1、年秋季學期2007哈爾濱工業大學遠程教育學院 電力電子技術模擬試題4 （開卷，時間：120分鐘） （所有答案必須寫在答題紙上）一、填空題（40分，每空1分）1 .晶閘管的基本工作特性可概括為：承受反向電壓時，不論門極是否有觸發電 流，晶閘管都不會導通；承受正向電壓時，僅在 門極有觸 發電流情況下，晶閘 管才能導通；晶閘管一旦導通， 門極就失去控制作用。要使晶閘管關斷，只能 使晶閘管的電流降到接近于零 的某一數值以下。2 .通常取晶閘管的U和U中較小 的標值作為該器件的額定電壓。RRMDRM 選用時，一般取額定電壓為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓23 倍。3 .使晶閘管維持導通所必需的最小電流稱

2、為 維持電流。晶閘管剛從斷態轉入通 態并移除觸發信號后，能維持導通所需的最小電流稱為 擎住電流。 對同一品閘管來說，通常I約為I的稱為24倍。 HL 4.品閘管的派生器件有：快速晶閘管、雙向品閘管、逆導晶閘管、光控晶閘管 。 5 .普通品閘管關斷時間 數百微秒，快速晶閘管數十微秒，高頻晶閘管10?s左 右。高頻晶閘管的不足在于其 電壓和電流定額 不 易做局O6 .雙向晶閘管品閘管可認為是一對反并聯聯接的普通品閘管的集成。7 .逆導晶閘管是將品閘管反并聯一個二極管制作在同一管芯上的功率集成器件。8 .光控晶閘管又稱光觸發晶閘管，是利用 一定波長的光照信號 觸發導通的品閘管。光觸發保證了主電路與控

3、制電路之間的 絕緣，且 可避免電磁干擾的影響9 .帶隔離變壓器的DC-DC變換器的基本類型包括單端正激變換器和單端反激變換器，其中單端是指變壓器磁通 單方向變化。 10 .正激變換器是指在開關管 開通 時電源將能量直接傳送給負載。 11 .反激變換器是指在開關管 開通 時電源將電能轉為磁能儲存在電感（變壓器）中，當開關管關斷時再將磁能變為電能傳送到負載。 12 .三相電壓型逆變電路中，180度導電角的控制方式下，每個橋臂的導電角度為180?，各相開始導電的角度依次相差120?,在任一時刻，有3個橋臂導通。13 .電壓型逆變電路一般采用 全控型器件，換流方式為 器件換流；電流型逆變電路中，較多采

4、用半控型器件，換流方式有的采用強迫換流，有的采用負載換流。14 .三相電流型逆變電路的基本工作方式是 120度導電方式，按VT1到VT6的順序每隔60?依次導通，各橋臂之間換流采用 橫向換流方式，在任一時刻，有一3個橋臂導通。二、簡答題（20分，每題2分）1. GTO和普通晶閘管同為PNPN結構，為什么GTO能夠自關斷，而普通晶閘管 不能？答：GTO能夠通過門極關斷的原因是其與普通品閘管有如下區別：支較大，使晶體管V2控制靈敏，易于關斷GTO。設計？2更接近11+ ,導通時接近臨界飽和，有利門極控制關斷，但導通導通時時管壓降增大。多元集成結構，使得P2基區橫向電阻很小，能從門極抽出較大電流。2

5、. 試說明IGBT、GTR GTO和電力MOSFET各自的優缺點答： GTR 的容量中等，工作頻率一般在10kHz 以下，所需驅動功率較大，耐壓高，電流大，開關特性好，。GTO:容量大，但驅動復雜，速度低，電流關斷增益很小，功耗達，效率較低。MOSFET 器件工作頻率最高，所需驅動功率最小，熱穩定性好，但其容量較的容量屬GTR的容量和IGBT小、通態壓降大，開通損耗相應較大，耐壓低。同一等級，但屬電壓控制型器件，驅動功率小，工作頻率高，通態壓降低，輸入阻抗高。3. 無源逆變電路和有源逆變電路有何不同？答：有源逆變電路交流側接有電源，無源逆變電路交流側直接與負載連接。4. 換流方式各有那幾種？各

6、有什么特點？答：共有四種換流方式：器件換流：利用全控型器件的自關斷能力姓行換流電網換流：由電網提供換流電壓不需要器件具有門極可關斷能力。負載換流：由負載提供換流電壓。強迫換流：設置附加的換流電路，給欲關斷的晶閘管強迫施加反向電壓或反向電流的換流方式稱為強迫換流。5. 無功功率和諧波對公用電網分別有那些危害？答：無功功率，對公用電網帶來不利影響有：1） 無功功率會導致電流增大和視在功率增加，導致設備容量增加。2）無功功率增加，會使總電流增加，從而使設備和線路的損耗增加。3）使線路壓降增大，沖擊性無功負載還會使電壓劇烈波動。諧波，對公用電網危害包括：諧波使電網中的元件產生附加的諧波損耗，降低發電、

7、輸電及用電設備的效1）率，大量的3 次諧波流過中性線會使線路過熱甚至發生火災。2）諧波影響各種電氣設備的正常工作，使電機發生機械振動、噪聲和過熱，使變壓器局部嚴重過熱，使電容器、電纜等設備過熱、使絕緣老化、壽命縮短以至損壞。3）諧波會引起電網中局部的并聯諧振和串聯諧振，從而使諧波放大，會使上述1）2） 兩項的危害大大增加，甚至引起嚴重事故。4）諧波會導致繼電保護和自動裝置的誤動作，并使電氣測量儀表計量不準確。5）諧波會對鄰近的通信系統產生干擾，輕者產生噪聲，降低通信質量，重者導致信息丟失，使通信系統無法正常工作。6. 鋸齒波觸發電路由哪些部分組成？各部分的主要作用是什么？答：組成部分：脈沖形成

8、環節：產生觸發脈沖波并將其放大。鋸齒波的形成和脈沖移向環節：產生鋸齒波電壓并改變脈沖產生的時刻。同步環節：確定鋸齒波的頻率于主電路電源的頻率相同及相位關系。雙窄脈沖形成環節：觸發晶閘管使其按照正確順序導通。7. 簡述交流電力電子開關與交流調功電路的區別。答： 交流調功電路和交流電力電子開關都是控制電路的接通和斷開，但交流調其控制手段是改變控制周期內電功電路是以控制電路的平均輸出功率為目的，路導通周波數和斷開周波數的比。而交流電力電子開關并不去控制電路的平均輸 出功率，通常也沒有明確的控制周期，而只是根據需要控制電路的開通和斷開。另外，交流電力電子開關的控制頻度通常比交流調功電路低得多。8. 交

9、流調功電路中電流的諧波有何特點？答： 如果以電源周期為基準，電流中不含整數倍頻率的諧波，但含有非整數倍頻率的諧波，而且在電源頻率附近，非整數倍頻率諧波的含量較大。9. 高頻化的意義是什么？為什么提高開關頻率可以減小濾波器的體積和重量？為什么提高開關頻率可以減小變壓器的體積和重量？答：高頻化可以使裝置小型化、輕量化。提高開關頻率可以減小濾波器的電感量或電容量，從而 減小濾波器的體積和重量。提高開關頻率可以減少變壓器各繞組的匝數并減小鐵心的尺寸，從而使變壓器小型化。10. 何為UPS?試說明如題圖8-4所示UPS系統的工作原理。答： UPS 是指當交流輸入電源發生異常或斷電時，還能繼續向負載供電，

10、并能保證供電質量，使負載供電不受影響的裝置。工作原理：當市電正常時，由市電供電，市電經整流器整流為直流。再逆變為50Hz 恒頻恒壓的交流電向負載供電。同時，整流器輸出的直梳電給蓄電池充電可保證蕾電池的電量充足。此時負載得到的交流電壓比市電電壓質量高。即使市電發生質量問題時，也能獲得正常的恒壓恒頻的正弦波交流輸出并具有穩壓、穩頻的性能，因此也稱為穩壓穩頻電源。一旦市電異常乃至停電。即由蓄電池自動代替整流器向逆變器供電，蓄電池的直流電經逆變器變換為恒頻恒壓交 流電繼續向負載供電。從負載側看，供電不受市電影響。三、畫圖題(10分)1.在三相半波整流電路中，如果a相的觸發脈沖消失，試繪出在電阻性負載和

11、 電感性負載下整流電壓ud的波形。UUUUcabdaO?不能導通電阻負載，VT1 a =0 , UUUUcabd2O?不能導通=0 a VT1 ,電感性負載，30四、計算題(分，每題10分)1 .在下圖所示的降壓斬波電路中，已知E=100V, R=10Q, L值極大，E=20V,MT=100 ps,t=502。 on1 )畫出輸出電壓uo,輸出電流io,流過器件V的電流iV以及流過二極管VD的電流i。VD2)計算輸出電壓平均值Uo,輸出電 流平均值Io ,器件V上的平均電流I , V及二極管VD上的平均電流I。 VD.題圖3-1UGE050100t( g s)u 510t( v s)i

12、6;.I00t(gs)i, VIO050100t( gs)i 50100t( ii s)0解 2) : T50U在50?20onU任?00750VMoI?3A00T10010RT50T500nA1.5*3A?off*3A?1.5A?L ov ovdT100T1002 .設計下圖所示的單端反激 DC/DC變換器。輸入直流電壓 Vs=12V±10%,開 關頻率fs=100KHz ,額定負載電流1A,最小負載電流0.1A ,要求輸出電壓Vo恒定為48V,電壓紋波小于1%。選擇變壓器變比N2/N1 =4,當電源電壓土10%波動時，為了使輸出電壓恒定，占空比應在什么范圍調節?解：根據輸出電壓表達式？1N?V?V?.soVN?N11出 VN10當電源電壓+ 10蹴動時,即Vs=13.2V時11?0.45?NV448)*1?；13.2/?12s .NV1o11D.52?，一 NV 波動當電源電壓一10%4(10.8/48)*1?2s時時，即 Vs=10.8V, “ NV 103.晶閘管串聯的單