(dòng)電流，并 加反偏截止電壓，以加速關(guān)斷速度。GTO驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：GTC要求其驅(qū)動(dòng)電路 提供的驅(qū)動(dòng)電流的前沿應(yīng)有足夠的幅值和陡度， 且一般需要在整個(gè)導(dǎo)通期間施加正門極電流， 關(guān) 斷需施加負(fù)門極電流，幅值

4、和陡度要求更高，其 驅(qū)動(dòng)電路通常包括開通驅(qū)動(dòng)電路， 關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路 和門極反偏電路三部分。電力MOSFE驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)：要求驅(qū)動(dòng)電路 具有較小的輸入電阻，驅(qū)動(dòng)功率小且電路簡(jiǎn)單。6.全控型器件的緩沖電路的主要作用是什么？ 試分析RCD緩沖電路中各元件的作用。答：全控型器件緩沖電路的主要作用是抑制器件 的內(nèi)因過電壓，du/dt或過電流和di/dt，減小 器件的開關(guān)損耗。RCD緩沖電路中，各元件的作用是：開通時(shí)， Cs經(jīng)Rs放電，Rs起到限制放電電流的作用；關(guān) 斷時(shí)，負(fù)載電流經(jīng)VDs從Cs分流，使du/dt減 小，抑制過電壓。7.試說明IGBT,GTR,GT（和電力MOSFE各自的優(yōu) 缺點(diǎn)。*mrtt

5、點(diǎn)濮點(diǎn)IGBT開養(yǎng)速度高幵芙損耗小，具有 時(shí)獨(dú)沖電詭沖擊的儺力麵總 悵PHfcWU輸人掘抗商為電壓開旳8度低丁電為MOSFEK 電氐電流存凰2 GTOGTR制壓高電按丸稈先特性好 通離繼力戟+ !fi和H：眸低：計(jì)y冊(cè)加四.m駆動(dòng)功率九駆動(dòng)電路復(fù)事.存在二歡出窩御磴GTO電壓電流濡塑大JS用丁大 功率場(chǎng)合具有電導(dǎo)謂制嫩與. 其遇礎(chǔ)魅力狠魁啣it光5増空褪小擺斷時(shí)門 械債掠沖電st丸稈關(guān)連度低, 昌動(dòng)功率丸卑動(dòng)電路復(fù)雜*開 共凝車惟啤片MOSFET1開關(guān)述度彊.輸入陰at高熱穂 攔性au?r需驅(qū)創(chuàng)功手小且卵 動(dòng)電路闇申丄柞砂1H 科F 生二戎由穿時(shí)題電SE春呈小血 壓低一繪HSH1 丁勸車平韁過

6、l Td, IdTUlvr 分訊剛下Ud=2.54U2cns(i =Zi4x l00Xcos6fls=H7(VId=Ud/R=ll7/5=23.4(A)W=Id/3=23.4/3=7.8(A)譏J|AVI八乙八U I IV111I1IL iIi rY j| L i;11T t1Iji11Pi11I!I1I十-diiV11Jr*1L| T1hjt耳1、雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整 流電路相比有何主要不同？答：雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流 電路相比，在采用相同晶閘管的條件下，雙反星 形電路的輸出電流可大一倍。2、指出造成逆變失敗的幾種主要原因？答：（1）觸發(fā)電路工作不可靠，不能適

7、時(shí)、準(zhǔn) 確地給各晶體管分配脈沖，如脈沖丟失、脈沖延 時(shí)等，致使晶閘管不能正常換相，使交流電源電 壓和直流電動(dòng)勢(shì)順向串聯(lián)，形成短路。（2）晶閘管發(fā)生故障，在應(yīng)該阻斷期間，器 件失去阻斷能力，或在應(yīng)該導(dǎo)通期間，器件不能 導(dǎo)通，造成逆變失敗。（3）在逆變工作時(shí)，交流電源發(fā)生缺相或突 然消失，由于直流電動(dòng)勢(shì) Em的存在，晶閘管仍 可導(dǎo)通，此時(shí)交流器的交流側(cè)由于失去了同直流 電動(dòng)勢(shì)極性相反的交流電壓，因此直流電動(dòng)勢(shì)將 通過晶閘管使電路短路。（4）換相的裕量角不足，弓I起換相失敗，應(yīng) 考慮變壓器漏抗引起重疊角對(duì)逆變電路換相的 影響。3、實(shí)現(xiàn)有源逆變必須滿足哪兩個(gè)必不可少的條 件？答：（1）要有直流電動(dòng)勢(shì)，

8、其極性須和晶閘管 的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的 平均電壓。（2）要求晶閘管的控制角an /2，使Ud為 負(fù)值。4、晶閘管觸發(fā)的觸發(fā)脈沖需要滿足哪幾項(xiàng)基本 要求？答：、A:觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的功率B:觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖前沿盡 可能陡，使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽(yáng)極電流能迅速 上升超過掣住電流而維持導(dǎo)通。C:觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽(yáng)極電壓同 步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。5、實(shí)現(xiàn)正確觸發(fā)的同步定相的方法步驟有哪 I 些？答：A:根據(jù)不同觸發(fā)電路與脈沖移相范圍的要 求，確定同步信號(hào)電壓us與對(duì)應(yīng)晶閘管陽(yáng)極電 壓之間的相位關(guān)系。B :根據(jù)整流變壓器TS的接法與鐘點(diǎn)數(shù)， 以電網(wǎng)某線電

9、壓作參考矢量，畫出整流變壓器二 次側(cè)也就是晶閘管陽(yáng)極電壓的矢量。 再根據(jù)A確 定同步信號(hào)US與晶閘管陽(yáng)極電壓的相位關(guān)系，畫 出對(duì)應(yīng)的同步相電壓矢量和同步線電壓的矢量。C :根據(jù)同步變壓器二次線電壓矢量位置， 定出同步變壓器TS的鐘點(diǎn)數(shù)和接法。只需把同 步變壓器二次電壓Usu、Usv、Usw分別接到VT1,VT3,VT5管的觸發(fā)電路；Us(-U)、Us(-v)、Us(-w) 分別接到VT4 VT6 VT2的觸發(fā)電路，與主電路 的各個(gè)符號(hào)完全對(duì)應(yīng)，即能保證觸發(fā)脈沖與主電 路同步6、單相橋式半控整流電路，電阻性負(fù)載。當(dāng)控 制角a =90o時(shí)，畫出：負(fù)載電壓二極管VD2電壓Ud、晶閘管VT1電壓UVT

10、1、整流7、晶閘管對(duì)觸發(fā)電路有哪些要求?18. A.觸發(fā)電路必須有足馨的輸出功勒EL觸發(fā)脈沖必須與丕回路山源血圧探持同莎*C觸發(fā)脈沖要冇一左的寬噬.冃脈沖萌沿要陡*以舸發(fā)臟沖的移和范囤應(yīng)能滿足丄電路的翌求：&三相半波整流電路，將整流變壓器的二次繞 組均分為兩段，每段的電動(dòng)勢(shì)相同，接成兩折接 法，其分段布置及矢量圖如圖所示，問變壓器鐵 心是否被直流磁化，為什么？解：三相半波可控整流電路，當(dāng)變壓器二次繞組 分成兩組，按本題圖示曲折接線，及矢量圖所示。 變壓器二次繞組中，同一相的兩個(gè)繞阻的電流， 方向相反大小相等，因而形成的磁通，方向也相 反、磁通量大小也會(huì)相等。這樣變壓器鐵心中就 不會(huì)存在直流磁通

11、，自然就不會(huì)被直流磁化了。9、什么是逆變失敗？逆變失敗后有什么后果？ 形成的原因是什么？解：逆變失敗指的是：逆變過程中因某種原因使 換流失敗，該關(guān)斷的器件末關(guān)斷，該導(dǎo)通的器件 末導(dǎo)通。從而使逆變橋進(jìn)入整流狀態(tài)，造成兩電 源順向聯(lián)接，形成短路。逆變失敗后果是嚴(yán)重的， 會(huì)在逆變橋與逆變電源之間產(chǎn)生強(qiáng)大的環(huán)流，損 壞開關(guān)器件。產(chǎn)生逆變失敗的原因：一是逆變角 太小；二是出現(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失；三是主電路器件 損壞；四是電源缺相等10、實(shí)現(xiàn)有源逆變必須滿足哪些必不可少的條 件？( 6分)答1、實(shí)現(xiàn)有源逆變必須外接一直流電源，其方向與晶閘管電流方向相同，其數(shù)值要稍大于 逆變橋電壓，才能提供逆變能量。另外變流器必

12、 須工作在卩90o)區(qū)域，使Ud=0.1T =L=201 =0.002R 0.5當(dāng)t on = 5卩S時(shí)，有p =T=0.01=蜓=0.0025 由于0.0025e ! = =0.249me 1 e 1所以輸出電流連續(xù)。此時(shí)輸出平均電壓為U =尹=譽(yù)=252)輸出平均電流為I o = Uo-Em =2510=30(A)輸出電流的最大和最小值瞬時(shí)值分別為0.00250.1 =30.19(A)0.51 eE 1 emaxm001 eR 1 e0.00251 m m 獸站 0.1 詈=2981(A)當(dāng)ton = 3卩S時(shí)，采用同樣的方法可以得出:ap =0.0015由于0.0151 一 e0.01e

13、r.149m所以輸出電流仍然連續(xù)此時(shí)輸出電壓、電流的平均值以及輸出電流 最大、最小瞬時(shí)值分別為：UO = tnE = 100 3 = 15(V)T20/I o = Uo-Em =0 = 10(A)0.50.0015I max= J o.1 亦= 10.13(A)0.0015 Azee1 min=- o.1=9.873(A)e i0.54. 簡(jiǎn)述圖3-2a所示升壓斬波電路的基本工作原 理。答：假設(shè)電路中電感L值很大，電容C值也很大。 當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源E向電感L充電，充電電 流基本恒定為丨1，同時(shí)電容C上的電壓向負(fù)載R 供電，因C值很大，基本保持輸出電壓為恒值UO。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為ton，

14、此階段電感L上 積蓄的能量為曰爲(wèi)。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)E和L共同 向電容C充電并向負(fù)載R提供能量。設(shè)V處于斷 態(tài)的時(shí)間為toff，則在此期間電感L釋放的能量 為Uo E I1toff。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期 T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即:Eht on Uo E I1toff化簡(jiǎn)得:t ontofftoff eTtoff式中的T/tof 1，輸出電壓高于電源電壓，故稱該 電路為升壓斬波電路。1、 在電流型逆變器中，輸出電壓波形為正弦波，輸出電流波形為方波。2、180。導(dǎo)電型三相橋式逆變電路，晶閘管換相 是在 同一橋臂 上的上、下二個(gè)元件之間進(jìn) 行；而120o導(dǎo)電型三相橋式逆變電路，晶

15、閘管 換相是在 不同橋臂上的元件之間進(jìn)行的。3、 在有環(huán)流逆變系統(tǒng)中，環(huán)流指的是只流經(jīng) 逆變電源、逆變橋 而不流經(jīng) 負(fù)載 的電流。環(huán)流可在電路中加電抗器來(lái)限制。為了減小環(huán)流一般米控用控制角 a大于3 的工作方式。4、通常變流電路實(shí)現(xiàn)換流的方式有器件換流，電網(wǎng)換流，負(fù)載換流，強(qiáng)迫換流：四種。5、 在有環(huán)流逆變系統(tǒng)中，環(huán)流指的是只流經(jīng) 逆變電源、 而不流經(jīng) 負(fù)載的電流。環(huán)流可在電路中加電抗器來(lái)限制。為了減小環(huán)流般米控用控制角a 大于 B的工作方 式。6、 變頻電路常用的換流方式有負(fù)載諧振換流、脈沖（強(qiáng)迫）換流兩種。7、逆變器按直流側(cè)提供的電源的性質(zhì)來(lái)分，可分為型逆變器和型逆變器。電壓型逆變器直流側(cè)

16、是電壓源，通常由可控整流輸 出在最靠近逆變橋側(cè)用 器進(jìn)行濾波，電壓型三相橋式逆變電路的換流是在橋路的 原件之間換流，每只晶閘管導(dǎo)電的角度是 度；而電流型逆變器直流側(cè)是電流源， 由可控整 流輸出在最靠近逆變橋側(cè)是由濾波，電流型三相橋式逆變電路換 流是在原件之間換流，每次晶閘管導(dǎo)電的角度是 度。8 PW嘛寬調(diào)制型變頻電路的基本原理：對(duì)逆 變電路中開關(guān)器件的通斷進(jìn)行有規(guī)律的調(diào)劑， 使 輸出端得到脈沖來(lái)等效正弦波。9、直流斬波電路在改變負(fù)載的直流電壓時(shí)，常用控制方式有、三種10、PWM逆變電路的控制方式有、11、PWM逆變電路的控制方法有計(jì)算法，調(diào)制法，跟蹤控制法 三種。其中調(diào)制法又可分 為異步調(diào)控法

17、，同步調(diào)控法兩種。13、14.PWMI逆變電路的控制方法主要有哪幾 種？簡(jiǎn)述異步調(diào)制與同步調(diào)制各有哪些優(yōu)缺 點(diǎn)？解：PWM逆變電路的常用控制方法有兩種，一是 計(jì)算法；二是調(diào)制法。其中調(diào)制法又可分為兩種， 一是異步調(diào)制法；二是同步調(diào)制法。通常異步調(diào) 制法是保持載波頻率不變，信號(hào)頻率根據(jù)需要而 改變時(shí)，載波比是變化的。優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)頻率較 低時(shí)載波比較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，輸出較 接近正弦波。缺點(diǎn)是：正負(fù)半周脈沖數(shù)不相等， 對(duì)稱性差。因此，希望采用較高的載波頻率，以 克服在信號(hào)頻率較高時(shí)仍能保持較大的載波比。同步調(diào)制時(shí)，保持載波比為常數(shù)，并在變頻時(shí)使 載波和信號(hào)波保持同步變化。優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)波一 周內(nèi)輸出的脈沖數(shù)是固定的，脈沖相位也是固定 的，對(duì)稱性好。缺點(diǎn)是：當(dāng)逆變頻率較低時(shí)，載 波頻率也很低，造成調(diào)制諧波不易濾除；逆變頻 率較高時(shí)，調(diào)制載波頻率也過高，使開關(guān)器件的 開關(guān)頻率過高而難以承受。15、電壓型逆變電路中反饋二極管的作用是什 么？為什么電流型逆變電路中沒有反饋二極 管？ （ 7分）電壓型逆變器當(dāng)交流側(cè)為阻感性負(fù)載時(shí)，需 要向電源反饋無(wú)功功率。直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功 能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功 能量提供通道，逆變橋各臂開關(guān)器件都反