电力电子技术期末考试试题及答案(史上最全) 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/3/29 4:01:40星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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(1) 简述PWM调制方式的同步调制和异步调制的定义及特点。 答:

载波频率fc与调制信号频率fr之比,N= fc / fr,根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况,PWM调制方式分为异步调制和同步调制。

异步调制:通常保持fc固定不变,当fr变化时,载波比N是变化的。在信号波的半周期内,PWM波的脉冲个数不固定,相位也不固定,正负半周期的脉冲不对称,半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。当fr较低时,N较大,一周期内脉冲数较多,脉冲不对称产生的不利影响都较小。当fr增高时,N减小,一周期内的脉冲数减少,PWM脉冲不对称的影响就变大。

同步调制:fr变化时N不变,信号波一周期内输出脉冲数固定。三相电路中公用一个三角波载波,且取N为3的整数倍,使三相输出对称;为使一相的PWM波正负半周镜对称,N应取奇数。fr很低时,fc也很低,由调制带来的谐波不易滤除。fr很高时,fc会过高,使开关器件难以承受。 1.

如下图所示(L和R串联后作为负载),说明晶闸管导通的条件是什么?关断时和导通后晶闸管的端电压、流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定?

答:晶闸管导通的条件是:阳极承受正向电压,处于阻断状态的晶闸管,只有在门极加正向触发电压,

才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度,应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流,即擎住电流IL以上。导通后的晶闸管管压降很小。 晶闸管的关断时其两端电压大小由电源电压UA决定,电流近似为零。

导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定,负载上电压由输入阳极电压UA决定。 2.

缓冲电路的作用是什么?关断缓冲与开通缓冲在电路形式上有何区别,各自的功能是什么? 答:缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内因过电压du/dt或者过电流di/dt,减少器件的开关损耗。

缓冲电路分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路是对du/dt抑制的电路,用于抑制器件的关断过电压和换相过电压,抑制du/dt,减小关断损耗。开通缓冲电路是对di/dt抑制的电路,用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt,减小器件的开通损耗。

3.

变压器漏抗对整流电路有什么影响?

答:出现换相重叠角?,整流输出电压平均值Ud降低;整流电路的工作状态增多;晶闸管的di/dt减小,

有利于晶闸管的安全导通。有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。换相时晶闸管电压出现缺口,产生正的 du/di,可能使晶闸管误导通,为此,必须加吸收电路。换相使电网电压出现缺

口,成为干扰源。

4.

在三相桥式整流电路中,为什么三相电压的六个交点就是对应桥臂的自然换流(相)点?(请以a、b两相电压正半周交点为例,说明自然换向原理)

答:三相桥式整流电路中,每只二级管承受的是相邻二相的线电压,承受正向电压时导通,反向电压时

截止。三相电压的六个交点是其各线电压的过零点,是二级管承受正反向电压的分界点,所以,是对应桥臂的自然换流点。 5.

试述斩波电路时间比控制方式中的三种控制模式? 答:斩波电路时间比控制方式中的三种控制模式为: (1)定频调宽控制模式

定频就是指开关元件的开、关频率固定不变,也就是开、关周期T固定不变,调宽是指通过改变斩波电路的开关元件导通的时间Ton来改变导通比Kt值,从而改变输出电压的平均值。 (2)定宽调频控制模式

定宽就是斩波电路的开关元件的导通时间Ton固定不变,调频是指用改变开关元件的开关周期T来改变导通比Kt。

(3)调频调宽混合控制模式

这种方式是前两种控制方式的综合,是指在控制驱动的过程中,即改变开关周期T,又改变斩波电路导通时间Ton的控制方式。通常用于需要大幅度改变输出电压数值的场合. 6.

SPWM调制方式是怎样实现变压功能的?又是怎样实现变频功能的?

答:改变调制比M可以改变输出电压uO基波的幅值,所以,SPWM调制是通过改变调制波ur的幅值实现

变压功能的。

改变正弦调制波的频率时,可以改变输出电压u0的基波频率,所以,SPWM调制是通过改变调制波ur的频率实现变频功能的。

(2) 晶闸管的主要动静态性能参数是哪些?晶闸管触发导通后,触发脉冲结束时它又关断的原因是什

么? 答:

静态性能指标:

电压定额:断态重复峰值电压、反向重复峰值电压、通态电压。 电流定额:通态平均电流、维持电流、擎住电流、浪涌电流。 动态参数:

开通时间、关断时间、断态电压临界上升率、通态电流临界上升率。

晶闸管触发导通后,触发脉冲结束时它又关断的原因是:a:刚刚导通后电流小于擎住电流,脉冲撤除

后晶闸管关断;b:完全导通后,由于电路电流小于维持电流,晶闸管关断。 (3) 变压器漏感对整流电路的影响是什么? 答:

a:出现换相重叠角γ,整流输出电压平均值Ud降低。 b:整流电路的工作状态增多。

c:晶体管的di/dt减小,有利于晶闸管的安全开通。

d:换相时晶闸管电压出现缺口,产生正的du/dt,可能使晶闸管误导通,为此必须加吸收电路。 .e:换相使电网电压出现缺口,成为干扰源。 (4) 什么是逆变失败,逆变失败的原因是什么? 答:

逆变失败指的是:逆变过程中因某种原因使换流失败,该关断的器件末关断,该导通的器件末导通。从而使逆变桥进入整流状态,造成两电源顺向联接,形成短路。逆变失败会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流,损坏开关器件。

产生逆变失败的原因:(1)触发电路工作不可靠,造成脉冲丢失、脉冲延迟等。(2)晶闸管发生故障,失去正常通断能力。(3)交流电源发生异常现象,如断电、缺相、或电压过低。(4)换相的裕量角不足,晶闸管不能可靠关断。

(5) 说明下图单相半桥电压逆变电路中二极管VD1和VD2的作用。

答:

VD1或VD2通时,io和uo反向,电感中贮能向直流侧反馈,VD1、VD2称为反馈二极管,还使

io连续,又称续流二极管。

三、 分析计算题:

1、在下图中,E=50V, R=0.5Ω,L=0.5H,晶闸管擎住电流为15mA,要使晶闸管导通,门极触发电流脉冲宽度至少应为多少?

解:晶闸管导通后,主回路电压方程为 Ldiddt?Rid?E

主电路电流id按下式由零上升 id?E?1?e?tR/L? R晶闸管要维持导通,id必须上升达到擎住电流值以上,在此期间,门极脉冲应继续维持,将Id=15mA代入,得

50?1?e?t??15?10?3

0.5取e?t?1?t,

t≥150μs。 所以,门极触发电流脉冲宽度至少应大于150μs。

2、三相桥式整流电路,U2=100V,带电阻电感负载R=50Ω,L值极大,当α=60度时,计算Ud,Id,IdT和Ivt。

Ud?2.34U2cos?

Ud RIIdt?d3 Id?Ivt?Id 3

☆单相桥式全控整流: ☆Ud?0.9U2cos? ☆Id?UdR

☆I2?Id ☆Ivt?

Id2

某一电热装置(电阻性负载),要求直流平均电压为75V,电流为20A,采用单相半波可控整流电路直接从220V交流电网供电。计算晶闸管的控制角α、导通角θ、负载电流有效值, 解:(1)整流输出平均电压 Ud=12???2?12U2sin?.td(?.t)=

2????2U2sin?.td(?.t)

= cosα=

1?cos??1?cos?? U2???0.45U2?22??22Ud2?75?1??1?0.51520.45U20.45?220

则 控制角α≈60° 导通角θ=π-α=120° (2).负载电流平均值

Id=Ud=20(A)

R则 R=Ud/Id=75/20=3.75Ω 负载电流有效值I,即为晶闸管电流有效值IV1,所以 I=IV1=

12??2U2?U??d??t?=2sin?t???R?R???21???sin2??4?2?=37.6(A)