1、電力電子技術復習題填空題1. 標出下面元件的簡稱：電力晶體管 GTR ；可關斷晶閘管 GTO ；功率場效應晶體管 MOSFET ；絕緣柵雙極型晶體管 IGBT ；IGBT 是 MOSFET 和 GTR 的復合管。2. 晶閘管對觸發脈沖的要求是 要有足夠的驅動功率 、 觸發脈沖前沿要陡幅值要高 和 觸發脈沖要與晶閘管陽極電壓同步。3.多個晶閘管相并聯時必須考慮均流 的問題，解決的方法是 串專用均流電抗器。4.在電流型逆變器中，輸出電壓波形為 正弦波 ，輸出電流波形為方波? 。5. 型號為 KS100-8 的元件表示 雙向晶閘管 晶閘管、它的額定電壓為 800V 伏、額定有效電流為 100A 。6

2、.180 °導電型三相橋式逆變電路， 晶閘管換相是在 同一橋臂 上的上、下二個元件之間進行；而 120o 導電型三相橋式逆變電路，晶閘管換相是在 不同橋臂上的元件之間進行的。7. 當溫度降低時， 晶閘管的觸發電流會 增加 、正反向漏電流會 下降 ；當溫度升高時，晶閘管的觸發電流會 下降 、正反向漏電流會 增加 。8. 常用的過電流保護措施有 快速熔斷器 ?、 串進線電抗器、 接入直流快速開關 、 控制快速移相使輸出電壓下降。（寫出四種即可）9. 普通晶閘管內部有兩個PN 結，外部有三個電極，分別是陽極 A、陰極K和門極G。10. 晶閘管在其陽極與陰極之間加上正向電壓的同時，門極上加上

3、觸發電壓，晶閘管就導通。11. 晶閘管的工作狀態有正向阻斷狀態，正向導通狀態和反向阻斷狀態。12. 當增大晶閘管可控整流的控制角，負載上得到的直流電壓平均值會減小。13. 晶體管觸發電路的同步電壓一般有正弦波同步電壓和鋸齒波電壓。14. 按負載的性質不同， 晶閘管可控整流電路的負載分為電阻性負載，電感性負載和反電動勢負載三大類。15. 雙向晶閘管的觸發方式有+、 -、 -四種16. 在有環流逆變系統中，環流指的是只流經逆變電源、逆變橋 而不流經 負載 的電流。環流可在電路中加電抗器來限制。為了減小環流一般采控用控制角大于的工作方式。17. 三相半波可控整流電路中的三個晶閘管的觸發脈沖相位按相序

4、依次互差120°。18. 對于三相半波可控整流電路，換相重疊角的影響，將使用輸出電壓平均值下降。19.180°導電型電壓源式三相橋式逆變電路，其換相是在同一相的上、下二個開關元件之間進行。20.有源逆變器是將直流電能轉換為交流電能饋送回電網的逆變電路。21.KP100-10 型晶閘管 ,能承受最大交流電壓有效值是707V。22.三相半控橋式整流電路 ,不能工作在逆變狀態。23.在無源逆變器中，為使晶閘管可靠關斷，常采用自然換流 和強迫換流兩種。24. 單相半控橋式整流電路中，若出現一個晶閘管直通，另兩個二極管輪流導電180°的情況時，則表示該電路發生失控現象。25

5、.在實際應用中，雙向晶閘管常采用+和-和兩種觸發方式。26. 控制角與逆變角之間的關系為=-。簡答題1. 簡述晶閘管整流電路對觸發脈沖的要求。答：（ 1）觸發信號可為直流、交流或脈沖電壓。（ 2）觸發信號應有足夠的功率（觸發電壓和觸發電流）。（ 3）觸發脈沖應有一定的寬度， 脈沖的前沿盡可能陡， 以使元件在觸發導通后，陽極電流迅速上升到掣住電流而維持導通。（ 4）觸發脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步。2. 簡述 GTR基極驅動電路的功能：答：（ 1）提供合適的正反向基流以保證 GTR可靠導通與關斷。（ 2）實現主電路與控制電路的隔離。（ 3）自動保護功能，以便在故障發生時快速自動切斷驅動信號，避

6、免損壞 GTR。電路盡可能簡單，工作穩定可靠、抗干擾能力強。3. 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。4. 簡述晶閘管有源逆變的條件：答：（ 1）有直流電動勢源，極性與晶閘管的導通方向一致，且數值稍大于變流器直流側的平均電壓。（ 2）變流器工作在 >900范圍。（ 3）直流側串接大電感。5. 試以三相全控橋式反并聯電路為例， 分析 工作制的主電路的工作原理。答：（

7、 1）正轉。給 I 組和 II 組晶閘管觸發信號， I<900，II>900，即 II<900且保證 III，此時第一組工作在整流狀態，輸出電壓為 UdI=2.34U2cosI，電動機電樞得到右正左負的電壓后運行， 且產生反電動勢 E。第二組晶閘管由于觸發脈沖 II<900，其輸出電壓為 UdII=- 2.34U2cosII，和 UdI 大小相等，極性也為右正左負，由于此時 UdII>E ，不滿足逆變條件，二組晶閘管工作在待逆變狀態。（ 2）調速。當需要速度升高時，使 I減小， II減小，輸出電壓增大，電流增大，電磁轉矩增大，電動機轉速升高，減速時相反。（ 3）停

8、機。第一組晶閘管的觸發脈沖移動到大于 900，在移相過程中，電樞電流迅速下降， 電感將產生感應電動勢， 使一組晶閘管繼續導通， 工作在有源逆變狀態，將電感中儲存的能量逆變為交流電能回饋電網， 稱本橋逆變， 由于電流下降很快，轉速還來不及變化。 當電流下降到零時， 將第二組晶閘管的觸發脈沖移相到 II<900，使的 IUdIII<E ，二組進入它橋逆變，電樞電流反向，電動機發電制動，機械慣性能量回饋電網。（ 4）反轉。當電動機停機完成后，再繼續將二組晶閘管的脈沖由大于 900 移到小于 900 區域，一組進入待逆變狀態，二組進入整流狀態，直流電壓極性改變，電動機反轉。6. 有源逆變實

9、現的條件是什么？答：（ 1）晶閘管的控制角大于 90 度，使整流器輸出電壓 UD 為負（ 2）整流器直流側有直流電動勢，其極性必須和晶閘管導通方向一致，其幅值應大于變流器直流側的平均電壓7. 單結晶體管的特性曲線可以分為哪幾段？如果用一個二極管和兩個電阻接成如下方式，請按對單結晶體管特性曲線進行研究的相同做法， 設計試驗電路， 并作出它的 Ie-Ue 特性曲線。單結晶體管特性曲線可分為：截止區、負阻區、飽和導通區。8. 單項橋式逆變器的“非對稱控制”的過程，其目的在于什么？答：使 V1、V2 柵極信號互補， V3、V4柵極信號互補； V3與 V2 不同相位， V4 柵極信號與 V1 不同相位，

10、而是分別前移了 180o- ，即 V3、V4 分別比 V1、V2 落后。“非對稱控制”使得輸出電壓不再是正負各為 180o 的脈沖，而是正負各為的脈沖。“非對稱控制” 稱為移相調壓， 用于調節帶有阻感負載的逆變電路輸出電壓， 改變，可改變輸出電壓。9. 有源逆變產生的條件答：（ 1） |Ud|<|E d | （2） <9010. 并聯諧振型逆變電路利用負載電壓進行換流，晶閘管交替頻率與負載回路的諧振頻率應滿足什么條件？負載電壓 ua 什么樣的波形 ?答：(1) 晶閘管交替頻率稍大于負載回路的諧振頻率(2) 負載電壓 ua 是正弦波11. 三相橋式全控整流電路中，對觸發脈沖有何要求，

11、為什么？答：按 VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差 60°，共陰極組 VT1、VT3、VT5的脈沖依次差 120°，共陽極組 VT4、VT6、VT2 也依次差 120°，同一相的上下兩個橋臂，即 VT1與 VT4，VT3 與 VT6， VT5與 VT2，脈沖相差 180°。原因：保證 2 個晶閘管同時通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各1，且不能為同 1 相器件。12. 什么是單相橋式半控整流電路的失控現象？純電阻型負載會發生失控嗎？為什么？答：當角突然增加到 180o 或觸發脈沖消失，會發生一個晶閘管連續導通，而二個二

12、極管輪流導通的情況，稱之為失控。純電阻負載不會發生失控現象，因為沒有續流過程。13. 晶閘管的導通條件和關斷條件。答：(1) 陽極和門極承受正向電壓(2) 陽極承受反向電壓或陽極電流小于維持電流14. 逆變失敗的原因是什么 ? 答：(1) 某晶閘管在逆變時由于某種原因無法觸發導通(2) 逆變角太小15. 寫出下列電力電子器件的電氣符號，英文簡稱，并說明它們屬于電流控制還是電壓控制。1）門級可關斷晶閘管；2）電力晶體管；3）晶閘管；4）電力場效應管；5）絕緣柵雙級晶體管。答：1）門級可關斷晶閘管；GTO流控2）電力晶體管；3）晶閘管4）電力場效應管5）絕緣柵雙級晶體管GTR流控SCR；流控MOS

13、FET壓控IGBT壓控16. 流過晶閘管的電流波形如圖所示，不考慮安全裕量，試求額定電流為 100A 的元件所允許的平均電流 Id 及最大電流值 Im.iI mOtIT1I m sintd (t )20I1(I m sint )2 d (t)20Id=314/1.41=111.3(A)Im =2 Id=222.6 (A)17. 單相橋式全控整流電路， U2 =100V， 負載電阻 R=2， L 值極大，當 =30o 時，求整流輸出平均電壓 Ud，電流 Id 的值。d21 cos1 cos30oU =0.9U=0.9× 100×=83.97 (V)22Id =U d =42

14、(A)R計算題1. 一臺由 220V 供電的自動恒溫功率為 1kW 的電爐，采用單相半控橋整流電路。通過計算選擇晶閘管和續流二極管的型號。解：電爐電阻絲的電阻Rd=U 22=220220 48Pd1000當 =0°時晶閘管與整流管的電流有效值才最大為ITm=IDm= U 21 SIn2=2201 2 00=3.2ARd424842選擇晶閘管和整流管的型號IT(AV)=(1.5 2) I Tm =(1.52) 3.2 =34A1.571.57取 5A( 電流系列值 )UTn=(2 3)UTM=(2 3)2 ×220=625936V所以，晶閘管的型號為KP5-8同理，整流管的型

15、號為ZP5-82. 一個額定電流為 100A 的晶閘管，在流過如圖所示波形的電流不時，不考慮安全裕量，允許所流過的電流平均值為多少？i Ai A2Im2ImImIm 223 t3 34 t有效值： I1.57I T157(A)有效值： I12/ 34Im2 d (t)5I m(I m2 d ( t )2/ 32 / 36平均值： I d12 / 32I md (t)1 I m 86（A）(I m d ( t)2/ 32/ 323. 某感性負載采用帶續流二極管的單相半控橋整流電路， 已知電感線圈的內電阻Rd=5，輸入交流電壓 U2=220V，控制角 =60°。試求晶閘管與續流二極管的電

16、流平均值和有效值。解：首先求整流使出電壓的平均值Ud=0.91 COS=0.9× 220× 1 COS600=149 V22再求負載電流Id = Ud / Rd = (149 / 5) 30 A晶閘管與續流二極管的電流平均值和有效值分別為IdT =1800Id = 180060 030 =10A36003600IT =1800Id =180060036003600×30 = 17.3AIdD =Id =60 0× 30=10A180 0180 0ID =Id =600×30 = 17.3 A180018004. 三相半波可控整流電路，大電感負載

17、， 600，已知電感內阻 R=4，電源電壓 U2=220V，試計算不接續流二極管與接續流二極管兩種情況下的平均電壓，平均電流，并選擇晶閘管的型號。并畫出電壓電流波形。解：（ 1）不接續流二極管時，Ud=1.17U2cos600=128.7V，Id=Ud/R=128.7/4=32.675A，IT=1/31/2Id=18.575AITn=(1.5-2)IT/1.57=17.75-23.67A ，取 30AUTn=(2-3)61/2U2=1078-1616V ，取 1200V，晶閘管為 KP30-12。（ 2）接續流二極管時，Ud=0.675U21+cos(300+ )=148.5VId=Ud/R=

18、148.5/4=37.15A，IT=Id 【(1500-600)/3600】1/2=18.AITn=(1.5-2)IT/1.57=17.5-23.65A ，取 30AUTn=(2-3)61/2U2=1078-1616V ，取 1200V 晶閘管為 KP30-12。5. 一臺工業爐原由額定電壓為單相交流 220供電，額定功率為 10 千瓦。現改用雙向晶閘管組成的單相交流調壓電源供電，如果正常工作時負載只需要5 千瓦。試問雙向晶閘管的觸發角應為多少度？試求此時的電流有效值，以及電源側的功率因數值。/2；32.1A ；0.7076. 有一單相交流調壓電路，電路參數如下：Ui =100V ，R=3，

19、L=100mH。求：1）本電路所用的電力電子器件名稱是什么？它的額定電流是如何定義的？2）試分別畫出 =30°及 =75°時的輸出電壓 Uo 穩態波形。LuiuoR答：1） 雙向晶閘管，平均通態電流2）7. 某感性負載采用帶續流二極管的單相半控橋整流電路， 已知電感線圈的內電阻Rd=5，輸入交流電壓 U2=220V，控制角 =60°。試求晶閘管與續流二極管的電流平均值和有效值。解：首先求整流使出電壓的平均值Ud=0.9 1 COS=0.9× 220× 1 COS 600=149 V22再求負載電流Id = Ud / Rd = (149 / 5)

20、 30 A晶閘管與續流二極管的電流平均值和有效值分別為IdT =180018006003600Id =360030 =10AIT =1800Id =1800600×30 = 17.3A36003600IdD =Id =60 0× 30=10A01800180ID =1800Id =600×30 = 17.3 A18008. 單相橋式半控整流電路， 負載為大電感， 并接有續流二極管， 設最大負載電流為 20A，控制角 =30°，試回答：畫出 ud 、i v11 波形計算晶閘管電流有效值 I v1 計算續流二極管的電流有效值 I V4答(1) 波形 ud,

21、i V11(2)IV1=minI d 12.9A2(3)IV2ARm inId=8.16A9. 有一個三相全控橋整流電路。 已知電感負載 L=0.2H、R=4、要求 Ud 從 0220V之間變化。試求畫出控制角 =30°時的整流輸出電壓 ud 的波形，畫出晶閘管 V11 的電壓 uv11 的波形； 不考慮控制角裕量時的變壓器二次線電壓 U2。 計算晶閘管電壓、電流值 ,( 安全裕量為 2 倍), 選擇晶閘管型號。 變壓器二次電流有效值 I 2, 和 S2,答 (1)(2)U d2.34U 2 cos ， =0 °U=220v得出 :dU2 =94v(3)U d/R d=22

22、0/4=55AI T1 I d =31.7A3IT(AV)=2 I/1.57=40.4A ，取 50A；TMUTn=2 UTm=26U 2=460.5v，取；500V所以型號為 KP50-5(4) I2=2 I d =44.93S2=3U 2×I2=3 ×94×44.9=12.66KVA10.1. 圖示電路屬于哪種斬波電路？簡述其工作原理。2. 當 E=100V， V 的關斷時間為 T/3， 導通時間為 2T/3 時， 輸出電壓 Uo 為多少？（理想狀態下）3. 考慮電路的電阻 R 為 10K，求電源電流 I1 和輸出電流平均值Io 。i1ioLVDECuo RV升壓斬波，V 處于通態時，電源E 向電感