西华大学电力电子期末试题集

一、填空题（每空1分，共计30分）1.电力电子技术是指使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术；电力电子学是由电力学、电子学和控制理论交叉而形成的学科。2.按照电力电子器件能够被控制的程度，分为以下三类：半控型器件、全控型器件、不可控器件。3.晶闸管门极触发信号刚从断态转入通态即移去触发信号，能维持通态所需要的最小阳极电流，称为擎住电流。使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为维持电流。晶闸管选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍。4.晶闸管串联时存在电压分配不均匀的问题，并联时存在电流分配不均匀的问题。5.三相桥式全控整流电路在每个时刻均需2个晶闸管同时导通，且不能为同一相的晶闸管，形成向负载供电的回路。整流输出电压一周期脉动6次。6.电流可逆斩波电路可看作降压斩波电路与升压斩波电路的组合。7.逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大的短路电流。8.交交变流电路是指把一种形式的交流电变成另一种形式的交流电电路；在进行交交变流时，可以改变相关的电压、电流和频率等。9.电力电子器件在一个电源周期中处于通态的电角度称为导通角。换相过程持续的时间用电角度γ表示，称为换相重叠角。10.无源逆变是指把直流电变成交流电，且交流侧直接和负载连接时的变换，其换流方式有电网换流、器件换流、负载换流和强迫换流。二、简答题（每小题6分，共计30分）1.要想使变流器工作在有源逆变状态，应该具备什么条件？条件有二：①直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；②要求晶闸管的控制角απ/2，使Ud为负值。2.简述升压斩波电路的工作原理。对于升压斩波电路，当V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。设V通态的时间为ton，V断态的时间为toff，稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等，得到11TUEEtooff，输出电压高于电源电压，故为升压斩波电路。3.交流调压电路和交流调功电路有什么异同？交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。5.什么是PWM控制？什么是SPWM波形？PWM控制：对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。SPWM波形：脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。一、填空题（每空1分，共计30分）1.按照器件内部电子和空穴参与导电的情况不同，电力电子器件可分为单极型器件、双极型器件和复合型器件。2.通态平均电流IT(AV)指的是在环境温度为40°C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值，使用时应按有效值相等的原则来选取晶闸管。3.三相全控桥器件的触发脉冲按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。同一极组，如VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120。同一相的上下两个桥臂，如VT1与VT4，脉冲相差180。4.有源逆变电路交流侧和电网连结，无源逆变电路的交流侧直接接到负载。5.直流斩波6种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。6.交流调功电路与交流调压电路的电路形式完全相同，但控制方式不同。7.换流是指电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称为换相。8.PWM控制技术的重要理论基础是面积（冲量）等效原理。PWM波形的生成方法有计算法、调制法和跟踪控制法。9.将几种基本的变流电路组合起来，以实现一定的新功能，即构成组合变流电路。其中间接交流变流电路是先整流后逆变的组合。二、简答题（每小题6分，共计30分）1.维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。2.什么是触发延迟角？在可控整流电路中，可控元件从开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲时止，其间的电角度叫触发延迟角，用表示，简称触发角，也叫控制角或移相角。3.什么叫逆变失败？晶闸管变流器在逆变运行时，一旦不能正常换相，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器输出的平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败，或叫逆变颠覆3.（1）有源逆变失败的原因有哪些？（1）触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。（2）晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。（3）交流电源缺相或突然消失。（4）换相的裕量角不足，引起换相失败。4.简述直流降压斩波器的工作原理。V导通时电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升。V关断时二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。所以输出负载电压平均值：ttUEEEttTononoonoff5.电压型逆变电路有什么特点？什么是电压型逆变电路？直流为电压源，或并联大电容；交流侧输出电压为矩形波，并且与负载阻抗角无关；当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率。直流侧为电压源的逆变电路一、填空题2、电力电子器件的功率损耗有通态损耗、断态损耗、开关损耗三种。其中开关损耗又可分为关断损耗、开通损耗两种。3、在电气设备或电力系统中，主电路是指直接承担电能的变换或控制任务的电路。5、电力电子驱动电路通常采用的隔离技术有磁隔离和光隔离。6、目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有GTO、GTR、MOSFET、IGBT。7、PWM控制技术是指对脉冲的宽度进行调制的技术。二，简答题1、缓冲电路的作用及其种类？抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。关断缓冲电路、开通缓冲电路、复合缓冲电路。3、根据对输出电压平均值进行控制的方法不同，直流斩波电路可有哪三种控制方式？斩波电路三种控制方式：（1）T不变，变ton—脉冲宽度调制（PWM）；（2）ton不变，变T—频率调制；（3）ton和T都可调，改变占空比—混合型4、什么是开关电源？与相控电源相比，开关电源的优点有哪些？间接直流变流电路输入端的直流电源是由交流电网整流得来，构成的交－直－交－直电路。变压器和滤波器都大大减小，体积和重量都远小于相控整流电源；工作频率的提高还有利于控制性能的提高。1、晶闸管的额定电流IT(AV)、维持电流IH和擎住电流IL是如何定义的？1、额定电流：即通态平均电流，条件为环境温度400C和规定的冷却条件，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大的工频正弦半波电流的平均值。维持电流：晶闸管维持导通状态所必需的最小阳极电流。擎住电流：晶闸管又断态进入导通过程中，如果撤掉触发脉冲，能继续维持晶闸管导通的最小阳极电流。