華工電力電子技術平時作業(yè)

1、電力電子技術平時作業(yè)（2019年2月20日，合計37題）一、填空題（12題）1、電力變換通常分為四大類，整流、逆變、斬波、變頻和變相。2、晶閘管對觸發(fā)脈沖的要求是要觸發(fā)脈沖的幅度和功率達的到對所作用的可控硅有效觸發(fā)、要可方便與被控的交流電周期同步，和能方便的改變同步后的延遲時間。一3、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04、逆變電路可以根據(jù)直流側電源性質(zhì)不同分類,當直流側是電壓源時，稱此電路為電壓源型逆變電路，當直流側為電流源時，稱此電路為電流源型逆變電路5、在正弦波和三角波的自然交點時刻控制開關器件的通斷，這種生成SPWM波形的方法稱_自然采樣法,實際應用中，

2、采用_規(guī)則采中¥法_來代替上述方法，在計算量大大減小的情況下得到的效果接近真值。6、常用的晶閘管有普通型單向?qū)Ч艿木чl管式、普通型雙向?qū)ǖ木чl管式兩種。7、單相半控橋整流電路，帶大電感性負載，晶閘管在觸發(fā)時刻換流、二極管則在電源電壓過零點時刻換流。8、過電壓產(chǎn)生的原因浪涌電壓、操作過電壓,可采取阻容吸收、曬推、壓敏電阻保護。9、變頻電路所采取的換流方式自然換流、負載換流、強迫換流10、門極可關斷晶閘管主要參數(shù)有_最大可關斷陽極電流有TO11、電力變換通常分為四大類，即一整流、_逆變?直流斬波、交流變交流。12、斬波器是在接在恒定直流電源和負載電路之間，用于改變加到負載電路上的直流電

3、壓平均值的一種電力電子器件變流裝置。二、簡答題（18題）1 .使晶閘管導通的條件是什么？維持晶閘管導通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷？答：閘管導通的條件是陽極承受正向電壓，處于阻斷狀態(tài)的，只有在門極加正向觸發(fā)電壓，才能使其導通。門極所加正向觸發(fā)脈沖的最小寬度，應能使陽極電流達到維持通態(tài)所需要的最小陽極電流，即擎住電流以上。導通后的管很小。使導通了的關斷的條件是使流過晶閘管的電流減小至一個小的數(shù)值，即維持電流以下。其方法有二：1、減小正向陽極電壓至一個數(shù)值一下，或加反向陽極電壓。2、增加負載回路中的。2 .晶閘管的觸發(fā)脈沖要滿足哪些要求？答：一：觸發(fā)要有足夠大的電壓和功率二：門極正

4、向偏壓越小越好三：脈沖的前沿要陡、寬度應滿足要求四：滿足主電路移相范圍的要求五：脈沖必須與晶閘管的陽極電壓取得同步3 .實現(xiàn)有源逆變必須滿足哪些必不可少的條件？答：1、實現(xiàn)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。另外變流器必須工作在0<90?,(a>90?)區(qū)域，Ud<0,使才能把直流功率逆變?yōu)榻涣鞴β史邓碗娋W(wǎng)。4 .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？答：在電壓型逆變電路中，當交流側為阻感負載時需要提供無功功率，直流側電容起緩沖無功能量的作用.為了給交流側向直流側反饋的無功能量提供

5、通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管.當輸出交流電壓和電流的極性相同時，電流經(jīng)電路中的可控開關器件流通，而當輸出電壓電流極性相反時，由反饋二極管提供電流通道.在電流型逆變電路中，直流電流極性是一定的，無功能量由直流側電感來緩沖.當需要從交流側向直流側反饋無功能量時,電流并不反向，依然經(jīng)電路中的可控開關器件流通，因此不需要并聯(lián)反饋二極管.5 .在晶閘管兩端并聯(lián)RC吸收回路的主要作用有哪些？其中電阻R的作用是什么？答：R、C回路的作用是：吸收晶閘管瞬間過電壓，限制電流上升率，動態(tài)均壓作用。R的作用為：使L、C形成阻尼振蕩，不會產(chǎn)生振蕩過電壓，減小晶閘管的開通電流上升率，降低開通損耗。6 .根據(jù)對輸出

6、電壓平均值進行控制的方法不同，直流斬波電路可有哪三種控制方式？并簡述其控制原理。答：固定頻率調(diào)脈寬，固定脈寬調(diào)頻率，調(diào)頻調(diào)寬7 .單極性和雙極性PWM調(diào)制有什么區(qū)別？答：三角波作為載波，在信號波正弦波的正半周期或負半周期里只有單一的極性，所得的s在半個周期中也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱為單極性SPWM控制方式。若三角波始終是有正有負為雙極性的，所得的S在半個周期中有正、有負，則稱之為雙極性SPWM控制方式。8 .什么是逆變失??？逆變失敗后有什么后果？形成的原因是什么？答：逆變失敗指的是：逆變過程中因某種原因使換流失敗，該關斷的器件末關斷，該導通的器件末導通。從而使逆變橋進入整流狀態(tài)，造成兩電源順

7、向聯(lián)接，形成短路。逆變失敗后果是嚴重的，會在逆變橋與逆變電源之間產(chǎn)生強大的環(huán)流，損壞開關器件。產(chǎn)生逆變失敗的原因：一是逆變角太?。欢浅霈F(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失；三是主電路器件損壞；四是電源缺相等。9 .什么是逆變失?。咳绾畏乐鼓孀兪?？答：逆變運行時，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內(nèi)阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。防止逆變失敗的方法有：采用精確可靠的觸發(fā)電路，使用性能良好的晶閘管，保證交流電源的質(zhì)量，留出充足的換向裕量角B等。10 .換流方式各有那幾種？各有什么特點？答：換流方式有4種：器

8、件換流：利用全控器件的自關斷能力進行換流。全控型器件采用此換流方式。電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)提供換流電壓，只要把負的電網(wǎng)電壓加在欲換流的器件上即可。負載換流：由負載提供換流電壓，當負載為電容性負載即負載電流超前于負載電壓時，可實現(xiàn)負載換流。強迫換流：設置附加換流電路，給欲關斷的晶閘管強迫施加反向電壓換流稱為強迫換流。通常是利用附加電容上的能量實現(xiàn)，也稱電容換流。晶閘管電路不能用器件換流，根據(jù)電路形式采用電網(wǎng)換流、負載換流和強迫換流3種方式。11 .軟開關電路可以分為哪幾類？答：根據(jù)電路中主要的開關元件開通及關斷時的電壓電流狀態(tài)，可將軟開關電路分為零電壓電路和零電流電路兩大類。12 .PWMK變電路的控

9、制方法主要有哪幾種？簡述異步調(diào)制與同步調(diào)制各有哪些優(yōu)缺點？答：PWM逆變電路的常用控制方法有兩種，一是計算法；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，信號頻率根據(jù)需要而改變時，載波比是變化的。優(yōu)點是：信號頻率較低時載波比較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，輸出較接近正弦波。缺點是：正負半周脈沖數(shù)不相等，對稱性差。因此，希望采用較高的載波頻率，以克服在信號頻率較高時仍能保持較大的載波比。同步調(diào)制時，保持載波比為常數(shù)，并在變頻時使載波和信號波保持同步變化。優(yōu)點是：信號波一周內(nèi)輸出的脈沖數(shù)是固定的，脈沖相位也是固定的，對稱性好。缺點是：當逆變頻率較

10、低時，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，調(diào)制載波頻率也過高，使開關器件的開關頻率過高而難以承受。13 .PWM控制的基本原理是什么？答：脈寬調(diào)制（PWM）基本原理：控制方式就是對逆變電路開關器件的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形。也就是在輸出波形的半個周期中產(chǎn)生多個脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波形，所獲得的輸出平滑且低次諧波少。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調(diào)制，即可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。14、什么是異步調(diào)制？什么是同步調(diào)制？兩者各有何特點？答：異步調(diào)制指和不保持同步關系；同步調(diào)制指載波比m等于常

11、數(shù)，并在變化頻率時使和保持同步的調(diào)制方式。采用異步調(diào)制輸出，要盡量提高，使頻率較高時仍能保持較大的載波比，從而改善輸出特性；采用同步調(diào)制時，在輸出頻率低時，如果負載為電動機，會有較大的噪聲，影響電動機性能！15、帶平衡電抗器的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異同？答：1）三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需要帶電抗器。2）當變壓器二次電壓有效值U2相等時，雙反星形電路的整流電壓平均值Ud是三相橋式電路的1/2,而整流電流平均彳1Id是三相橋式電路的2倍。3）在兩種電路中，晶閘管的導通及觸發(fā)脈沖的分配關系是一樣的，整流電壓ud和

12、整流電流id的波形形狀一樣。16、交交變頻電路的主要特點和不足是什么？其主要用途是什么？答：效率較高（一次變流）、可方便地實現(xiàn)四象限工作、低頻輸出波形接近正弦波接線復雜，采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用36只晶閘管。受電網(wǎng)頻率和變流電路脈波數(shù)的限制，輸出頻率較低。輸入功率因數(shù)較低。輸入電流諧波含量大，頻譜復雜。主要用于500kW或1000kW以上的大功率、低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路中。目前已在軋機主傳動裝置、鼓風機、礦石破碎機、球磨機、卷揚機等場合應用既可用于異步電動機，也可用于同步電動機傳動。17、在移相全橋零電壓開關PWMfe路中，如果沒有諧振電感Lr,電路的工作狀態(tài)將發(fā)生哪些變化，哪些

13、開關仍是軟開關，哪些開關將成為硬開關？答：如果沒有諧振電感Lr,電路中的電容CS1,CS2與電感L仍可構成諧振電路，而電容CS3,CS4將無法與Lr構成諧振回路，這樣,S3、S4將變?yōu)橛查_關，S1、S2仍為軟開關。18.如何防止電力MOSFET靜電感應應起的損壞？答：電力MOSFET的柵極絕緣層很薄弱，容易被擊穿而損壞。MOSFET的輸入電容是低泄漏電容，當柵極開路時極易受靜電干擾而充上超過20的，所以為防止MOSFET因而引起的損壞，注意以下幾點：一般在不用時將其三個電極短接；裝配時人體、工作臺、電烙鐵必須接地，測試時所有儀器外殼必須接地；電路中，柵、源極間常并聯(lián)以防止電壓過高漏、源極間也要

14、采取等措施吸收。一定要采用嚴格有效又好亞通的儀器檢測再進行試驗，保證成功率！三.計算題繪圖（7題）1 .如圖所示的降壓斬波電路中，已知E=100V,R=10Q,L值極大，Em=30V,T=50仙s,ton=20ps,計算輸出電壓平均值Uo,輸出電流平均值Io。iOLR解：Uo=ton/T*E=20/50*200=80VIo=(Uo-Em)/R=5A2 .在圖示升壓斬波電路中，已知E=50V,負載電阻R=20Q,L值和C值極大，采用脈寬調(diào)制控制方式，當T=40的，ton=25的時，計算輸出電壓平均值U0,輸出電流平均值I0爭產(chǎn)IVD升壓新波蝴解：Uo=(T/15)*E=133.3VIo=Uo/R

15、=133.3/20=6.667A3 .如下圖所示的三相半波可控整流電路，相電壓U2=100V,帶電阻電感負載，R=5Q,L值極大，當=60時，求：（1）畫出ud、id和iVT1的波形；（2）計算Ud、Id、IdT和Ivt。解：Ud =1.17 U2 cosVId= Ud /R=58.5/5=11.7AIdT=1/3*Id=3.9AIvt=6.76A4 .一調(diào)光臺燈由單相交流調(diào)壓電路供電，設該臺燈可看作電阻負載，在a=0時輸出功率為最大值，試求功率為最大輸出功率的80%50%寸的開通角a。解5 .如圖所示單相橋式全控整流電路，U2=100V,負載中R=2Q,L值極大，當a=30°時，求

16、：(1)作出Ud、id、和i2的波形；(2)求整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次電流有效值I2；(3)考慮2倍安全裕量，確定品閘管的額定電壓和額定電流。華：2、整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次側I2分別為Ud=0.9U2cosa=0.9X100Xcos30°47.97(A)Id=(UdE)/R=(77.9760)/2=9(A)I2=Id=9(A)3、晶閘管承受的最大反向電壓為：U2=100=141.4(V)流過每個晶閘管的電流的有效值為：IVT=Id/=6.36(A)故晶閘管的為：UN=(23)X141.4=283424(V)晶閘管的為：IN=(1.52)X6.36

17、1.57=68(A)晶閘管和電流的具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。6 .單相橋式全控整流電路，U2=100V,負載中R=20Q,L值極大a=30時，要求:作出Ud、Id、和I2的波形；求整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次電流有效值I2;考慮安全裕量確定品閘管的額定電壓和額定電流。解：2、整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次側電流有效值I2分別為Ud=0.9U2cosa=0.9X100Xcos3077.97(A)Id=(UdE)/R=(77.9760)/2=9(A)I2=Id=9(A)3晶閘管承受的最大反向電壓為：U2=100=141.4(V)流過每個晶閘管的電流的有效值為：IVT=Id&q