電力電子技術(shù)習(xí)題及答案

1、電力電子技術(shù)習(xí)題集習(xí)題一1.試說明什么是電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)及其作用。2.晶閘管正常導(dǎo)通的條件是什么，導(dǎo)通后流過的電流由什么決定？晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷 的條件是什么，如何實現(xiàn)？3 .有時晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后，觸發(fā)脈沖結(jié)束后它又關(guān)斷了，是何原因？4 .圖1-30中的陰影部分表示流過晶閘管的電流波形，其最大彳1均為Im,試計算各波形的電流平均值、有效值。如不考慮安全裕量，額定電流100A的晶閘管，流過上述電流波形時，允許流過的電流平均值 Id各位多少？0 n 4/ 4/32 n 7/3(c)i i1 已0-nn2 n 9/4(f)(e)圖1-30習(xí)題1-4附圖5.在圖1-31所示電路中，若使用一次脈沖觸發(fā)，試

2、問為保證晶閘管充分導(dǎo)通，觸發(fā)脈沖寬度至少要多寬？圖中，E=50V; L=0.5H ; R=0.5? ; IL=50mA （擎住電流）圖1-31習(xí)題1-5附圖圖1-32習(xí)題1-9附圖6 .為什么晶閘管不能用門極負(fù)脈沖信號關(guān)斷陽極電流，而 GTO卻可以？7 . GTO與GTR同為電流控制器件，前者的觸發(fā)信號與后者的驅(qū)動信號有哪些異同？8 .試比較GTR、GTO、MOSFET、IGBT之間的差異和各自的優(yōu)缺點及主要應(yīng)用領(lǐng)域。9 .請將VDMOS （或IGBT）管柵極電流波形畫于圖1-32中，并說明電流峰值和柵極電阻有何關(guān)系以及柵極電阻的作用。10 .全控型器件的緩沖吸收電路的主要作用是什么？試分析R

3、CD緩沖電路中各元件的作用。11 .限制功率 MOSFET應(yīng)用的主要原因是什么？實際使用時如何提高MOSFET的功率容量？習(xí)題二1 .具有續(xù)流二極管的單相半波可控整流電路，帶阻感性負(fù)載，電阻為 5?,電感為0.2H,電 源電壓的有效值為 220V,直流平均電流為10A,試計算晶閘管和續(xù)流二極管的電流有效 值，并指出晶閘管的電壓定額（考慮電壓2-3 倍裕度） 。2 .單相橋式全控整流電路接電阻性負(fù)載，要求輸出電壓在。100V連續(xù)可調(diào)，輸出電壓平均值為30 V時，負(fù)載電流平均值達到20A。系統(tǒng)采用220V的交流電壓通過降壓變壓器供電，且晶閘管的最小控制角0min=30。，（設(shè)降壓變壓器為理想變壓器

4、）。試求：（ 1）變壓器二次側(cè)電流有效值I 2；（ 2）考慮安全裕量，選擇晶閘管電壓、電流定額；（3）作出“=60°時,Ud、id和變壓器二次側(cè)i2的波形。3 .試作出圖2-8所示的單相橋式半控整流電路帶大電感負(fù)載，在 “=30。時的h、id、im、 iVD4 的波形。并計算此時輸出電壓和電流的平均值。4 .單相橋式全控整流電路，5= 100V,負(fù)載中R= 2 ? ,L值極大，反電動勢 E=60V,當(dāng)a=30 時，試求：（1）作出uid、id和i2的波形；（2）求整流輸出電壓平均值Ud、電流顯以及變壓器二次側(cè)電流有效值12。5 .某一大電感負(fù)載采用單相半控橋式整流接有續(xù)流二極管的電路

5、，負(fù)載電阻R=4Q,電源電壓U2=220V ,卡兀/3,求：（1） 輸出直流平均電壓和輸出直流平均電流；（2） 流過晶閘管（整流二極管）的電流有效值；（3） 流過續(xù)流二極管的電流有效值。6 三相半波可控整流電路的共陰極接法和共陽極接法，a、 b 兩相的自然換相點是同一點嗎？如果不是，它們在相位上差多少度？試作出共陽極接法的三相半波可控的整流電路在a=30 時的 Ud、iVT1、UVT1 的波形。7 .三相半波可控整流電路帶大電感性負(fù)載， 后兀/3 R=2 Q , U2=220V,試計算負(fù)載電流Id, 并按裕量系數(shù)2 確定晶閘管的額定電流和電壓。8 .三相橋式全控整流電路，U2=100V,帶阻感

6、性負(fù)載，R= 5 ? , L值極大，當(dāng)“=60° ,試求：（ 1）作出Ud、 id 和 iVT1 的波形；（2）計算整流輸出電壓平均值Ud、電流Id,以及流過晶閘管電流的平均值IdVT和有效值I VT ；（ 3）求電源側(cè)的功率因數(shù)； （ 4）估算晶閘管的電壓電流定額。9 .三相橋式不控整流電路帶阻感性負(fù)載，R= 5 ?, L = oo, U2= 220V, Xb=0.3 ?,求 Ud、Id、IvD、I2和丫的值，并作出Ud、iVD1和i2的波形。10請說明整流電路工作在有源逆變時所必須具備的條件。11 什么是逆變失??？如何防止逆變失??？12 .三相全控橋變流器，已知L足夠大、R=1.

7、2 a、U2=200V、Em= -300V,電動機負(fù)載處于發(fā)電制動狀態(tài)，制動過程中的負(fù)載電流66A,此變流器能否實現(xiàn)有源逆變？求此時的逆變角3°13 .三相全控橋變流器，帶反電動勢阻感負(fù)載，R= 1 ? , L = 8, U2= 220V, LB=1mH ,當(dāng)Em = - 400V,460°時求Ud、Id和丫的值，此時送回電網(wǎng)的有功功率是多少？14 .三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中最大的是哪一次？變壓器二次電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？15 .試計算第4題中i2的3、5、7次諧波分量的有效值I23、I25、I27,并計算此時該

8、電路的輸 入功率因數(shù)。16 .試計算第6題中的i2的5、7次諧波分量的有效值I25、I27。17 .三相晶閘管整流器接至 10.5kV交流系統(tǒng)。已知10kV母線的短路容量為 150MVA,整流 器直流側(cè)電流Id=400A,觸發(fā)延遲角 a 15° ,不計重疊角不，試求：(1)相移功率因數(shù)cos«、整流器的功率因數(shù)為(2)整流測直流電壓 Ud；(3)有功功率、無功功率和交流側(cè)基波電流有效值；(4)截止到23次的各諧波電流的大小、總諧波畸變率。18 .晶閘管整流電路的功率因數(shù)是怎么定義的？它與那些因素有關(guān)？19 .綜述抑制相控整流電路網(wǎng)側(cè)電流諧波的措施。20 .綜述改善相控整流電

9、路網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)的措施。習(xí)題三1. 一升壓換流器由理想元件構(gòu)成，輸入Ud在876V之間變化，通過調(diào)整占空比使輸出U0=24V固定不變，最大輸出功率為5W,開關(guān)頻率20kHz,輸出端電容足夠大，求使換流器工作在連續(xù)電流方式的最小電感。2. 一臺運行在20kHz開關(guān)頻率下的升降壓換流器由理想元件構(gòu)成，其中 L=0.05mH ,輸入電 壓Ud=15V,輸出電壓Uo=10V,可提供10W的輸出功率，并且輸出端電容足夠大，試求 其占空比D。3. 在圖3-1所示的降壓斬波電路中，已知 E=100V, R=0.5 Q,L=1mH ,采用脈寬調(diào)制控制 方式，T=20(is,當(dāng)on= 5(i時，試求：(1)輸出電

10、壓平均值 Uo、輸出電流的平均值Io；(2)輸出電流的最大和最小瞬時值并判斷負(fù)載電流是否斷續(xù)；(3)當(dāng)ton=3科時，重新進行上述計算。4 .在圖3-35所示降壓斬波電路中，已知 E=600V, R=0.1 Q,L=, Em=350V ,采用脈寬調(diào) 制控制方式，T=1800 s,若輸出電諭o=100A,試求： (1)輸出電壓平均值 Uo和所需的ton值；(2)作出U0、i0以及iG、iD的波形。圖3-35電流型降壓斬波電路5 .升壓斬波電路為什么能使輸出電壓高于電源電壓？6 .在圖3-4所示的升壓斬波電路中，已知 E=50V, L值和C值極大，R=20 Q ,采用脈寬調(diào)編輯版word制控制方式

11、，當(dāng)T=40科ston= 25科時，計算輸出電壓平均值 Uo和輸出電流的平均值Io, 7說明降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路的輸出電壓范圍。8.在圖3-7所示升降壓斬波電路中，已知 E=100V, R=0.5 Q,L和C極大，試求：(1)當(dāng)占空比a =0.2時的輸出電壓和輸出電流的平均值；(2)當(dāng)占空比a =0.2時的輸出電壓和輸出電流的平均值，并計算此時的輸入功率。7 .試說明升降壓斬波電路( BoostCuck Cheaper)和Cuk斬波電路的異同點。8 .在單相交流調(diào)壓器中，電源電壓Ui=120V,電阻負(fù)載 R=10Q,觸發(fā)角 而900,試計算：負(fù)載電壓有效值 Uo、負(fù)載電流

12、有效值Io、負(fù)載功率Po和輸入功率因數(shù) 入。9 . 一電阻性負(fù)載加熱爐有單相交流調(diào)壓電路供電，如a =0°時位輸出功率最大值，試求功率為80%, 50%時的觸發(fā)角 a。10 . 一晶閘管單相交流調(diào)壓器帶阻感性負(fù)載，電源電壓為220V的交流電源，負(fù)載 R=10Q,L=1mH ，試求：(1)觸發(fā)角a的移相范圍；( 2)負(fù)載電流的最大有效值；( 3)最大輸出功率及此時電源側(cè)的功率因數(shù)；(4)當(dāng)a =900時，晶閘管電流的有效值、晶閘管導(dǎo)通角和電源側(cè)功率因數(shù)；11 .某單相反并聯(lián)調(diào)功電路，采用過零觸發(fā)。電源電壓Ui=220V,電阻負(fù)載R=1 Q,控制的設(shè)定周期Tc內(nèi)，使晶閘管導(dǎo)通 0.3s,

13、斷開0.2號使計算送到電阻負(fù)載上的功率與假定晶 閘管一直導(dǎo)通時所送出的功率。12交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別？二者各運用于什么樣的負(fù)載？為什么？13用一對反并聯(lián)的晶閘管和使用一只雙向晶閘管進行交流調(diào)壓時，他們的主要差別是什 么？14反并聯(lián)的晶閘管和負(fù)載接成內(nèi)三角形的三相交流調(diào)壓電路，問該電路有何優(yōu)點？15.什么是TCR?什么是TSC?它們的基本原理是什么？各有何特點？16交交變頻電路的主要特點和不足之處是什么？其主要用途是什么？17三相交交變頻電路有哪兩種接線方式？它們有什么區(qū)別？習(xí)題四1. 無源逆變電路和有源逆變電路有什么區(qū)別？2. 在逆變電路中器件的換流方式有哪些？各有什么特點？試

14、舉例說明。3. 為什么負(fù)載換向逆變器的負(fù)載阻抗必須呈容性而諧振式逆變器無次要求？4. 什么是電壓型逆變電路和電流型逆變電路？二者各有什么特點？5. 電壓型逆變電路中二極管的作用是什么？如果沒有將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么電流型逆變 電路中沒有這樣的二極管？6. 請說明整流電路、逆變電路、變流(變頻)電路三個概念的區(qū)別。7. 并聯(lián)諧振式逆變器利用負(fù)載電壓進行換相，為保證換相應(yīng)滿足什么條件？8. 對于圖4-16所示電路，測得uds波形如圖右邊，請分析波形出現(xiàn)電壓尖峰的原因，并說 明消弱電壓尖峰的辦法。圖4-16習(xí)題8圖4-17習(xí)題99. 若電路及其輸出波形如題圖4-17所示，請畫出開關(guān)管上的電壓波形。1

15、0. 三相橋式電壓型逆變電路，1800導(dǎo)電方式，Ud=100V。試求輸出相電壓的基波幅值UuNIm和有效值UUN1 ,輸出線電壓的基波幅值UuV1m和有效值UUV1、輸出5次諧波的有效值 UuV5。習(xí)題五1 .試說明PWM控制的基本原理。2 . PWM逆變器有哪些優(yōu)點？其開關(guān)頻率的高低有什么利弊?3 .單極性和雙極性 PWM控制有什么區(qū)別？在三相橋式 PWM逆變電路中，輸出相電壓（輸出端相對于中性點的電壓）和線電壓SPWM波形各有幾種電平?編輯版word圖5-31習(xí)題74 .脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)的制約條件主要表現(xiàn)在哪些方面？5 .在SPWM調(diào)制中，何謂同步調(diào)制？何謂異步調(diào)制？為什么常采用分段

16、同步調(diào)制的方法？6 .脈寬調(diào)制逆變器的基本控制方法有哪些？7 .在圖5-31中，半周期的脈沖數(shù)為 7,脈沖幅值為相應(yīng)正弦 波幅值的2倍，試按照面積等效原理計算各脈沖的寬度。8 .什么是SPWM波形的規(guī)則采樣法？和自然采樣法相比，規(guī)則采樣法有和優(yōu)缺點？9 .單相和三相SPWM波形中，所含主要諧波的頻率是多少？10 .簡要說明 空間矢量PWM控制的基本原理及特點。11 .多電平逆變器的優(yōu)缺點有哪些？12 .目前多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點?習(xí)題六1 .什么是高壓直流輸電？和交流輸電系統(tǒng)相比有何優(yōu)缺點？2 .直流輸電工程按照直流聯(lián)絡(luò)線可分為幾類？各有什么優(yōu)缺點？3 .簡單介紹一

17、下直流輸電系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，各個元件都有什么功能。4 .為什么目前在絕大多數(shù)直流輸電工程普遍采用晶閘管閥？5 .對于目前廣?使用的12脈波換流橋，其交流側(cè)電流和直流母線主要有那些次數(shù)的諧波？ 如果是采用18脈波換流橋呢？6 .高壓直流輸電的交流濾波器主要有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點？7 .在高壓直流輸電系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)輸送的直流電流和直流功率的主要手段是什么？8 .分析一下在高壓直流輸電系統(tǒng)中，如果采用全控型器件（如 IGBT ）并利用PWM控制技 術(shù)的技術(shù)可行性。習(xí)題七1 .什么叫靈活交流輸電系統(tǒng)（柔性交流輸電系統(tǒng)）？目前的主要應(yīng)用有那些？2 .為什么要對交流電網(wǎng)進行無功功率補償？3 .什么叫SVC?

18、 SVC主要包括哪幾種組合結(jié)構(gòu)？4 .為什么TCR常和TSC并聯(lián)使用？試畫出其單線電路圖。5 .在TSC中，電容的最優(yōu)投切時刻如何選擇？6 .什么叫靜止同步補償器（STATCOM ） ?和傳統(tǒng)的SVC相比有何優(yōu)缺點？7 .畫出不考慮損耗時 STATCOM的等效電路圖和其感性、容性向量圖，并分析其工作原理。習(xí)題八1 .對電網(wǎng)的諧波補償有何重要意義？2 .與傳統(tǒng)的無源濾波器相比，有源電力濾波器有何優(yōu)缺點？3 .試分析圖8-27所示的APF的電路結(jié)構(gòu)和工作原理。4 .根據(jù)有源電力濾波器接入電網(wǎng)的方式，有源電力濾波器主要分為哪三大類？各有什么優(yōu) 缺點？5 .并聯(lián)型、串聯(lián)型有源濾波器各適用于什么應(yīng)用場合？6 .為什么目前通常將無源 LC濾波器和有源濾波器混合使用？這樣作有何現(xiàn)實意義？7 .簡單敘述一下瞬時無