電力電子技術(shù)試題(二)

1、.電力電子技術(shù)試題（ A）班號學號姓名題一二三四五六平時總分號成績分數(shù)評卷人注：卷面 85 分，平時成績 15 分本題得分一、回答下列問題1、下列器件的分類表中，將符合每一類別的全部選項添入表中。（8分）器件類別屬于該類別的器件全控型雙極型器件全控型復合型器件電壓驅(qū)動型器件電流驅(qū)動型器件選項：（根據(jù)選項填空時，只需寫選項的代號，如：A,B,. ）A. SCR B.GTO C.GTR D.P-MOSFET E.IGBTF. 電力二極管 G.MCT 。2、判斷下列各題的正確性，正確的打“”，不正確的打“×”。（ 6分）（ 1） 某晶閘管，若其斷態(tài)重復峰值電壓為500V，反向重復峰值電壓

2、700V，則該晶閘管的額定電壓是 700V。（）.第1頁（共8頁）試 題：電力電子技術(shù)班號：姓名：（ 2） 對于輸入接整流變壓器的可控整流電路，變壓器存在直流磁化的有三相半波整流電路、單相半波整流電路和單相全波整流電路。（）（ 3）單相全控橋式變流電路， “阻感反電勢”負載，已知60o ，U 2100V ，E 50V , 電路處于可逆變狀態(tài)。（）3、畫出全控型器件RCD關(guān)斷緩沖電路，并分析緩沖電路中各元件作用。（ 6 分）.第2頁（共8頁）試 題：電力電子技術(shù)班號：姓名：二、對于三相全控橋式變流電路，在不同的負載形式和控制要求下，本題得分回答下列問題。1、畫出該電路帶“阻感反電勢” 負載，并工

3、作于整流方式時的電路圖（要標明反電勢極性） 。（ 5 分）2、當該電路工作于整流狀態(tài)時，uuuud1abc設(shè)觸發(fā)角60o 且負載電流連0t續(xù)，請在圖中畫出此時整流器ud2uuuuuuubccbab輸出電壓 ud 和晶閘管電流 iVT 1 在udabacbaca一個周期內(nèi)的波形。（ 5 分）0ti VT10 t.3、設(shè)該電路為大電感負載且工作于整流狀態(tài)，U 2100V ，負載中E=47V，R 5 , 當 60o 時，試計算整流輸出平均電壓 U d 、負載電流 I d 和晶閘管電流平均值 I dVT 。（ 5 分）第3頁（共8頁）試 題：電力電子技術(shù)班號：姓名：三、 H 型單極同頻模式PWM的功率

4、轉(zhuǎn)換電路如下圖 （ a）所示。它由四個本題得分大功率 IGBT 和四個續(xù)流二極管組成。 當控制指令 ui0 時，V1 和 V2 工作在交替開關(guān)狀態(tài)， V3 截止關(guān)斷， V4 飽和導通。設(shè)該電路工作在輕載情況下（ U aEM ），V1 、 V2 、 V3 和 V4 的柵極激勵電壓如圖（b）所示。1、試畫出電機電樞電壓ua 和電樞電流 i a 波形圖（可直接畫在圖(b)上）。（7 分）2、分析一個 PWM周期內(nèi)直流電機的工作狀態(tài)， 并畫出相應的等效電路圖，標明電流方向。圖中， La 為電機繞組電感， Ra 為電樞電阻， EM 為直流電機反電勢。（8 分）圖（ a）.第4頁（共8頁）試 題：電力電子

5、技術(shù)班號：姓名：uub1b3tt0t1T0ub2ub4tt0 00ua0EMiat圖（ b）0.t.第5頁（共8頁）試 題：電力電子技術(shù)班號：姓名：四、由兩只反并聯(lián)晶閘管組成的交流調(diào)壓電路如下圖 （a）所 本題得分示，負載為阻感性負載（阻抗角為） ，當輸入信號 u1為圖 (b) 所示信號時，在圖 (d) 和(e) 中畫出交流調(diào)壓電路中 u0 和 i 0 的波形圖。（10 分）圖（ a）.圖（ b）圖（ c-1）圖（ c-2）圖（ d）圖（ e）第6頁（共8頁）試 題：電力電子技術(shù)班號：姓名：五、回答下列問題本題得分1、換流方式有哪幾種？各有什么特點？（3 分）2、無源逆變電路和有源逆變電路有何

6、不同？（3 分）.3、逆變電路多重化的目的是什么？如何實現(xiàn)？串聯(lián)多重和并聯(lián)多重逆變電路各用于什么場合？（ 4 分）六、解答下列問題本題得分1、什么是異步調(diào)制 ?什么是同步調(diào)制？二者各有何特點？（ 5 分）2、什么是SPWM的自然采樣法和規(guī)則采樣法？設(shè)正弦調(diào)制信號波為ura sin r t ，0 a 1，r 為正弦信號波角頻率。根據(jù)下圖利用規(guī)則采樣法求出脈沖寬度和脈沖兩邊的間隙寬度 。圖中 Tc 為采樣周期，三角載波uc 幅值為 1。（ 10 分）第7頁（共8頁）試 題：電力電子技術(shù)班號：姓名：.（注：卷面 80 分，平時成績 20 分）一、填空題（ 11小題，每空 0.5 分，共 22 分）本

7、題得分1、電力電子學是由、和交叉而形成的邊緣學科。2、按照電力電子器件能夠被控制電路信號所控制的程度，可以將電力電子器件分為以下三類；1)的電力電子器件被稱為半控型器件，這類器件主要是指及其大部分派生器件。2)的電力電子器件被稱為全控型器件，這類器件品種很多，目前常用的有和。3)的電力電子器件被稱為不可控器件，如。3、根據(jù)下面列出的電力電子器件參數(shù)的定義，在空格處填寫該參數(shù)的名稱。參數(shù)定義參數(shù)名稱.GTR 集電極電流與基極電流之比使 IGBT 能實現(xiàn)電導調(diào)制而導通的最低柵射電壓維持晶閘管導通所必需的最小陽極電流4、在 GTR、GTO、 IGBT 與 MOSFET中，開關(guān)速度最快的是_，單管輸出

8、功率最大的是 _，在中小功率領(lǐng)域應用最為廣泛的是_。5、電力電子器件的驅(qū)動電路一般應具有電路與之間的電氣隔離環(huán)節(jié)，一般采用光隔離，例如；或磁隔離，例如。6、緩沖電路又稱為吸收電路，緩沖電路可分為關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路。其中緩沖電路又稱為 du dt 抑制電路，用于吸收器件的過電壓。緩沖電路又稱為 di dt 抑制電路，用于抑制器件時的電流過沖和 di dt ，減小器件的損耗。7、單相半波可控整流電路、單相橋式全控整流電路、三相半波可控整流電路和三相橋式全控整流電路，當負載分別為電阻負載和電感負載時，晶閘管的控制角移相范圍分別是多少（用角度表示，如 0° 180°）？負載

9、單相半波單相橋式三相半波三相橋式電阻阻感（注：有續(xù)流二極管）8、在單相全控橋式電阻 - 反電動勢負載電路中， 當控制角 大于停止導電角 時，晶閘管的導通角 =_。當控制角 小于停止導電角 時，且采用寬脈沖觸發(fā)，則晶閘管的導通角=_。9、由于器件關(guān)斷過程比開通過程復雜得多， 因此研究換流方式主要是研究器件的關(guān)斷方法。換流方式可分以下四.種：，。10、正弦脈寬調(diào)制（ SPWM）技術(shù)運用于電壓型逆變電路中，改變_可改變逆變器輸出電壓幅值；改變_ 可改變逆變器輸出電壓頻率；改變_ 可改變開關(guān)管的工作頻率。11、在 SPWM控制電路中，根據(jù)載波和信號波是否同步及載波比的變化情況，PWM調(diào)制可分為與 _

10、兩種類型，采用 _ 調(diào)制可以綜合二者的優(yōu)點。二、選擇題（ 5小題，每空 0.5 分，共 3本題得分分）1、晶閘管穩(wěn)定導通的條件（ ）A、晶閘管陽極電流大于晶閘管的擎住電流B、晶閘管陽極電流小于晶閘管的擎住電流C、晶閘管陽極電流大于晶閘管的維持電流D、晶閘管陽極電流小于晶閘管的維持電流2、某晶閘管，若其斷態(tài)重復峰值電壓為500V，反向重復峰值電壓700V，則該晶閘管的額定電壓是（）A500VB 600VC 700VD1200V3、（）存在二次擊穿問題。A. SCRB. GTOC. GTRD. P.MOSFETE. IGBT4、下圖所示的是（）的理想驅(qū)動信號波形。A. SCRB. GTOC. GT

11、RD. P.MOSFETE. IGBT.5、IGBT綜合了（）和（）的優(yōu)點，因而具有良好的特性。A. SCRB. GTOC. GTRD. P.MOSFETF. 電力二極管三、計算題（ 4 小題，共 20本題得分分）1、單相橋式全控整流電路， U2=200V，負載中 R=2， L 值極大，反電勢 E=120V。已知控制角的變化范圍是： 0° 30°, 考慮安全裕量 ( 按 1.5 倍計算 ) ，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。（ 4 分）2、單相全控橋式變流電路工作在有源逆變狀態(tài)下，已知 U2=200V，電動機反電勢E=120V，負載中 R=2，L 極大。回答下列問題。 (6

12、 分)（ 1）畫出變流電路的電路圖， 并在圖中標出在有源逆變初期電動機反電勢的極性和.變流電路輸出直流電壓的極性。（ 2）逆變角 應限制在什么范圍內(nèi)？畫出 60°時的 ud 和 i d 的波形。3、三相橋式全控整流電路， U2=100V，帶阻感負載， R=5，L 值極大，當 =60° 時，回答下列問題。（ 4 分）（注：后面有提示）（ 1）變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？（ 2）求電路的輸入功率因數(shù)。（提示：有關(guān)電流波形及其傅立葉級數(shù)）.4、降壓斬波電路中，已知電源電壓 E=16V，要求輸出負載電壓平均值 Uo=12V，回答下列問題： (6 分)（

13、 1）畫出用 IGBT 構(gòu)成的降壓斬波器的主電路原理圖，并推導出理想情況下輸入、輸出電壓的關(guān)系表達式。.2）若采用脈沖寬度調(diào)制方式，設(shè)斬波周期T=1ms，求開通時間 Ton？3）若采用脈沖頻率調(diào)制方式，設(shè)開通時間Ton=1ms，求斬波周期 T？四、作圖題（ 4 小題，共 28本題得分分）1、對于三相全控橋式整流電路，阻感負載，L 極大，回答下列問題：（6 分）1）畫出該電路帶阻感負載時的電路圖。2）當 =/3 時，在下圖中畫出整流輸出電壓 ud 一個周期的波形（用陰影線表示），并在波頭上方標出其余 5 個線電壓的名稱；若整流電路采用雙窄脈沖觸發(fā)，在圖中波形上方的對應位置畫出觸發(fā)脈沖，并標明所對

14、應的器件號。.2、由 IGBT 構(gòu)成的橋式可逆斬波電路，負載為直流電動機。電源電壓 E=200V, 電機為正向電動狀態(tài)，反電勢 EM 100V，電機電樞電阻 R=5, 電樞電流平直連續(xù)，平均值為 2A，IGBT 的開關(guān)頻率為 10KHz。完成下題：（ 9 分）1）畫出該橋式可逆斬波電路的電路圖。2）采用單極同頻控制方式時，計算此時的控制占空比，器件的開關(guān)周期，及每個開關(guān)周期內(nèi)導通的時間。.3）根據(jù)前面計算得出的控制時間畫出 V1 V4 驅(qū)動信號的波形， 負載上電壓和電流的波形；3、下圖所示為一個三相橋式電壓型逆變電路。當該電路采用輸出為方波的 180°導電方式時，試畫出 V1 V6

15、上驅(qū)動電壓的波形及 UUN、 UVN和 UWN的波形。（ 6 分）.4、圖 1 所示的單相全橋逆變電路工作于雙極性PWM模式。設(shè)載波比 N=9要求： (7分)uO的波形。1）在圖 2 中畫出 1 個調(diào)制信號波周期內(nèi)的開關(guān)控制信號波形和輸出電壓2）分析為什么載波比 N 選擇為奇數(shù)而不是偶數(shù)。圖 1.圖 2五、簡答題（共 2小題，共 7 分）本題得分1、交交變頻電路的最高輸出頻率是多少？制約輸出頻率提高的因素是什么？2、交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別？二者各適用于什么樣的負載？（注：卷面 80 分，平時成績 20 分）一、填空題（ 4 小題，每空 1 分，共 4分）本題得分1. 晶閘管單相橋

16、式整流電路，交流電源為工頻220V（有效值），考慮 2 倍的安全裕量，則晶閘管的額定電壓應不小于V 。2. 設(shè) GTO 的電流關(guān)斷增益為 5, 如果該器件要關(guān)斷直流 500A 的電流，關(guān)斷時門極負脈沖電流的峰值應不小于A 。.3.IGBT 的開啟電壓一般為V 。4. 驅(qū)動電路要實現(xiàn)控制電路與主電路之間的電氣隔離，其中光隔離一般通常采用的元件是。二、選擇題（ 3 小題，每空 1 分，共 6 分）本題得分1. 在電力電子器件中屬于電壓驅(qū)動的是,屬于雙極型的是,在可控的器件中，容量最大的是,A. SCRB. GTOC. GTRD. P.MOSFET E. IGBT F. 電力二極管2. 使晶閘管維持

17、導通所必需的最小電流稱為。對同一晶閘管來說，通常擎住電流約為維持電流的。A. 維持電流B. 擎住電流C. 24 倍D. 1/21/43.圖1是的典型驅(qū)動電路？A. SCRB. GTOC. GTRD. P.MOSFET+15V+10VC1R4AV 1R2R3V 4V 3V 5C2VD 2R1VD 1VD 3VR5V 2V 6VD 4VS0V圖 1本題得分.三、簡答題（ 5 小題，每題 3 分，共 15 分）1. 從晶閘管的物理結(jié)構(gòu)角度，回答下列問題：1）分析為什么晶閘管一旦觸發(fā)導通之后，就可以自鎖導通，而不再需要觸發(fā)電流？2）為什么晶閘管導通之后，門極就失去控制作用，不能控制器件關(guān)斷？2. 關(guān)于

18、 SPWM控制技術(shù)，回答下列問題：1）什么是異步調(diào)制？2）什么是同步調(diào)制？3）什么是分段同步調(diào)制，與上述兩個方式相比它有什么優(yōu)點？3. 圖 2 中畫出了有、無 RCD 緩沖電路時，晶體管關(guān)斷過程中的電壓電流變化軌跡。當有 RCD 緩沖電路時，回答下列問題：1）晶體管關(guān)斷時應按照那條電壓電流線（工作點軌跡）轉(zhuǎn)移？并說明理由。2）在該軌跡線上標出工作點轉(zhuǎn)移的方向，并說明理由。.iCABDOCuCE圖 24. 關(guān)于單相交流電能變換電路，回答下列問題：1）從電路結(jié)構(gòu)方面，比較交流調(diào)功電路與交流調(diào)壓電路的異同之處；2）從控制方式方面，比較交流調(diào)功電路與交流調(diào)壓電路的異同之處；3）說明交流調(diào)功電路適用于什

19、么樣的負載。5. 關(guān)于交交變頻器，回答下列問題：1）什么是交交變頻器？2 ）結(jié)合圖 3 所示的單相交交變頻器，說明其改變輸出電壓頻率和幅值的方法。PNuoZ圖 3輸出電壓=0平均輸出電壓Puo PP2= 2O本題得分t.圖4-18.四、作圖題（ 4 小題，共 21 分）1. 圖 4 為晶閘管三相橋式整流電路， 輸入為三相工頻電源， 負載電流連續(xù)， 當 =/6 時，回答下列問題： （本題 4 分）1 ）在圖 5 中工頻線電壓波形的基礎(chǔ)上，畫出整流輸出電壓 ud 一個工頻電周期的波形。2 ）若整流電路采用雙窄脈沖觸發(fā)，在整流輸出電壓波形上方的對應位置，畫出 VT 1 和 VT 2 的觸發(fā)脈沖（應標

20、明脈沖所對應的器件號）。VT1 VT3 VT5uduab uac ubc uba uca ucb uab uacida負bud載cOVT4 VT6 VT2圖4圖52. 圖 6 為全橋 DC DC 變換器， E200V，EM=80V， R1，L 值極大，采用雙極性 PWM控制，開關(guān)周期 Ts=100s，器件 V 1 的導通占空比為 0.75, 回答下列問題：（本題4分）1）畫出一個開關(guān)周期上，器件 V 1 和 V 2 驅(qū)動信號的波形（高電平表示開通，低電平表示關(guān)斷），及變換器輸出電壓 uo 的波形。（波形圖時間軸上應有準確的時間標注）2 ）計算輸出電壓平均值 Uo圖 6.3. 三相橋式逆變器如圖

21、 7 所示，方波控制方式 （ 180o導電方式）。負載為三相平衡的純阻性負載， Y 形連接。在圖 8 中畫出穩(wěn)態(tài)時一個開關(guān)周期內(nèi)， 下列電壓的波形 （幅值應符合圖中的要求）： vUN ',vVN ',vWN ',vVW（本題 5 分）圖 7.vUN Udt02vVNUdt02vWNUdt02vVWUdt02圖 84. 圖 9 所示的單相全橋逆變電路工作于雙極性SPWM 模式。設(shè)載波比N=9 要求：在圖 10 中畫出 1 個調(diào)制信號波周期內(nèi)下列電壓的波形： （本題 8 分）1) V1 的開關(guān)控制信號波形 ug1（高電平表示開通，低電平表示關(guān)斷）2) V2 的開關(guān)控制信號波形 ug2（高電平表示開通，低電平表示關(guān)斷）3) 輸出電壓 uo 的波形。.圖 9uucurOug1ug4ug2ug3uoU d-U dtttt圖 10.五、計算題（4 小題，共 34 分）本題得分1. 單相橋式整流電路如圖 11 所示，交流電源為工頻 220V, L s0;負載中 rd =2，L d 值足夠大（使輸出電流平直連續(xù)） ，反電勢 Ed=100V?；卮鹣铝袉栴}：（本題 12 分）1）電路啟動時 (負載電流從零開始增加 )，計算使晶閘管能觸發(fā)導通