電力電子技術(shù)

1、電力電子技術(shù)復(fù)習(xí)題填空題I標(biāo)出下面元件的簡稱：電力晶體管GTR;可關(guān)斷晶閘管GTO;功率場效應(yīng)晶體管MOSFET:絕緣柵雙極型晶體 管IGBT ; IGBT是MOSFET和GTR的復(fù)合管。2品閘管對觸發(fā)脈沖的要求是要有足夠的驅(qū)動功率、觸發(fā)脈沖前沿要陡幅值要高和觸發(fā) 脈沖要與晶閘管陽極電壓同步。3多個晶閘管相并聯(lián)時必須考慮 均流的問題,解決的方法是用專用均流電抗器。4在電流型逆變器中，輸出電壓波形為正弦波出電流波形為方波。5型號為KS100-8的元件表示雙向晶閘管 晶閘管、它的額定電壓為800V伏、額定有效 電流 為 lOOAo。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、下二個元件之

2、間進(jìn)行；而120o導(dǎo)電型三相橋式逆變電路，晶閘管換相是在不同橋臂上的元件之間進(jìn)行的。7 當(dāng)溫度降低時，晶閘管的觸發(fā)電流會增加、正反向漏電流會下降；當(dāng)溫度升高時，晶閘管 的觸發(fā)電流會下降、正反向漏電流會增加。8常用的過電流保護(hù)措施有快速熔斷器、用進(jìn)線電抗器、接入直流快速開關(guān)、控制快速移相 使輸出電壓下降。（寫出四種即可）9普通晶閘管內(nèi)部有 兩個PN結(jié),外部有三個電極，分別是陽極A、陰極K和門極G。10晶閘管在其陽極與陰極之間加上疋宜電壓的同時、門極上加上觸發(fā)電壓、品閘管就導(dǎo)通。II晶閘管的工作狀態(tài)有正向 MT狀態(tài)、正向旻通 狀態(tài)和反向阻斷狀態(tài)。12當(dāng)增大品閘管可控整流的控制角a ,負(fù)載上得到的直

3、流電壓平均值會減小?一13 .晶體管觸發(fā)電路的同步電壓一般有 正弦波同步電壓和 鋸齒波 電壓。14按負(fù)載的性質(zhì)不同，晶閘管可控整流電路的負(fù)載分為電阻性負(fù)載、電感性負(fù)載和反電動勢負(fù)載三大類。15雙向晶閘管的觸發(fā)方式有I +、匚、田+、曠四種16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限制。為了減小環(huán)流一般采控用控制角a大于B的工作方 式。17三相半波可控整流電路中的三個晶閘管的觸發(fā)脈沖相位按相序依次互差120。o18對于三相半波可控整流電路，換相重疊角的影響，將使用輸出電壓平均值 _工隆0。導(dǎo)電型電壓源式三相橋式逆變電路，其換相是在同一

4、相的上、下二個開關(guān)元件20有源逆變器是將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能饋送回蟲網(wǎng) 的逆變電路。21 . KP100-10型晶閘管，能承受最大交流電壓有效值是707V。22三相 半捽橋式 _整流電路，不能工作在逆變狀態(tài)。23在無源逆變器中，為使晶閘管可靠關(guān)斷，常采用自然換流和 強(qiáng)迫換流兩種。24單相半控橋式整流電路中，若出現(xiàn)一個晶閘管直通，另兩個二極管輪流導(dǎo)電180的情況時,則表示該電路發(fā)生 失控現(xiàn)象。25在實(shí)際應(yīng)用中，雙向晶閘管常采用 和世二和 兩種觸發(fā)方式。26控制角a與逆變角B之間的關(guān)系為左二。簡答題1.簡述晶閘管整流電路對觸發(fā)脈沖的要求。答：(1)觸發(fā)信號可為直流、交流或脈沖電壓。(2)觸發(fā)信號

5、應(yīng)有足夠的功率(觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流)。(3)觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿盡可能陡，以使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽極電流迅 速上升到掣住電流而維持導(dǎo)通。(4)觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步。2.簡述GT磯極驅(qū)動電路的功能：(1)提供合適的正反向基流以保證GTRT靠導(dǎo)通與關(guān)斷。(2)實(shí)現(xiàn)主電路與控制電路的隔離。(3)自動保護(hù)功能，以便在故障發(fā)生時快速自動切斷驅(qū)動信號，避免損壞GTR電路盡可能簡單，工作穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)。3.晶閘管整流電路中的脈沖變壓器有什么作用答：在晶閘管的觸發(fā)電路采用脈沖變壓器輸出，可降低脈沖電壓，增大輸出的觸發(fā)電流，還 可以 使觸發(fā)電路與主電路在電氣上隔離，既安全又可

6、防止干擾，而且還可以通過脈沖變 壓器多個 二次繞組進(jìn)行脈沖分配，達(dá)到同時觸發(fā)多個晶閘管的目地。4.簡述晶閘管有源逆變的條件：答：(1)有直流電動勢源，極性與晶閘管的導(dǎo)通方向一致，且數(shù)值稍大于變流器直流側(cè)的平均電 壓。(2)變流器工作在a90兆圍。(3)直流側(cè)用接大電感。5.試以三相全控橋式反并聯(lián)電路為例，分析 a = B工作制的主電路的工作原理。(1)正轉(zhuǎn)。給I組和II組晶閘管觸發(fā)信號，a I900即0 IK900且保證aL 0 II 此時第一組工作在整流狀態(tài)，輸出電壓為UdlFl電動機(jī)電樞得到右正左負(fù)的電壓后運(yùn) 行，且 產(chǎn)生反電動勢E。第二組晶閘管由于觸發(fā)脈沖BIK900其輸出電壓為Udll

7、二BI I和Udi大小 相等，極性也為右正左負(fù)，由于此時UdIIE,不滿足逆變條件，二組晶閘管 工作在待逆變狀o(2)調(diào)速。當(dāng)需要速度升高時，使a減小，B II減小，輸出電壓增大，電流增大，電磁 轉(zhuǎn)矩 增大，電動機(jī)轉(zhuǎn)速升高，減速時相反。(3)停機(jī)。第一組晶閘管的觸發(fā)脈沖移動到大于900,在移相過程中，電樞電流迅速下降，電感將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，使一組晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，工作在有源逆變狀態(tài)，將電感中儲存 的能量逆變?yōu)榻涣麟娔芑仞侂娋W(wǎng)，稱本橋逆變，由于電流下降很快，轉(zhuǎn)速還來不及 變化。當(dāng) 電流下降到零時，將第二組晶閘管的觸發(fā)脈沖移相到BIK900使的IUdllKE ,二組進(jìn)入它橋逆變，電樞電流反向，電動機(jī)

8、發(fā)電制動，機(jī)械慣性能量回饋電網(wǎng)。(4)反轉(zhuǎn)。當(dāng)電動機(jī)停機(jī)完成后，再繼續(xù)將二組晶閘管的脈沖由大于900移到小于900區(qū)域，一組進(jìn)入待逆變狀態(tài)，二組進(jìn)入整流狀態(tài)，直流電壓極性改變，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。6.有源逆變實(shí)現(xiàn)的條件是什么(1)晶閘管的控制角大于 90度，使整流器輸出電壓UD為負(fù)(2)整流器直流側(cè)有直流電動勢，其極性必須和晶閘管導(dǎo)通方向一致，其幅值應(yīng)大于變 流器直流側(cè)的平均電壓7.單結(jié)晶體管的特性曲線可以分為哪幾段如果用一個二極管和兩個電阻接成如下方式，請按對單結(jié)晶體管特性曲線進(jìn)行研究的相同做法，設(shè)計試驗電路，并作出它的 Ie-Ue特 性曲線。單結(jié)晶體管特性曲線可分為：截止區(qū)、負(fù)阻區(qū)、飽和導(dǎo)通區(qū)。8

9、.單項橋式逆變器的“非對稱控制”的過程，其目的在于什么答：使VI、V2柵極信號互補(bǔ)，V3、V4柵極信號互補(bǔ)；V3與V2不同相位，V4柵極信號與VI不同 相位，而是分別前移了 1800- 9 ,即V& V4分別比VI、V2落后9?！胺菍ΨQ控制”使得輸出 電壓不再是正負(fù)各為1800的脈沖，而是正負(fù)各為9的脈沖?！胺菍ΨQ控制”稱為移相調(diào)壓，用于調(diào)節(jié)帶有阻感負(fù)載的逆變電路輸出電壓，改變& 可改變輸出電壓。9.有源逆變產(chǎn)生的條件答：(1)|Ud|Ed| (2) B 9010.并聯(lián)諧振型逆變電路利用負(fù)載電壓進(jìn)行換流,晶閘管交替頻率與負(fù)載回路的諧振頻率 應(yīng)滿足什么條件負(fù)載電壓Ua什么樣的波形答：(1)晶閘管

10、交替頻率稍大于負(fù)載回路的諧振頻率負(fù)載電壓Ua是正弦波11.三相橋式全控整流電路中，對觸發(fā)脈沖有何要求，為什么答：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差60 ，共陰極組VT1、VT3 VT5的脈沖 依次差120。，共陽極組VT4 VT6 VT2也依次差120 ，同一相的上下兩個橋臂，即VT1與 VT4, VT3 與 VT6, VT5 與 VT2,脈沖相差 180。原因：保證2個晶閘管同時通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各1,且不能為同 1相器件。12.什么是單相橋式半控整流電路的失控現(xiàn)象純電阻型負(fù)載會發(fā)生失控嗎為什么答:當(dāng)a角突然增加到1800或觸發(fā)脈沖消失，會

11、發(fā)生一個晶閘管連續(xù)導(dǎo)通，而二個二極管輪 流導(dǎo)通的情況，稱之為失控。純電阻負(fù)載不會發(fā)生失控現(xiàn)象，因為沒有續(xù)流過程。13.晶閘管的導(dǎo)通條件和關(guān)斷條件。答：(1)陽極和門極承受正向電壓(2)陽極承受反向電壓或陽極電流小于維持電流14.逆變失敗的原因是什么答：(1)某晶閘管在逆變時由于某種原因無法觸發(fā)導(dǎo)通(2)逆變角太小15.寫出下列電力電子器件的電氣符號，英文簡稱，并說明它們屬于電流控制還是電壓控 制。1)門級可關(guān)斷晶閘管；1）門級可關(guān)斷晶閘管；，2）電力晶體管；GTR3）晶閘管SCR4）電力場效應(yīng)管MOSFET5）絕緣柵雙級晶體管IGBT16 流過晶閘管的電流波形如圖所示，允 許的平均電流及最大電

12、流值匚I 尸314/二（A）I n二 2 I d 二（A）17 單相橋式全控整流電路，L2=100V,負(fù)載電阻R二2,輸出平土電壓Ld,電流Id的值。GTO流控流控1流控F壓控- n一口-壓控IIL值極大，當(dāng)a=30o時，求整流2）電力晶體管；3）品閘管;4）電力場效應(yīng)管；5）絕緣柵雙級晶體管Ud=4 cos =X 100X cos = ( V)la= =42（ A） R計算題1.一臺由220V供電的自動恒溫功率為lkW的電爐，采用單相半控橋整流電路。通過計 算選擇 品閘管和續(xù)流二極管的型號。解：電爐電阻絲的電阻U； 220-2048Q2/ 1000IdT18Oo36Oo18Oo 6Oo36O

13、o30 =10 A，丁 18Oo IT = J 18Oo 6OoId 二，-X30 二當(dāng)Q =0o時晶閘管與整流管的電流有效值才最大為U 2122010ITm=IDm= 一 -SIn2 -=- 2 0-=Rd . 4248 . 42選擇品閘管和整流管的型號132IT(A V 尸2) -Tm-二2)二 34A1. 571. 57取5A (電流系列值)UTn= (2 3)UTM二(2 3萬 X 220二625936V所以，品閘管的型號為KP5-8同理，整流管的型號為ZP5-82一個額定電流為100A的晶閘管，在流過如圖所示波形的電流不時，不考慮安全裕量， d(t) 41 d(t) 允許所流過的電流

14、平均值為多少 有效值：I 1.57IT 157(A)有效值：I 97;2,3 23-r -12/31平均值：Id 2(，3 Imd( t) 2,s2Ld( t) L=86 (A)3某感性負(fù)載采用帶續(xù)流二極管的單相半控橋整流電路，已知電感線圈的內(nèi)電阻Rd=5Q,輸入交流電壓U2二220V,控制角a =60。試求晶閘管與續(xù)流二極管的電流平均值和有效 值。解：首先求整流使出電壓的平均值1 cos Ud= =X220XCOS6O0匕-=149 V再求負(fù)載電流2Id = Ud / Rd = (149 / 5) =30 A品閘管與續(xù)流二極管的電流平均值和有效值分別為IdD = r Id =型匚 x 30=

15、10 A4三相半波可控整流電路，大電感負(fù)載，護(hù)600,已知電感內(nèi)阻R=4Q ,電源電壓U2二220V,試 計算不接續(xù)流二極管與接續(xù)流二極管兩種情況下的平均電壓，平均電流，并選擇品閘管的型號。并畫出電壓電流波形。解：(1)不接續(xù)流二極管時，Ud 二二，Id 二Ud/R二4二，IT=l/31/2Id=IT/=,取 30AUTn= (23) 61/2U2=10781616V，取 1200V,晶閘管為 KP30-12。(2)接 續(xù) 流二極管時，Ud=l+cos(300+ a)=Id 二 Ud/R二4二，IT=Id (1500-600)/36001 1/2=ITn=IT/=,取 30A UTn= (23

16、) 61/2U2=10781616V，取 1200V 晶閘管為 KP30- 12o5一臺工業(yè)爐原由額定電壓為單相交流220V供電，額定功率為10千瓦?，F(xiàn)改用雙向晶閘 管組成的單相交流調(diào)壓電源供電，如果正常工作時負(fù)載只需要5千瓦。試問雙向晶閘管的觸 發(fā)角a應(yīng)為多少度試求此時的電流有效值，以及電源側(cè)的功率因數(shù)值。兀 /2；6有一單相交流調(diào)壓電路，電路參數(shù)如下：Ui =100V, R=3Q, L=100mHo 求：1)本電路所用的電力電子器件名稱是什么它的額定電流是如何定義的2)試分別畫出a =30及a =75時的輸出電壓Uo穩(wěn)態(tài)波形。答：1)雙向晶閘管，平均通態(tài)電流2)7某感性負(fù)載采用帶續(xù)流二極管

17、的單相半控橋整流電路，已知電感線圈的內(nèi)電阻Rd=5Q,輸入交流電壓U2=220V,控制角a =60。試求晶閘管與續(xù)流二極管的電流平均值和有效值。 解：首先求整流使出電壓的平均值1 COS1 COS6O0Ud= -=X220X -=149 V再求負(fù)載電流Id = Ud / Rd = (149 / 5) = 30 A品閘管與續(xù)流二極管的電流平均值和有效值分別為吟 1 30 二 10 A 36OoT 二1800 id = 叫吃 X30 = 36Oo,36Oo1800IdT 二fid =36Oo6OoIdD = -0 Id =6；x 30 = 10 A180 180:60 X30 二ID = _1右8

18、0 站=18Oo8單相橋式半控整流電路，負(fù)載為大電感，并接有續(xù) 20A, 流二極管，設(shè)最大負(fù)載電流為控制角a =30 ，試回答：畫出5、hi波形計算品閘管電流有效值Li計算續(xù)流二極管的電流有效值IV4 答波形Ud, i vii（2）1 Vl= J. I d29 有一個三相全控橋整流電路。已知電感負(fù)L二、R二4Q、要求Ud從0220V之間變化畫出 角a =30時的整流輸出電壓Ud的波形，畫出。管11的電壓的波形;不考慮控制角裕量時的變壓器二次線電壓山屋計算品閘管電壓、電流值，（安全 裕量為2倍），選擇晶閘管型號（3） 變壓器二次電流有效值L,和&,答 Ud 2.34 cos , a =0得出：lh=94v(3)U d/Rd=220/4=55AIT Id 二I T（AV）=2 I TM/,取 50A;Uin=2 Ik二2 6U2 =,取 500V;所以型號為KP50-512二3叱S2=3U 2I2=3X94X 二10.1 .圖示電路屬于哪種斬波電路簡述其工作原理2當(dāng)E二100v, V的關(guān)斷時間為T