1、電力電子技術試題一 一、單選題（每題2分，共20分） 1、下列功率器件中，哪種器件最適合于小功率、高開關頻率的變換器？ SCR IGBT MOSFET IGCT 2、在單相全控橋帶大電感負載電路中，晶閘管可能承受的最大正向電壓為： 0.707U2 1.414U2 0.9U2 3.14U2 3、對三相半波可控整流電路電阻性負載來說，觸發脈沖的移相范圍是： 0°90° 0°120° 0°150° 0°180° 4、下列哪個電路不能實現輸入輸出之間的能量雙向流動： PWM整流電路 無源逆變電路 交交變頻電路 BUCK電路

2、 5、單端反激變換器是 BOOST變換器的派生電路 BUCK變換器的派生電路 丘克變換器的派生電路 BUCKBOOST變換器的派生電路6、在諧振變換器中，ZVS表示 零電壓開關 零電流開關 硬開關 PWM開關7、采用并聯緩沖吸收電路的目的是為了 減小導通損耗 減小關斷過電壓 實現開關器件的并聯 實現軟開關8、在晶閘管串聯電路中，實現動態均壓的主要元件是： 二極管 電感 電阻 電容9、晶閘管交流調壓電路采用以下哪種控制方式： 相位控制 周期控制 通斷控制 斬波控制10、在下列哪個電路中采用晶閘管時，需要加入強迫關斷電路： 相控整流電路 有源逆變電路 無源逆變電路 交交變頻電路二、判斷題，正確的劃

3、“”，不正確的劃“×”（每題2分，共10分）（注意：本題共有5個小題。每個小題后面有4個判斷，答對4個判斷得2分；答對3個判斷得1分；其它不得分）1、三相電壓型無源逆變器，每相橋臂由上下兩個開關器件構成，下列哪些說法正確？ 輸出電壓波形與負載性質有關 （ ） 可以采用同步調制，也可以采用異步調制 （ ） 可以采用方波控制，也可以采用PWM控制 （ ） 橋臂上下兩個開關器件換相時，在控制上應的控制需遵循“先斷后開”的原則 （ ）2、在帶有大電感負載且觸發角相同的情況下，單相全控橋電路與單相半控橋電路相比： 全控橋的輸出電壓平均值低于半控橋 （ ） 全控橋的功率因數低于半控橋 （ ） 全

4、控橋負載電流連續而半控橋負載電流不連續 （ ） 都會存在失控現象 （ ）3、Boost DCDC變換器： 工作狀態（連續或斷續）是根據負載電流的情況定義的 （ ） 在連續工作狀態下，輸入電流是連續的 （ ） 電感的作用是儲能和濾波 （ ） 又可稱降壓斬波器 （ ）4、在諧振變換器中，下列哪些說法是正確的？ 零電壓開關、零電流開關都屬于軟開關 （ ） 軟開關的開關損耗比硬開關大 （ ） 軟開關的開關頻率可以比硬開關高 （ ） 軟開關的電壓、電流應力與硬開關相同 （ ）5、晶閘管相控整流電路，考慮交流側電抗時存在換相重疊角，其大小與許多因素有關： 直流負載電流越大，換相重疊角越大 （ ） 輸入變壓

5、器漏抗越大，換相重疊角越大 （ ） 交流輸入電壓越大，換相重疊角越大 （ ） 觸發角越大，換相重疊角越大 （ ）三、簡答題（共20分）1、如圖所示交直交系統電路圖， （1）簡要說明圖中各個變流器的作用；（2）當負載電機工作在發電狀態時，說明該變流系統中的能量傳遞路徑。 （5分）2、交交變頻電路主要應用在什么場合？其最高輸出頻率（輸出頻率上限）一般取多少？為什么要限制最高輸出頻率？ （5分）3、說出五種帶隔離變壓器的開關電源常用電路的名稱，下圖所示電路屬于哪一種？（5分） 4、在電力電子裝置中，緩沖電路的作用是什么？說明圖示緩沖電路中各元件的作用。（5分）四、三相全控橋式晶閘管整流電路，帶阻感負

6、載，當相控角=30º時，試完成下列要求：（12分）1、畫出該電路原理圖；2、該電路對觸發脈沖形式有何要求？3、若電路中a相上橋臂晶閘管的觸發脈沖丟失，試畫出此故障下輸出電壓Ud的波形、并寫出其表達式。五、三相半波有源逆變電路，反電勢阻感負載，交流輸入相電壓U2100V，頻率f=50Hz(=100)，負載電阻R1，電感Ld，負載反電勢E= -150V，逆變角=30°，電源變壓器漏感LB =1mH。試求出直流側平均電壓Ud、平均電流Id及換相重疊角，并畫出直流側電壓ud的波形。 （13分）六、升壓DC-DC變換電路（BOOST電路），輸出側濾波電容很大，輸出電壓基本恒定，試完成

7、以下工作： （13分）1、畫升壓DC-DC變換電路原理圖，分析其工作原理和能量轉移過程； 2、畫出連續導電模式下電感電壓波形uL 、電感電流波形iL、開關器件兩端的電壓波形uS及二極管電流波形iD ；3、推導連續導電模式下輸出電壓Uo與輸入電壓Ud的關系式。4、此電路負載是否允許開路？為什么？七、下圖為單相電壓型脈沖整流器的電路原理圖 （12分）1、試說明各元件LN、Cd、L2和C2的作用；2、該電路正常工作的條件是什么？3、簡要分析該電路作為整流電路時的控制目標；4、分別畫出逆變工況（l1）及電源電流超前電源電壓30°情況下的基波相量圖（忽略線路電阻）；參考答案課程名稱：電力電子學

8、（A卷） 2009-2010學年2學期 出題：課程組第一題：1、 2、3、 4、 5、6、7、8、9、10、第二題： 1、× 2、×× 3、×× 4、×× 5、××第三題：1、答：（1）各個變流器的作用： （3分）上組整流橋：將三相交流電壓變換成直流電壓；下組整流橋：將直流環節能量變換成交流能量反饋給三相電網；逆變器：將直流電壓變換成三相交流電壓提供給電機負載。（2）當負載電機工作在發電狀態時，能量傳遞路徑： （2分）電機逆變器中間濾波環節下組整流橋三相交流電網 2、答：交交變頻電路主要用于大功率、低轉速

9、的三相交流電機調速系統中。（1分）最高輸出頻率受限制， fo / fi < 1 / 3 ；（2分）因為要減小諧波含量，降低負載轉矩脈動，應保證 fo / fi < 1 / 3，即 fo < 16.7 Hz。（2分）3、答：帶隔離變壓器的開關電源常用電路有單端正激式變換器、單端反激式變換器、推挽式變換器、半橋式變換器、全橋式變換器。 （3分）圖示電路屬于單端正激式變換器。 （2分）4、答：緩沖電路的作用是抑制電力電子器件的內部過電壓、抑制過電流、抑制電力電子器件關斷時的du/dt、抑制電力電子器件開通時的di/dt、減小器件的開關損耗。（2分）圖示并聯RCD緩沖電路中C的作用是

10、限制du/dt，吸收關斷過電壓； （1分）R的作用是當器件開通時C上的能量經R泄放；（1分）D的作用是使C充電時通過D快速充電，放電時通過R限流放電。 （1分）第四題：解：（1）（3分）（2）要求寬脈沖（脈沖寬度大于60°）或雙窄脈沖（兩個窄脈沖相距60°）觸發。（3分）（3） （3分）（4）設輸入相電壓為U2，相控角為，則輸出電壓Ud=2/3×2.34U2 cos（3分）第五題：解： xB=100*LB （1分） Ud=-1.17U2cos-3 xB*Id/2=-1.17*100*cos30°-150 LB*Id（2分）=-101.3-0.15 Id

11、（1分）又：Ud=E+IdR= -150+ Id （1分）解上述方程得： Ud=-107.7V （1分）Id=42.3A （1分） （2分） 解得：= 17 ° （1分）直流側電壓ud的波形（3分）第六題：答：1、原理圖如右圖：（3分）其工作原理是：（2分）當管子T導通時，二極管D承受反電壓關斷，此時電源給電感蓄能，電感電流上升，同時，電容給負載供電。當管子T截止時，電源和電感同時經過二極管D向負載側提供能量，電感電流下降。2、各波形如下圖：（4）3、根據穩態工作時，電感上的平均電壓為0，我們可以得出輸入輸出電壓關系： （2分）4、不能。因為輸出電壓會急劇上升，最終擊穿電容或其他器件

12、。（結論1分+原因1分）第七題：1、元件作用： （2+1+1分）交流側電感LN ：用于實現對PWM整流器交流側電壓us1的調節從而實現對功率因數的調節，同時也限制交流側諧波電流。 支撐電容Cd：用于濾波，使直流側電壓平直。二次濾波回路L2、C2：用于提供2次諧波電流通路，限制直流側二次諧波電流，從而減小ud中的二次諧波電壓，其諧振頻率為基波頻率的2倍。2、直流側電壓必須大于交流側電壓的峰值。 （2分）3、控制目標：交流側高功率因數，要求iN1與uN保持同相或反相 （1分） 直流側電壓穩定 （1分）4、基波相量圖（2+2分）6、 減小。7、按負載的性質不同，晶閘管可控整流電路的負載分為 性負載，

13、 性負載和 負載三大類。7、電阻、電感、反電動勢。8、當晶閘管可控整流的負載為大電感負載時，負載兩端的直流電壓平均值會 ，解決的辦法就是在負載的兩端 接一個 。8、 減小、并接、續流二極管。9、工作于反電動勢負載的晶閘管在每一個周期中的導通角 、電流波形不連續、呈 狀、電流的平均值 。要求管子的額定電流值要 些。9、小、脈沖、小、大。10、單結晶體管的內部一共有 個PN結，外部一共有3個電極，它們分別是 極、 極和 極。10、一個、發射極E、第一基極B1、第二基極B2。11、當單結晶體管的發射極電壓高于 電壓時就導通；低于 電壓時就截止。11、峰點、谷點。12、觸發電路送出的觸發脈沖信號必須與

14、晶閘管陽極電壓 ，保證在管子陽極電壓每個正半周內以相同的 被觸發，才能得到穩定的直流電壓。12、同步、時刻。13、晶體管觸發電路的同步電壓一般有 同步電壓和 電壓。13、正弦波、鋸齒波。14、正弦波觸發電路的同步移相一般都是采用 與一個或幾個 的疊加，利用改變 的大小，來實現移相控制。14、正弦波同步電壓、控制電壓、控制電壓。15、在晶閘管兩端并聯的RC回路是用來防止 損壞晶閘管的。15、關斷過電壓。16、為了防止雷電對晶閘管的損壞，可在整流變壓器的一次線圈兩端并接一個 或 。16、硒堆、壓敏電阻。16、用來保護晶閘管過電流的熔斷器叫 。16、快速熔斷器。一、 判斷題 對的用表示、錯的用

15、15;表示（每小題1分、共10分）1、 普通晶閘管內部有兩個PN結。 （×）2、 普通晶閘管外部有三個電極，分別是基極、發射極和集電極。 （×）3、 型號為KP507的半導體器件，是一個額定電流為50A的普通晶閘管。（）4、 只要讓加在晶閘管兩端的電壓減小為零，晶閘管就會關斷。 （×）5、 只要給門極加上觸發電壓，晶閘管就導通。 （×）6、 晶閘管加上陽極電壓后，不給門極加觸發電壓，晶閘管也會導通。（）7、 加在晶閘管門極上的觸發電壓，最高不得超過100V。 （×）8、 單向半控橋可控整流電路中，兩只晶閘管采用的是“共陽”接法。（×）

16、9、 晶閘管采用“共陰”接法或“共陽”接法都一樣。 （×）10、 增大晶閘管整流裝置的控制角，輸出直流電壓的平均值會增大。（×）11、 在觸發電路中采用脈沖變壓器可保障人員和設備的安全。 （）12、 為防止“關斷過電壓”損壞晶閘管，可在管子兩端并接壓敏電阻。（×）13、 雷擊過電壓可以用RC吸收回路來抑制。 （×）14、 硒堆發生過電壓擊穿后就不能再使用了。 （×）15、 晶閘管串聯使用須采取“均壓措施”。 （）16、 為防止過電流，只須在晶閘管電路中接入快速熔斷器即可。 （×）17、 快速熔斷器必須與其它過電流保護措施同時使用。 （

17、）18、 晶閘管并聯使用須采取“均壓措施”。 （×）22、在電路中接入單結晶體管時，若把b1、b2接反了，就會燒壞管子。（×）23、單結晶體管組成的觸發電路也可以用在雙向晶閘管電路中。 （）24、單結晶體管組成的觸發電路輸出的脈沖比較窄。 （）25、單結晶體管組成的觸發電路不能很好地滿足電感性或反電動勢負載的要求。 （）三、單項選擇題 把正確答案的番號填在括號內（每小題1分，共10分）1、 晶閘管內部有（C ）PN結。A 一個， B 二個， C 三個， D 四個2、 單結晶體管內部有（A）個PN結。A 一個， B 二個， C 三個， D 四個3、 晶閘管可控整流電路中的控制

18、角減小，則輸出的電壓平均值會（B）。A 不變， B 增大， C 減小。 4、為了讓晶閘管可控整流電感性負載電路正常工作，應在電路中接入（B）。A 三極管， B 續流二極管， C 保險絲。5、晶閘管可整流電路中直流端的蓄電池或直流電動機應該屬于（C）負載。A 電阻性， B 電感性， C 反電動勢。6、直流電動機由晶閘管供電與由直流發電機供電相比較，其機械特性（C）。A 一樣， B 要硬一些， C 要軟一些。7、帶平衡電抗器的雙反星型可控整流電路適用于（A）負載。A 大電流， B 高電壓， C 電動機。8、晶閘管在電路中的門極正向偏壓（B）愈好。A 愈大， B 愈小， C 不變9、晶閘管兩端并聯一

19、個RC電路的作用是（C ）。A 分流， B 降壓， C 過電壓保護， D 過電流保護。10、壓敏電阻在晶閘管整流電路中主要是用來（C ）。A 分流， B 降壓， C 過電壓保護， D 過電流保護。11、變壓器一次側接入壓敏電阻的目的是為了防止（C）對晶閘管的損壞。A 關斷過電壓， B 交流側操作過電壓， C 交流側浪涌。12、晶閘管變流裝置的功率因數比較（B ）。A 高， B 低， C 好。13、晶閘管變流器接直流電動機的拖動系統中，當電動機在輕載狀況下，電樞電流較小時，變流器輸出電流是（B）的。A 連續， B 斷續， C 不變。14、普通晶閘管的通態電流（額定電流）是用電流的（C）來表示的。

20、A 有效值 B 最大賽值 C 平均值15、普通的單相半控橋可整流裝置中一共用了（A）晶閘管。A 一只， B 二只， C 三只， D 四只。四、問答題 （每小題6分，共計24分）1、 晶閘管的正常導通條件是什么？晶閘管的關斷條件是什么？如何實現？答：當晶閘管陽極上加有正向電壓的同時，在門極上施加適當的觸發電壓，晶閘管就正常導通；當晶閘管的陽極電流小于維持電流時，就關斷。只要讓加在晶閘管兩端的陽極電壓減小到零或讓其反向，就可以讓晶閘管關斷。2、 對晶閘管的觸發電路有哪些要求？答：為了讓晶閘管變流器準確無誤地工作要求觸發電路送出的觸發信號應有足夠大的電壓和功率；門極正向偏壓愈小愈好；觸發脈沖的前沿要

21、陡、寬度應滿足要求；要能滿足主電路移相范圍的要求；觸發脈沖必須與晶閘管的陽極電壓取得同步。3、 正確使用晶閘管應該注意哪些事項？答：由于晶閘管的過電流、過電壓承受能力比一般電機電器產品要小的多，使用中除了要采取必要的過電流、過電壓等保護措施外，在選擇晶閘管額定電壓、電流時還應留有足夠的安全余量。另外，使用中的晶閘管時還應嚴格遵守規定要求。此外，還要定期對設備進行維護，如清除灰塵、擰緊接觸螺釘等。嚴禁用兆歐表檢查晶閘管的絕緣情況。4、 晶閘管整流電路中的脈沖變壓器有什么作用？答：在晶閘管的觸發電路采用脈沖變壓器輸出，可降低脈沖電壓，增大輸出的觸發電流，還可以使觸發電路與主電路在電氣上隔離，既安全

22、又可防止干擾，而且還可以通過脈沖變壓器多個二次繞組進行脈沖分配，達到同時觸發多個晶閘管的目地。5、 一般在電路中采用哪些措施來防止晶閘管產生誤觸發？答：為了防止晶閘管誤導通，晶閘管門極回路的導線應采用金屬屏蔽線，而且金屬屏蔽層應接“地”；控制電路的走線應遠離主電路，同時盡可能避開會產生干擾的器件；觸發電路的電源應采用靜電屏蔽變壓器。同步變壓器也應采用有靜電屏蔽的，必要時在同步電壓輸入端加阻容濾波移相環節，以消除電網高頻干擾；應選用觸發電流稍大的晶閘管；在晶閘管的門極與陰極之間并接0.01F0.1F的小電容，可以有效地吸收高頻干擾；采用觸發電流大的晶閘管。7、 晶閘管的過電流保護常用哪幾種保護方

23、式？其中哪一種保護通常是用來作為“最后一道保護”用？答：晶閘管的過電流保護常用快速熔斷器保護；過電流繼電器保護；限流與脈沖移相保護和直流快速開關過電流保護等措施進行。其中快速熔斷器過電流保護通常是用來作為“最后一道保護”用的。計算題 （每小題10分，共計20分）1、 單相半波可控整流電路，電阻性負載。要求輸出的直流平均電壓為5092V之間連續可調，最大輸出直流電流為30A，由交流220V供電，求晶閘管控制角應有的調整范圍為多少？選擇晶閘管的型號規格（安全余量取2倍，=1.66）。解： 單向半波可控整流電路的 UL=0.45U2當UL=50V時COS=1=10則=90°當UL=92V時COS=1=1=0.87則=30°