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2015年东南大学继续教育电力电子考题范围

一、简答题

1、在选择晶闸管电流定额时为什么不用晶闸管的额定电流？为什么说有效值相等的原则是选择晶闸管电流定额的基本原则？ 答：

①在环境温度为+40度，及规定的冷却条件下，晶闸管元件在电阻负载的单相、工频、正弦半波、导通角不小于170度的电路中，单结温稳定在额定值125度时所允许的通态最大平均电流称为额定通态平均电流????（AV）。将这个电流整化至规定的电流等级，则为该元件的额定电流。

②平均电流作为额定电流不一定能保证晶闸管的安全使用，原因是排除电压击穿的破坏外，影响晶闸管工作安全与否的主要因素是管芯PN结的温度，结温的高低决定于元件的发热与冷却两方面的平衡，在规定的冷却条件下，结温主要取决于管子的IT2R耗损，这里的????应是流过晶闸管电流的有效值不是平均值。

2、为什么要定义晶闸管的断态电压临界上升率du/dt？防止du/dt过大可采取什么方法与措施？

答：①是因为防止晶闸管工作时误导通。②采取在晶闸管阴极与阳极并联RC阻容支路，利用电容两端电压不能突变的特点来限制电压上升率。电阻R的作用是防止并联电容与阳极主回路电感产生串联谐振。

3、某单相可控整流电路，给电阻性负载供电和给蓄电池充电时，流过负载电流的平均值相等，试问那种情况下晶闸管发热厉害些？为什么？

答：给蓄电池充电时晶闸管发热厉害些。因为：给蓄电池充电时，晶闸管导通做条件除了门极需要触发外，还必须瞬时阳极电压大于蓄电池的电源电动势，所以导通角比电阻性负载时小，在平均电流相等时，蓄电池负载电流波形系数Kf比电阻负载时大，电流有效值也大，发热更厉害。

4.晶闸管导通的必要条件是什么？工作原理是？

答：晶闸管导通条件：同时承受正向阳极、正向门极电压；与触发电流＞擎住电流

晶闸管关闭条件：阳极电压减小接近于零或者施加反向阳极电压；或阳极电流＜维持电流

5、晶闸管的伏安特性：

①正向阻断高阻区②负阻区③正向导通低阻区④反向阻断高阻

6、在电压源型逆变器中与功率开关反并联的二极管的作用是什么？如果逆变电路中没有反并联二极管会出现什么现象?

答：逆变电源中一般都有一逆变变压器，这个变压器作为逆变管的负载而存在，当逆变管截止时会产生高压而使逆变管损坏，为了防止这种故障的产生，采用反向并联二极管来释放电感上的电压，这叫做续流二极管或逆程二极管。逆变器如果带阻性负载或者容性负载则关系不大，带感性负载在逆变桥关断时会有反向电动势，可能会超过开关元件的耐压而导致损坏。

7、对晶闸管触发脉冲有些什么要求？

①只有当晶闸管同时承受正向阳极电压和正向门极电压时晶闸管才能导通，两者缺一不可。 ②晶闸管一旦导通后门极将失去控制作用，门极电压对管子随后的导通或者关断均不起作用，故使晶闸管导通的门极电压不必是一个持续的电平，只要是一个具有一定宽度的正向脉冲电压即可，脉冲的宽度与晶闸管的开通特性及负载性质有关。这个脉冲就是触发脉冲。 ③要使已导通的晶闸管关断，必须使阳极电流降到某一数值之下（约几十毫安）。这可以通过增大负载电阻，降低阳极电压至接近于零或施加反向阳极电压来实现。这个能保持晶闸管导通的最小电流称为维持电流，是晶闸管的重要参数。

8、电压型逆变器与电流型逆变器如何区分，各有什么特点 电压型逆变器特点:

①直流输入侧并联大电容C用作无功功率缓冲环节（滤波环节），构成逆变器低阻抗的电源内阻特性（电压源特性），即输出电压确定，其波形接近矩形，电源波形与负载有关，接近正弦。

②由于直流侧电压极性不允许改变，功率从交流向直流回馈时无功功率只能通过改变电源方向来传达，为此应在这种功率开关元件旁反并联续流二极管，为感性负载电流提供反馈能量至直流的无功通路。 电流型逆变器特点：

①直流回路串以大电感Ld作无功元件（滤波元件）储存无功功率，也就构成了逆变器高阻抗的电源内阻特性(电流源特性)，即输出电流确定，波形接近矩形，电压波形与负载有关，在正弦波基础上叠加换流电压尖峰。 ②由于直流环节电流Id不能反向，只有改变逆变器两端直流电压极性来改变能量流动方向、反馈无功功率，无需设置无功二极管作为反馈通道。

9、何谓换流（或换相）？电力电子电路的换流方式有哪几类？

电流从一个支路向另一个支路转移过程，叫换流或换相

换流方式有4种： 1. 器件换流 2. 电网换流 3. 负载换流 4. 强迫换流

10、简述Boost-Buck变换电路与Cuk变换电路的异同点。

①Cuk变换器输入电源电流和输出负载电流均连续，脉动小，有利于滤波。 ②Cuk变换器借助电容传输能量，Boost-Buck变换器借助电感传输能量，故Cuk变换器的电容C1中脉动电流大，要求电容量大。

③Cuk变化器V导通时电流要流过电感L1和L2，故功率开关的峰值电流大。

二、计算题

1、一个理想的Buck变换电路，欲通过导通比α控制保持输出电压u0=U0=5V恒定，并希望输出功率????>=5??，斩波频率50kHZ，试计算电源电压E从10-40V范围内，为保持变换器工作在电感电流连续导通模式下所需要的最小电感L。

答：根据输出电压与最小输出功率，课计算出最小负载电流为1A。 当：输入电压为10V时

??05==0.5 ??10根据输出电压与最小输出功率，课计算出最小负载电流为1A。

a=

11 ?????0 ??????1

?????0 ???? ??LB=??LP==

22??2??1111 10?5 ×0.5 1= →??=10?5×0.5=25???? 2??50×103250×103当：输入电压为40V时

??05a===0.125

??40根据输出电压与最小输出功率，课计算出最小负载电流为1A。

11 ?????0 ??????1

?????0 ???? ??LB=??LP==

22??2??1111 40?5 ×0.125 1=→??=40?5×0.125=43.75???? 2??50×103250×103所以要在输入电压10到40W的范围内保持电感连续，则应该选10V与40V两种情况下计算得出的最大电感值，因此，最小电感为43.75????。

2、采用两个晶闸管反并联相控的单相调压电路，输入电压????=220V（110V），负载RL串联????=1?，L=5.5H（3.183） 求：

①控制角移相范围；

φ=arctan ?? =arctan

????

2??×50×5.5×10?3

1

=arctan

2×3.14×50×5.5×10?3

1

=60??（45）

控制角移相范围60°-180°

②载电流最大值；

??????????=

???? ???? 2+??2=

220

2×3.14×50×5.5×10?3 2+12=110??(78A)

③大输出功率；

??????????=????+??????????????????=220×110×??????60??=12100??(6067w)

④输入功率因数

最大输出功率时：λ=????????=??????600=0.5 最小输入功率时：λ=????????=??????600=1

3、具有续流二极管的三相半波可控整流电路，大电感负载，R=10?，????=220V，当a=60度，求： ①输出电压、电流的平均值；

②流过晶闸管和续流二极管的有效值。

4、在三相半波可控整流电路中，纯电阻负载，R=5?，输入相电压????=220V，若A相触发脉冲丢失，B、C相脉冲正常，计算：

①a=0度时，负载电压、电流的大小； ②a=30度时，负载电压与电流的大小；

③什么控制角范围内，输出电压为脉冲正常时的2/3?为什么？

答：①????=3×1.17??2cos??+3 0.675??2× 1+cos 30°+120° =178.23??

????=

②????=3×1.17??2×cos30°=148.6??

③当控制角范围为150°，当α? 0°，30° ，????>3正常电压； 当α? 30°，150° ，????=3正常电压；

2

2

22

1

????178.23==35.65?? ??5