电力电子技术-西南大学2016年作业

第一批

单选题

题目说明:

（10.0分）1.IGBT属于（）控制型元件

A．A：电流

B．B：电压

C．C：电阻

D．D：频率

（10.0分）2.触发电路中的触发信号应具有（）

A．A：足够大的触发功率

B．B：足够小的触发功率

C．C：尽可能缓的前沿

D．D：尽可能窄的宽度

（10.0分）3.

对于单相交交变频电路如下图，在t1~t2时间段内，P组晶闸管变流装置与N组晶闸管变流装置的工作状态是（）

A．A：P组阻断，N组整流

B．B：P组阻断，N组逆变

C．C：N组阻断，P组整流

D．D：N组阻断，P组逆变

（10.0分）4.电流型逆变器中间直流环节贮能元件是()

A．A：电容

B．B：电感

C．C：蓄电池

D．D：电动机

（10.0分）5.单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角a的最大移相范围是（）

A．A：90°

B．B：120°

C．C：150°

D．D：180°

（10.0分）6.具有自关断能力的电力半导体器件称为()

A．A：全控型器件

B．B：半控型器件

C．C：不控型器件

D．D：触发型器件

（10.0分）7.IGBT是一个复合型的器件，它是（）

A．A：GTR驱动的MOSFET

B．B：MOSFET驱动的GTR

C．C：MOSFET驱动的晶闸管

D．D：MOSFET驱动的GTO

（10.0分）8.从晶闸管开始承受正向电压的到晶闸管导通时刻的电度角称为（）。

A．A：控制角

B．B：延迟角

C．C：滞后角

D．D：重叠角

（10.0分）9.将直流电能转换为交流电能供给负载的变流器是()

A．A：有源逆变器

B．B：A/D变换器

C．C：D/A变换器

D．D：无源逆变器

（10.0分）10.已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流（）

A．A：减小至维持电流以下

B．B：减小至擎住电流以下

C．C：减小至门极触发电流以下

D．D：减小至5A以下

（10.0分）11.降压斩波电路中，已知电源电压U

=16V，负载电压U o=12V，斩波

d

=（）

周期T=4ms，则开通时T

on

A．A：1ms

B．B：2ms

C．C：3ms

D．D：4ms

（10.0分）12.三相半波可控整流电路的自然换相点是（）

A．A：交流相电压的过零点

B．B：本相相电压与相邻相电压正半周的交点处

C．C：比三相不可控整流电路的自然换相点超前30o

D．D：比三相不可控整流电路的自然换相点滞后60o

（10.0分）13.单相桥式半控整流电路中，电阻性负载，流过每个晶闸管的有效电＝()

流I

T

A．A：1I

B．B：0.5I

C．C：(１/1.747)*I

D．D：1.747*I

主观填空题

题目说明:

（10.0分）14.过电压产生的原因()、()，可采取()、()和（）保护。

答：过电压分为外因过电压和内因过电压两类，过压的保护器件有：稳压二级管;压敏二级管;双向触发二级管;

（10.0分）15.设三相电源的相电压为U2，三相半波可控整流电路接电阻负载时，晶闸管可能承受的最大反向电压为电源线电压的峰值，即（），其承受的最大正向电压（）。

答：设三相电源的相电压为U2，三相半波可控整流电路接电阻负载时，晶闸管可能承受的最大反向电压为电源线电压的峰值，即（6U2），其承受的最大正向电压

（2U2）。

（10.0分）16.晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的外形有（）与（）。

答：晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的外形有（螺栓型）与（平板型）。

（10.0分）17.

在下图中，（）和（）构成降压斩波电路使直流电动机电动运行，工作于第1象限；（）和（）构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变成为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于（）象限。

答：在下图中，（V1）和（VD1）构成降压斩波电路使直流电动机电动运行，工作于第1象限；（V2）和（VD2）构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变成为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于（第2）象限。

（10.0分）18.在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角（）时，输出电压波形出现负值，因而常加续流二极管。

答:在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角（大于300）时，输出电压波形出现负值，因而常加续流二极管。

（10.0分）19.逆变电路的负载如果接到电源，则称为（）逆变，如果接到负载，则称为（）逆变。

答：逆变电路的负载如果接到电源，则称为（有源）逆变，如果接到负载，则称为（无源）逆变。

（10.0分）20.

晶闸管的断态不重复峰值电压U DSM与转折电压U BO在数值大小上应为U DSM U BO

答：晶闸管的断态不重复峰值电压U DSM与转折电压U BO在数值大小上应为UDSM ＜UBO

（10.0分）21.

请在正确的空格内标出下面元件的简称：电力晶体管（）；可关断晶闸管（）；

功率场效应晶体管（）；绝缘栅双极型晶体管（）；IGBT是（）和（）的复合管。

答：电力晶体管 GTR ；可关断晶闸管GTO ；功率场效应晶体 MOSFET ；

绝缘栅双极型晶体管 IGBT ；IGBT是 MOSFET 和 GTR 的复合管。（10.0分）22.

当晶闸管加上正向阳极电压后，门极加上适当的（）电压，使晶闸管导通的过程，称为触发。

答：当晶闸管加上正向阳极电压后，门极加上适当的（正向）电压，使晶闸管导通的过程，称为触发。

（10.0分）23.电子技术包括（）和电力电子技术两大分支，通常所说的模拟电子技术和数字电子技术就属于前者。

答：电子技术包括（信息电子技术）和电力电子技术两大分支，通常所说的模拟电子技术和数字电子技术就属于前者。

（10.0分）24.

在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角（）时，输出电压波形出现负值，因而常加续流二极管。

答：在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角（大于３００）时，输出电压波形出现负值，因而常加续流二极管。

（10.0分）25.

单相交流调压电路阻感负载，设负载阻抗角为φ，则触发角α的移相范围应为（）

答：单相交流调压电路阻感负载，设负载阻抗角为φ，则触发角α的移相范围应为（φ＜а＜1800）

（10.0分）26.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为（），而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为（）。

答：在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为（通态损耗），而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为（开关损耗）。

论述题

题目说明:

（10.0分）27.

单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，试求：（1）整流输出平均电压U d、电流I d；（2）考虑2倍安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流；（3）变压器二次电流有效值I2。

答：１、

２、

３、

（10.0分）28.

图中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。

（10.0分）29.换流重叠角的产生给逆变电路带来哪些不利影响？

解：由于变压器漏感和线路电感等因素的影响，晶闸管的换流（换相）不能瞬时完成，均需一定的时间即换相重叠角γ所对应的时间。如果逆变角β<γ，将使换相不能完成，造成逆变失败。

（10.0分）30.

简述晶闸管导通的条件与关断条件。

答:使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者UAK >0且UGK>0；维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。

第二批

单选题

题目说明:

（10.0分）1.三相全控桥式整流电路带大电感负载时，控制角α的有效移相范围是（）。

A．A：0°-90°

B．B：30°-120°

C．C：60°-150°

D．D：90°-150°

（10.0分）2.功率晶体管的安全工作区由以下4条曲线限定：集电极-发射极允许最高击穿电压，集电极最大允许直流功率线，集电极最大允许电流线和（）。

A．A：基极最大允许直流功率线

B．B：基极最大允许电压线

C．C：临界饱和线

D．D：二次击穿功率线

（10.0分）3.三相半波可控整流电路的自然换相点是()。

A．A：交流相电压的过零点

B．B：本相相电压与相邻相电压正半周的交点处

C．C：比三相不控整流电路的自然换相点超前30°

D．D：比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°

（10.0分）4.直流斩波电路是一种（）变换电路。

A．A：AC/AC

B．B：DC/AC

C．C：DC/DC

D．D：AC/DC

（10.0分）5.若晶闸管电流有效值是157A，则其额定电流为（）

A．A：157A

B．B：100A

D．D：246.5A

（10.0分）6.已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流（）。

A．A：减小至维持电流以下

B．B：减小至擎住电流以下

C．C：减小至门极触发电流以下

D．D：减小至5A以下

（10.0分）7.在晶闸管应用电路中，为了防止误触发，应使干扰信号的幅值限制在（）

A．A：可靠触发区

B．B：不可靠触发区

C．C：安全工作区

D．D：不触发区

（10.0分）8.降压斩波电路中，已知电源电压U

=16V，负载电压U o=12V，斩波周

d

=（）。

期T=4ms，则开通时T

on

A．A：1ms

B．B：2ms

C．C：3ms

D．D：4ms

（10.0分）9.下列全控器件中，属于电流控制型的器件是（）。

A．A：P-MOSFET

C．C：GTR

D．D：IGBT

（10.0分）10.接有续流二极管的单相半控桥式变流电路可运行的工作象限是()

A．A：第二象限

B．B：第三象限

C．C：第四象限

D．D：第一象限

（10.0分）11.逆变电路是一种（）变换电路。

A．A：AC/AC

B．B：DC/AC

C．C：DC/DC

D．D：AC/DC

（10.0分）12.三相桥式全控整流电路，电阻性负载时的移相范围为（）。

A．A：0～180

B．B：0～150

C．C：0～120

D．D：0～90

（10.0分）13.电阻性负载三相半波可控整流电路，相电压的有效值为U2，当控制角α≤30°时，整流输出电压平均值等于()

A．A：1.17U2cosα

B．B：1.17U2sinα

C．C：1.41U2cosα

D．D：1.41U2sinα

（10.0分）14.一般认为交交变频输出的上限频率（）。

A．A：与电网有相同的频率

B．B：高于电网频率

C．C：可达电网频率的80%

D．D：约为电网频率的1/2~1/3

判断题

题目说明:

（10.0分）15.晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。

正确

错误

（10.0分）16.并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。

正确

错误

（10.0分）17.有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。

正确

错误

（10.0分）18.三相半波可控整流电路中，电路输出电压波形的脉动频率为300Hz。

正确

错误

（10.0分）19.变频调速是改变电动机内旋转磁场的速度达到改变转速的目的。

正确

错误

（10.0分）20.三相半波可控整流电路，不需要用大于60o小于120o的宽脉冲触发，也不需要相隔60o的双脉冲触发，只用符合要求的相隔120o的三组脉冲触发就能正常工作

正确

错误

（10.0分）21.在电路中接入单结晶体管时，若把b1、b2接反了，就会烧坏管子。

正确

错误

（10.0分）22.双向晶闸管额定电流的定义，与普通晶闸管的定义相同。

正确

错误

（10.0分）23.逆变角太大会造成逆变失败。（）

正确

错误

（10.0分）24.在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，另一组工作在逆变状态。

正确

错误

（10.0分）25.在触发电路中采用脉冲变压器可保障人员和设备的安全。

正确

错误

（10.0分）26.在单相全控桥整流电路中，晶闸管的额定电压应取U2。

正确

错误

（10.0分）27.给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。

正确

错误

（10.0分）28.

变流装置其功率因数的高低与电路负载阻抗的性质，无直接关系。

正确

错误

（10.0分）29.在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路出故障时会出现失控现象。

正确

错误

论述题 题目说明:

（10.0分）30.

三相半波可控整流电路，U 2=100V ，带电阻电感负载，R =5Ω，L 值极大，当a =60°时，要求：

② 画出u d 、i d 和i VT1的波形； ②计算U d 、I d 、I dT 和I VT 。

解：①u d 、i d 和i VT1的波形如下图：

ωt

i u

②U d 、I d 、I dT 和I VT 分别如下

U d ＝1.17U 2cos α＝1.17×100×cos60°＝58.5（V ）

I d ＝U d ∕R ＝58.5∕5＝11.7（A ） I dVT ＝I d ∕3＝11.7∕3＝3.9（A ） I VT ＝I d ∕3＝6.755（A ）

（10.0分）31.

单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？

答：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有2k （k=1、2、3…）次谐波，其中幅

值最大的是2次谐波。变压器二次侧电流中含有2k ＋1（k ＝1、2、3……）次即奇次谐波，其中主要的有3次、5次谐波。

（10.0分）32.单相电压型逆变电路中，电阻性负载和电感性负载对输出电压、电流有何影响？电路结构有哪些变化？

答：电阻性负载时，输出电压和输出电流同相位，波形相似，均为正负矩形波。 电感性负载时，输出电压为正负矩形波，输出电流近似为正弦波，相位滞后于输出电压，滞后的角度取决于负载中电感的大小。

（10.0分）33.电压型逆变电路的主要特点是什么？

答：电压型逆变电路是指由电压型直流电源供电的逆变电路。它的直流侧为电压源,或并联有大电容,相当于电压源，直流侧电压基本无脉动,直流回路呈现低阻抗。电压型逆变电路主要应用于各种直流电源。 电压型逆变电路特点

(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动； (2)输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同；

(3)阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。 电压型逆变电路种类 1、单相电压型逆变电路

（1）单相半桥电压型逆变电路 优点：简单，使用器件少

缺点：交流电压幅值Ud/2，直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡

（2）单相全桥电压型逆变电路，由两个半桥电路的组合，是单相逆变电路中应用最多的。

（3）带中心抽头变压器的逆变电路 2、三相电压型逆变电路 三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路，应用最广的是三相桥式逆变电路。 （10.0分）34.

在下图所示的升压斩波电路中，已知E=50V ，L 值和C 值极大，R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs ，t on =25μs 时，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。

解：输出电压平均值为：

U o =

E t T

off

=

50254040?-=133.3(V) 输出电流平均值为：

I o =

R U o =20

3.133=6.667(A) （10.0分）35.

简述图所示升压斩波电路的基本工作原理。

答：假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压为恒值Uo。设V处于通态的时间为ton，此阶段电感L 上积蓄的能量为on1tEI。当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为toff，则在此期间电感L释放的能量为(Uo-E)I1Toff。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，

即:EI1Ton=(Uo-E)I1Toff化简得：Uo=TE/Toff式中的T/Toff大于等于1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路

第三批

判断题

题目说明:

（10.0分）1.增大晶闸管整流装置的控制角α，输出直流电压的平均值会增大。

正确错误

（10.0分）2.两只反并联的50A的普通晶闸管可以用一只额定电流为100A的双向晶闸管来替代

正确错误

（10.0分）3.绝缘栅双极型晶体管具有电力场效应晶体管和电力晶体管的优点。

正确

错误

（10.0分）4.并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。

正确错误

（10.0分）5.应急电源中将直流电变为交流电供灯照明，其电路中发生的“逆变”称有源逆变。

正确错误

（10.0分）6.快速熔断器必须与其它过电流保护措施同时使用。

正确错误

（10.0分）7.普通晶闸管内部有两个PN结

正确错误

（10.0分）8.对低电压大电流的负载供电，应该用带平衡电抗器的双反星型可控整流装置。

正确错误

（10.0分）9.三相桥式半控整流电路，带大电感性负载，有续流二极管时，当电路出故障时会发生失控现象。

正确

错误

（10.0分）10.三相半波可控整流电路，不需要用大于60小于120的宽脉冲触发，也不需要相隔60的双脉冲触发，只用符合要求的相隔120的三组脉冲触发就能正常工作。

正确

错误

（10.0分）11.大功率晶体管的放大倍数β都比较低。

正确

错误

（10.0分）12.并联与串联谐振式逆变器属于负载换流方式，无需专门换流关断电路。

正确

错误

（10.0分）13.晶闸管装置的容量愈大，对电网的影响就愈小。

正确

错误

（10.0分）14.只要控制角α＞90°，变流器就可以实现逆变。

正确

错误

主观填空题

题目说明:

（10.0分）15.设三相电源的相电压为U2，三相半波可控整流电路接电阻负载时，晶闸管可能承受的最大反向电压为电源线电压的峰值，即，其承受的最大正向电压为。

答：设三相电源的相电压为U2，三相半波可控整流电路接电阻负载时，晶闸管可能承受的最大反向电压为电源线电压的峰值，即，其承受的最大正向电压为。

（10.0分）16.在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角时，输出电压波形出现负值，因而常加续流二极管。

答：在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角大于300时，输出电压波形出现负值，因而常加续流二极管。

（10.0分）17.三相桥式全控变流器处于整流状态时，控制角α____90°，当工作于逆变状态时，控制角α____90°

答：三相桥式全控变流器处于整流状态时，控制角α_＜_90°，当工作于逆变状态时，控制角α_＞__90°。

（10.0分）18.晶闸管在环境温度为40度和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过最大正弦半波电流的平均值称为晶闸管的通态平均电流。按标

准取其整数则为晶闸管____电流。可见，晶闸管允许流过的电流主要取决于元件的

_____。

答：晶闸管在环境温度为40度和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温

时所允许流过最大正弦半波电流的平均值称为晶闸管的通态平均电流。按标准取

其整数则为晶闸管额定电流电流。可见，晶闸管允许流过的电流主要取决于元件

的发热效应_。

（10.0分）19.单相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态，在逆变角β期间，处

于换相进行关断的晶闸管承受的电压是（）

答：单相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态，在逆变角β期间，处于换相进

行关断的晶闸管承受的电压是反向电压

（10.0分）20.在GTR、GTO、IGBT与MOSFET中，开关速度最快的是_________，

单管输出功率最大的是_____________，应用最为广泛的是___________。

答：在GTR、GTO、IGBT与MOSFET中，开关速度最快的是_MOSFET________，

单管输出功率最大的是____GTO_________，应用最为广泛的是__IGBT_________。

（10.0分）21.三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个开关

管间进行，称为_______°导电型

答：三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个开关管间进行，

称为_180______°导电型

（10.0分）22.

如下图，指出单相半桥电压型逆变电路工作过程中各时间段电流流经的通路(用V1,VD1,V2,VD2表示)。

（1）(1)t0~t1时间段内，电流的通路为________；(2)t1~t2时间段内，电流的通路为_______；(3)t2~t3时间段内，电流的通路为_______；(4)t3~t4时间段内，电

流的通路为_______；(5)t4~t5时间段内，电流的通路为_______;

答：(1) 0~t1时间段内，电流的通路为_VD1_______；