西安电子科技大学 电力电子技术 平时作业 离线

平时作业

一、（15）简答题：

1.简述电力电子技术的定义

答：有效地使用电力半导体器件应用电路和设计理论以及分析开发工具实现对电能的高效能变换和控制的一门技术。

2.举例说明电力电子技术可以实现四种变换？

答; 电压变换、电流变换、频率变换、波形变换

3.试叙述交-交变频器的特点。

答：原理基于可逆整流，工作可靠，可以直接套用成熟的直流可逆调速技术，经验和装置;流过电动机的电流近似三相正弦，附加损耗小，脉动转矩小，负载是普通交流电动机，价格便宜;当电源为50HZ 时，最大频率不超过20HZ;主回路复杂，应用器件多小容量时不经济。

4.简述逆变的分类，说明其逆变的应用场合。

答：有源逆变和无源逆变;有源逆变应用在高压直流输电、直流调速的电力机车;供给要求变频调速的负载

5 电力电子可以实现哪些变换

答：AC/AC交流变交流

AC/DC交流变直流

DC/DC直流变直流

DC/AC直流变交流

二、(10)如右图的单相全波可控整流电感-

电阻负载的主回路，试画出电路分别工

=220伏时的输出直流平均电压Ud。

三、（15）如图5所示的电流可逆斩波器，

1）讲叙降压斩波的工作原理，并画出流过负载的

电流波形；

答：降压斩波电路由E-DT1-L-R-EM-D1 构成;

当控制DT1 导通后，电源 E 经 DT1-L-R-EM 再回

到电源负端，形成电机的驱动电流I0，电机运动，

产生反向电势EM，其电流为(E-EM)/R=I0;当需要

减速时关断 DT1，通过 D1 续流。通过调节导通和

关断DT1 的时间，控制回路的电流，达到调节直

流电机速度的目的。作在α=60°整流时的输出电

压波形、电流波形、变压器次级电流波形和DT1

两端电压波形。并计算当U2

2）试述电路的升压原理，并画出电流的方向和电流波形；

答：升压斩波电路由 E-DT2-L-R-EM-D2 等构成;当电力机动车辆下坡时，控制DT2 导通后，电机由于下坡产生的电势EM 经R -L- DT2 构成回路，电动机工作在发电状态，给L 中储能，当关断DT2 时，D2 导通，电流从EM 出发经R-L-D1-E 后，再回到EM 电源负端，形成充电电流I0，其电流为(EM -E)/R=I0;在升压的过程中，电机消耗了动能，转换成电能，使运动的车辆平稳下坡，起到了制动的目的。

3）说明两种工作方式的应用场合。

答：降压斩波电路应用在车辆的直流调速上;升压斩波应用在直流调速车辆下坡时的制动上。

四、（15）如图所示用IGBT构成的可逆斩波电路，试叙述电路的几种工作方式。

1）计算当E=12伏、E M=5伏、回路电阻R=2Ω、α=0.5时其降压斩波电

路的输出电压U0、I0

解：电机正转时：电路可实现降压斩波和升压斩波。电机反转时：电路可实现降压斩波和升压斩波。

UO=αE=0.5*12=6V

IO=（UO-EM)/R=(6-5)/2=0.5A

2）其正反转电路分别是怎样完成升

压斩波电路的。

解：假如T1、T2 导通，电机正转，当T1 关断时T4 的续流二极管导通续流，完成降压斩波任务。当T1 关断后某个时刻，电机产生的电能大于电源提供的能量时，关断T2 并开通T4，电机的能量通过T4 和T2 的续流二极管导通给L 存储能量，电流方向与降压斩波时正相反。过一段时间后，当关断T4 时，L 的存储能量通过T1 的续流二极管给电源 E 充电，从而实现制动功能。也就是说所谓的升压斩波。反转时与正转时叙述类似，换成另一对IGBT。

五、（15）如图6所示的PWM控制波形，

1）PWM波形的特点；

其中调制信号为：

答：在u C 的一个周期内，输出的PWM 波只

有±Ud两种电平，而不象单极性控制时还有零电

平。在调制信号u C 和载波信号u r 的交点时刻控

制各开关器件的通断。在u C 的正负半周，对各开

关器件的控制规律相同。调制信号为正弦波。

2）输出的PWM波为：

答：输出的PWM波为SPWM波(正弦调制规律的PWM)

3）其极性为

答：双极性(正负极性的)PWM波。

六、（10）如图7所示的变频器通用

电路结构，试说明各部分的作用和系

统对各部分的要求

1、整流电路：

答：整流电路:把交流电变成直流

电，采用三相桥式不可控整流电路，

功率因素高。

2、逆变电路：

答：逆变电路:把直流电变成交流电，采用GTR 的三相桥式逆变电路，前面有大电容器，是电压型逆变器，输出三相交流电U、V、W。

3．控制电路：

答：控制电路1:产生SPWM波，控制6 个GTR 按照三相电的要求规律导通。当电流检测电路检测到输出电流大于最大限制电流时，控制电路1 不输出SPWM 波，GTR 全部关断，起到了过电流保护的作用。

4．保护电路：

答：控制电路2:检测设备的温度是否在正常工作范围内，当温度超出正常工作范围，自动关断设备电源。

七、（10）图8所示的单结晶体管脉冲形成电路，在右边给出在图中画出各点波形。

答：同步电压经桥式全波整流再经并联稳压成梯形波，用此梯形波作为同步信号; 用梯形波给电容器充电，形成一个个锯齿波，当锯齿波电压达到单结晶体管的峰点电压时，单结晶体管进入负阻区，导通一次，电容器放电，输出一个尖脉冲; 当放电到达谷点电压VV 时，单结晶体管关断，电容器又重新开始充电。。。。

八、（10）图中是用IGBT构成的单相桥式逆变电路,试说明

1)图中的电路为何种逆变器？

答：电路是电压型变频器。

2)图中的逆变器电路为何种换流方式？答：是器件换相电路。