東南大學(xué)繼續(xù)教育電力電子試題

1、2015年東南大學(xué)繼續(xù)教育電力電子考題范圍一、簡答題1、在選擇晶閘管電流定額時(shí)為什么不用晶閘管的額定電流？為什么說有效值相等的原則是選擇晶閘管電流定額的基本原則？答：在環(huán)境溫度為+40度，及規(guī)定的冷卻條件下，晶閘管元件在電阻負(fù)載的單相、工頻、正弦半波、導(dǎo)通角不小于170度的電路中，單結(jié)溫穩(wěn)定在額定值125度時(shí)所允許的通態(tài)最大平均電流稱為額定通態(tài)平均電流IT（AV）。將這個(gè)電流整化至規(guī)定的電流等級，則為該元件的額定電流。平均電流作為額定電流不一定能保證晶閘管的安全使用，原因是排除電壓擊穿的破壞外，影響晶閘管工作安全與否的主要因素是管芯PN結(jié)的溫度，結(jié)溫的高低決定于元件的發(fā)熱與冷卻兩方面的平衡，在

2、規(guī)定的冷卻條件下，結(jié)溫主要取決于管子的IT2R耗損，這里的IT應(yīng)是流過晶閘管電流的有效值不是平均值。2、為什么要定義晶閘管的斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt？防止du/dt過大可采取什么方法與措施？答：是因?yàn)榉乐咕чl管工作時(shí)誤導(dǎo)通。采取在晶閘管陰極與陽極并聯(lián)RC阻容支路，利用電容兩端電壓不能突變的特點(diǎn)來限制電壓上升率。電阻R的作用是防止并聯(lián)電容與陽極主回路電感產(chǎn)生串聯(lián)諧振。3、某單相可控整流電路，給電阻性負(fù)載供電和給蓄電池充電時(shí)，流過負(fù)載電流的平均值相等，試問那種情況下晶閘管發(fā)熱厲害些？為什么？答：給蓄電池充電時(shí)晶閘管發(fā)熱厲害些。因?yàn)椋航o蓄電池充電時(shí)，晶閘管導(dǎo)通做條件除了門極需要觸發(fā)外，還必須瞬時(shí)

3、陽極電壓大于蓄電池的電源電動(dòng)勢，所以導(dǎo)通角比電阻性負(fù)載時(shí)小，在平均電流相等時(shí)，蓄電池負(fù)載電流波形系數(shù)Kf比電阻負(fù)載時(shí)大，電流有效值也大，發(fā)熱更厲害。4.晶閘管導(dǎo)通的必要條件是什么？工作原理是？答：晶閘管導(dǎo)通條件：同時(shí)承受正向陽極、正向門極電壓；與觸發(fā)電流擎住電流晶閘管關(guān)閉條件：陽極電壓減小接近于零或者施加反向陽極電壓；或陽極電流維持電流5、晶閘管的伏安特性：正向阻斷高阻區(qū)負(fù)阻區(qū)正向?qū)ǖ妥鑵^(qū)反向阻斷高阻6、在電壓源型逆變器中與功率開關(guān)反并聯(lián)的二極管的作用是什么？如果逆變電路中沒有反并聯(lián)二極管會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?答：逆變電源中一般都有一逆變變壓器，這個(gè)變壓器作為逆變管的負(fù)載而存在，當(dāng)逆變管截止時(shí)會(huì)產(chǎn)

4、生高壓而使逆變管損壞，為了防止這種故障的產(chǎn)生，采用反向并聯(lián)二極管來釋放電感上的電壓，這叫做續(xù)流二極管或逆程二極管。逆變器如果帶阻性負(fù)載或者容性負(fù)載則關(guān)系不大，帶感性負(fù)載在逆變橋關(guān)斷時(shí)會(huì)有反向電動(dòng)勢，可能會(huì)超過開關(guān)元件的耐壓而導(dǎo)致?lián)p壞。7、對晶閘管觸發(fā)脈沖有些什么要求？只有當(dāng)晶閘管同時(shí)承受正向陽極電壓和正向門極電壓時(shí)晶閘管才能導(dǎo)通，兩者缺一不可。晶閘管一旦導(dǎo)通后門極將失去控制作用，門極電壓對管子隨后的導(dǎo)通或者關(guān)斷均不起作用，故使晶閘管導(dǎo)通的門極電壓不必是一個(gè)持續(xù)的電平，只要是一個(gè)具有一定寬度的正向脈沖電壓即可，脈沖的寬度與晶閘管的開通特性及負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。這個(gè)脈沖就是觸發(fā)脈沖。要使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)

5、斷，必須使陽極電流降到某一數(shù)值之下（約幾十毫安）。這可以通過增大負(fù)載電阻，降低陽極電壓至接近于零或施加反向陽極電壓來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流稱為維持電流，是晶閘管的重要參數(shù)。8、電壓型逆變器與電流型逆變器如何區(qū)分，各有什么特點(diǎn)電壓型逆變器特點(diǎn): 直流輸入側(cè)并聯(lián)大電容C用作無功功率緩沖環(huán)節(jié)（濾波環(huán)節(jié)），構(gòu)成逆變器低阻抗的電源內(nèi)阻特性（電壓源特性），即輸出電壓確定，其波形接近矩形，電源波形與負(fù)載有關(guān)，接近正弦。由于直流側(cè)電壓極性不允許改變，功率從交流向直流回饋時(shí)無功功率只能通過改變電源方向來傳達(dá)，為此應(yīng)在這種功率開關(guān)元件旁反并聯(lián)續(xù)流二極管，為感性負(fù)載電流提供反饋能量至直流的無功通路。電

6、流型逆變器特點(diǎn)：直流回路串以大電感Ld作無功元件（濾波元件）儲(chǔ)存無功功率，也就構(gòu)成了逆變器高阻抗的電源內(nèi)阻特性(電流源特性)，即輸出電流確定，波形接近矩形，電壓波形與負(fù)載有關(guān)，在正弦波基礎(chǔ)上疊加換流電壓尖峰。由于直流環(huán)節(jié)電流Id不能反向，只有改變逆變器兩端直流電壓極性來改變能量流動(dòng)方向、反饋無功功率，無需設(shè)置無功二極管作為反饋通道。9、何謂換流（或換相）？電力電子電路的換流方式有哪幾類？電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移過程，叫換流或換相換流方式有4種： 1. 器件換流 2. 電網(wǎng)換流 3. 負(fù)載換流 4. 強(qiáng)迫換流10、簡述Boost-Buck變換電路與Cuk變換電路的異同點(diǎn)。Cuk變換器輸入電

7、源電流和輸出負(fù)載電流均連續(xù)，脈動(dòng)小，有利于濾波。Cuk變換器借助電容傳輸能量，Boost-Buck變換器借助電感傳輸能量，故Cuk變換器的電容C1中脈動(dòng)電流大，要求電容量大。Cuk變化器V導(dǎo)通時(shí)電流要流過電感L1和L2，故功率開關(guān)的峰值電流大。二、計(jì)算題1、一個(gè)理想的Buck變換電路，欲通過導(dǎo)通比控制保持輸出電壓u0=U0=5V恒定，并希望輸出功率P0>=5W，斬波頻率50kHZ，試計(jì)算電源電壓E從10-40V范圍內(nèi)，為保持變換器工作在電感電流連續(xù)導(dǎo)通模式下所需要的最小電感L。答：根據(jù)輸出電壓與最小輸出功率，課計(jì)算出最小負(fù)載電流為1A。當(dāng)：輸入電壓為10V時(shí)a=U0E=510=0.5 根

8、據(jù)輸出電壓與最小輸出功率，課計(jì)算出最小負(fù)載電流為1A。ILB=12iLP=12E-U0TonL=12LE-U0aT1=12L10-5×0.5150×103 L=1210-5×0.5150×103=25H當(dāng)：輸入電壓為40V時(shí)a=U0E=540=0.125根據(jù)輸出電壓與最小輸出功率，課計(jì)算出最小負(fù)載電流為1A。ILB=12iLP=12E-U0TonL=12LE-U0aT1=12L40-5×0.125150×103L=1240-5×0.125150×103=43.75H所以要在輸入電壓10到40W的范圍內(nèi)保持電感連續(xù)，

9、則應(yīng)該選10V與40V兩種情況下計(jì)算得出的最大電感值，因此，最小電感為43.75H。2、采用兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)相控的單相調(diào)壓電路，輸入電壓Ui=220V（110V），負(fù)載RL串聯(lián)R1=1，L=5.5H（3.183）求：控制角移相范圍；=arctanLR=arctan2×50×5.5×10-31=arctan2×3.14×50×5.5×10-31=60o（45）控制角移相范圍60°-180°載電流最大值；Iomax=UiL2+R2=2202×3.14×50×5.5×10

10、-32+12=110A(78A)大輸出功率；Pomax=Ui+Iomaxcos=220×110×cos60o=12100W(6067w)輸入功率因數(shù)最大輸出功率時(shí)：=cos=cos600=0.5最小輸入功率時(shí)：=cos=cos600=13、具有續(xù)流二極管的三相半波可控整流電路，大電感負(fù)載，R=10，U2=220V，當(dāng)a=60度，求：輸出電壓、電流的平均值；流過晶閘管和續(xù)流二極管的有效值。4、在三相半波可控整流電路中，純電阻負(fù)載，R=5，輸入相電壓U2=220V，若A相觸發(fā)脈沖丟失，B、C相脈沖正常，計(jì)算：a=0度時(shí)，負(fù)載電壓、電流的大小；a=30度時(shí)，負(fù)載電壓與電流的大??；什么控制角范圍內(nèi)，輸出電壓為脈沖正常時(shí)的2/3?為什么？答：Ud=23×1.17U2cos+130.675U2×1+cos30°