【電力電子技術(shù)期末考試】簡(jiǎn)答題

1、簡(jiǎn)答題：1、晶閘管的觸發(fā)電路有哪些要求？1觸發(fā)電路發(fā)U的觸發(fā)信號(hào)應(yīng)具有足夠大的功率2不該觸發(fā)時(shí)，觸發(fā)電路因漏電流產(chǎn)生的漏電壓應(yīng)小于控制極不觸發(fā)電壓UGT3觸發(fā)脈沖信號(hào)應(yīng)有足夠的寬度，4觸發(fā)脈沖前沿要陡5觸發(fā)脈沖應(yīng)與主回路同步，且有足夠的移相范圍。導(dǎo)通：正向電壓、觸發(fā)電流半控：晶閘管全控：門極可關(guān)斷晶、電力晶體管、電力場(chǎng)效應(yīng)管，IGBT電流控門極可關(guān)斷晶、電力晶體管、電壓控電力場(chǎng)效應(yīng)管，IGBT半控型器件有SCR（晶閘管）,全控型器件有GTQGTRMOSFETIGBT電流驅(qū)動(dòng)器件有SCRGTQGTR電壓型驅(qū)動(dòng)器件：MOSFETIGBT半控器件：大電壓大電流，即大功率場(chǎng)合全控器件：中小功率2、具有

2、變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，問該變壓器還有直流磁化問題嗎？具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路中，因?yàn)樽儔浩鞫螠y(cè)繞組中，正負(fù)半周內(nèi)上下繞組內(nèi)電流的方向相反，波形對(duì)稱，其一個(gè)周期內(nèi)的平均電流為零，故不會(huì)有直流磁化的問題（變壓器變流時(shí)雙向流動(dòng)的就沒有磁化存在磁化的：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ鳌⑷喟氩ㄕ鳎?、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？在電壓型逆變電路中，當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。當(dāng)輸出交流電壓和電流的極性相同時(shí)，電流經(jīng)電路中的

3、可控開關(guān)器件流通，而當(dāng)輸出電壓電流極性相反時(shí)，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(cè)電感來緩沖。當(dāng)需要從交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量時(shí)，電流并不反向，依然經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通，因此不需要并聯(lián)反饋二極管。電壓型有電容器（電源側(cè)），電流型一般串聯(lián)大電感4、繪制直流升壓斬波電路原理圖。tontoffetoffIoUoR直流降壓斬波電路:Eb)ZvDUoontontoffIoUoEmR升降壓:i2VDniiEUlC=tUoc)tonetoneetoffTton111I2tontoff5、電壓型逆變電路的特點(diǎn)。(1)直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓

4、基本無脈動(dòng)；(2)輸出電壓為矩形波(電流為正弦波)，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同；(3)阻感負(fù)載時(shí)需提供無功。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。電流型壓型逆變電路的特點(diǎn)流側(cè)串聯(lián)有大電感，交流側(cè)輸出電流為矩形波(電壓為正弦波)，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。不必給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管6、什么是異步調(diào)制？什么是同步調(diào)制？?jī)烧吒饔泻翁攸c(diǎn)？分段同步調(diào)制有什么優(yōu)點(diǎn)？(頻率圖異步調(diào)制，頻率低同步調(diào)制)分段調(diào)制優(yōu)點(diǎn)：1載波頻率不會(huì)太高2開關(guān)損耗不會(huì)太大3載波頻率在低頻時(shí)不會(huì)太低波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不保持同步的調(diào)制方式稱為異步調(diào)制。在異步調(diào)制方式中，通常保持載波頻率fc固定不變，因而當(dāng)信號(hào)

5、波頻率fr變化時(shí)，載波比N是變化的。異步調(diào)制的主要特點(diǎn)是：在信號(hào)波的半個(gè)周期內(nèi)，PWM波的脈沖個(gè)數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱，半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對(duì)稱。這樣，當(dāng)信號(hào)波頻率較低時(shí)，載波比N較大，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)較多，正負(fù)半周期脈沖不對(duì)稱和半周期內(nèi)前后1/4周期脈沖不對(duì)稱產(chǎn)生的不利影響都較小，PWM波形接近正弦波。而當(dāng)信號(hào)波頻率增高時(shí)，載波比N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM脈沖不對(duì)稱的影響就變大，有時(shí)信號(hào)波的微小變化還會(huì)產(chǎn)生PWM脈沖的跳動(dòng)。這就使得輸出PWM波和正弦波的差異變大。對(duì)于三相PWM型逆變電路來說，三相輸出的對(duì)稱性也變差。載波比N等于常數(shù)，并在變頻時(shí)使

6、載波和信號(hào)波保持同步的方式稱為同步調(diào)制。同步調(diào)制方式中，信號(hào)波頻率變化時(shí)載波比N不變，信號(hào)波一個(gè)周期內(nèi)輸出的脈沖數(shù)是固定的，脈沖相位也是固定的。當(dāng)逆變電路輸出頻率很低時(shí)，同步調(diào)制時(shí)的載波頻率fc也很低。fc過低時(shí)由調(diào)制帶來的諧小組不易濾除。當(dāng)負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)也會(huì)帶來較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲。當(dāng)逆變電路輸出頻率很高時(shí)，同步調(diào)制時(shí)的載波頻率fc會(huì)過高。使開關(guān)器件難以承受。止匕外，同步調(diào)制方式比異步調(diào)制方式復(fù)雜一些。分段同步高調(diào)制是把逆變電路的輸出頻率劃分為若干段，每個(gè)頻段的載波比一定，不同頻段采用不同的載波比。其優(yōu)點(diǎn)主要是，在高頻段采用較低的載波比，使載波頻率不致過高，可限制在功率器件允許的范圍(1)簡(jiǎn)

7、述PWM制方式的同步調(diào)制和異步調(diào)制的定義及特點(diǎn)。答：載波頻率fc與調(diào)制信號(hào)頻率fr之比，N=fc/fr,根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及載波比的變化情況，PWM制方式分為異步調(diào)制和同步調(diào)制。異步調(diào)制：通常保持fc固定不變，當(dāng)fr變化時(shí)，載波比N變化的。在信號(hào)波的半周期內(nèi)，PWM的脈沖個(gè)數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱，半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對(duì)稱。當(dāng)fr較低時(shí)，N交大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對(duì)稱產(chǎn)生的不利影響都較小。當(dāng)fr增高時(shí)，N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PW脈沖不對(duì)稱的影響就變大。同步調(diào)制：fr變化時(shí)N變，信號(hào)波一周期內(nèi)輸出脈沖數(shù)固定。三相電路中公用一個(gè)三角波載波，且

8、取N為3的整數(shù)倍，使三相輸出對(duì)稱；為使一相的PW版正負(fù)半周鏡對(duì)稱，N應(yīng)取奇數(shù)。fr很低時(shí)，fc也很低，由調(diào)制帶來的諧波不易濾除。fr很高時(shí)，fc會(huì)過高，使開關(guān)器件難以承受。1.如下圖所示(L和R串聯(lián)后作為負(fù)載)，說明晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？關(guān)斷時(shí)和導(dǎo)通后晶閘管的端電壓、流過晶閘管的電流和負(fù)載上的電壓由什么決定？2.3.4.5.0511E-=-5t>V0,501/?答：品閘管導(dǎo)通的條件是：陽(yáng)極承受正向電壓，處于阻斷狀態(tài)的晶閘管，只有在門極加正向觸發(fā)電壓，才能使其導(dǎo)通。門極所加正向觸發(fā)脈沖的最小寬度，應(yīng)能使陽(yáng)極電流達(dá)到維持通態(tài)所需要的最小陽(yáng)極電流，即擎住電流IL以上。導(dǎo)通后的晶閘管管壓降很小

9、。品閘管的關(guān)斷時(shí)其兩端電壓大小由電源電壓U決定，電流近似為零。導(dǎo)通后流過晶閘管的電流由負(fù)載阻抗決定，負(fù)載上電壓由輸入陽(yáng)極電壓U決定。緩沖電路的作用是什么？關(guān)斷緩沖與開通緩沖在電路形式上有何區(qū)別，各自的功能是什么？答:緩沖電路的作用是抑制電力電子器件的內(nèi)因過電壓du/dt或者過電流di/dt,減少器件的開關(guān)損耗。緩沖電路分為關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路。關(guān)斷緩沖電路是對(duì)du/dt抑制的電路，用于抑制器件的關(guān)斷過電壓和換相過電壓，抑制du/dt,減小關(guān)斷損耗。開通緩沖電路是對(duì)di/dt抑制的電路，用于抑制器件開通時(shí)的電流過沖和di/dt,減小器件的開通損耗。變壓器漏抗對(duì)整流電路有什么影響？答：出現(xiàn)換

10、相重疊角，整流輸出電壓平均值U降低；整流電路的工作狀態(tài)增多；晶閘管的di/dt減小，有利于品閘管的安全導(dǎo)通。有時(shí)人為申入進(jìn)線電抗器以抑制品閘管的di/dt。換相時(shí)晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的du/di,可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此，必須加吸收電路。換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源。在三相橋式整流電路中，為什么三相電壓的六個(gè)交點(diǎn)就是對(duì)應(yīng)橋臂的自然換流(相)點(diǎn)？(請(qǐng)以a、b兩相電壓正半周交點(diǎn)為例，說明自然換向原理)答：三相橋式整流電路中，每只二級(jí)管承受的是相鄰二相的線電壓，承受正向電壓時(shí)導(dǎo)通，反向電壓時(shí)截止。三相電壓的六個(gè)交點(diǎn)是其各線電壓的過零點(diǎn)，是二級(jí)管承受正反向電壓的分界點(diǎn)，所以，是對(duì)應(yīng)橋臂的自

11、然換流點(diǎn)。試述斬波電路時(shí)間比控制方式中的三種控制模式？答：斬波電路時(shí)間比控制方式中的三種控制模式為：(1)定頻調(diào)寬控制模式定頻就是指開關(guān)元件的開、關(guān)頻率固定不變，也就是開、關(guān)周期T固定不變，調(diào)寬是指通過改變斬波電路的開關(guān)元件導(dǎo)通的時(shí)間Ton來改變導(dǎo)通比K值，從而改變輸出電壓的平均值。(2)定寬調(diào)頻控制模式定寬就是斬波電路的開關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間Ton固定不變，調(diào)頻是指用改變開關(guān)元件的開關(guān)周期T來改變導(dǎo)通比K。(3)調(diào)頻調(diào)寬混合控制模式這種方式是前兩種控制方式的綜合，是指在控制驅(qū)動(dòng)的過程中，即改變開關(guān)周期T,又改變斬波電路導(dǎo)通時(shí)間Ton的控制方式。通常用于需要大幅度改變輸出電壓數(shù)值的場(chǎng)合.6.SPW

12、調(diào)制方式是怎樣實(shí)現(xiàn)變壓功能的？又是怎樣實(shí)現(xiàn)變頻功能的？答：改變調(diào)制比M可以改變輸出電壓uo基波的幅值，所以，SPWMI制是通過改變調(diào)制波Ur的幅值實(shí)現(xiàn)變壓功能的。改變正弦調(diào)制波的頻率時(shí)，可以改變輸出電壓U0的基波頻率，所以，SPWMH制是通過改變調(diào)制波Ur的頻率實(shí)現(xiàn)變頻功能的。(2)晶閘管的主要?jiǎng)屿o態(tài)性能參數(shù)是哪些？晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后，觸發(fā)脈沖結(jié)束時(shí)它又關(guān)斷的原因是什么？答：靜態(tài)性能指標(biāo)：電壓定額：斷態(tài)重復(fù)峰值電壓、反向重復(fù)峰值電壓、通態(tài)電壓。電流定額：通態(tài)平均電流、維持電流、擎住電流、浪涌電流。動(dòng)態(tài)參數(shù)：開通時(shí)間、關(guān)斷時(shí)間、斷態(tài)電壓臨界上升率、通態(tài)電流臨界上升率。品閘管觸發(fā)導(dǎo)通后，觸發(fā)脈沖結(jié)束

13、時(shí)它又關(guān)斷的原因是：a：剛剛導(dǎo)通后電流小于擎住電流，脈沖撤除后晶閘管關(guān)斷；b:完全導(dǎo)通后，由于電路電流小于維持電流，品閘管關(guān)斷。(3)變壓器漏感對(duì)整流電路的影響是什么？a：出現(xiàn)換相重疊角丫，整流輸出電壓平均值UdW低。b：整流電路的工作狀態(tài)增多。c：晶體管的di/dt減小，有利于品閘管的安全開通。d：換相時(shí)晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的du/dt,可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加吸收電路。.e：換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源。(4)什么是逆變失敗，逆變失敗的原因是什么？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：(1)觸發(fā)電路工作不可靠，造成脈沖丟失