电力电子复习题 (第五版)

一、 填空题(25分)

.同一晶闸管，维持电流I H 与擎住电流I L 的数值大小上有I L > I H 。

1． 功率集成电路PIC 分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是智能功率集成电路。

2． 晶闸管断态不重复电压U DSN 与转折电压U BO 数值大小上应为，U DSM < U BO 。

3． 电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm 等于2U 2，设U 2为相电压有效值。

4． 三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差180°。

5． 对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使输出电压平均值降低。

6． 晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R 是均压措施。

7． 三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有Y 、Δ二种方式。

8． 抑制过电压的方法之一是用RC 吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。 10．180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在同一桥臂的上、下二个开关元件之间进行。

11．改变SPWM 逆变器中的调制比，可以改变输出电压基波的幅值。

12．为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是平台。

13．恒流驱动电路中抗饱和电路的主要作用是减小存储时间。

14．功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用快速恢复型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。

15.晶闸管是三端器件，三个引出电极分别为：阳极、阴极和门极。

22.处于阻断状态的晶闸管，只有在阳极承受正向电压，且门级有触发电流时，才能使其开通。

23.晶闸管额定通态平均电流I VEAR 是在规定条件下定义的，条件要求环境温度为40℃。

24.在晶闸管单相半波可控整流电路中，从晶闸管开始承受正向电压算起，到触发脉冲到来时刻为止，这段时间的电角度称为触发角。

25.在电感性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为2.452U 。

26.三相全控桥的共阴极组要求触发脉冲以120°为间隔，依次在电源电压的正半周触发共阴极组的各晶闸管。

27.在输入相同幅度的交流电压和相同控制角的条件下，三相可控整流电路比单相可控整流电路可获得较高的输出电压。

28.有源逆变器是将直流电能转换为交流电能馈送回电网的逆变电路。

29.逆变器可分为无源逆变器和有源逆变器两大类。

30.有源逆变产生的条件之一是：变流电路输出的直流平均电压U d 的极性必须保证与直流电源电势E d 的极性成反极性相连，且满足|U d |<|E d |。

31.三相桥式全控变流电路的同步相控触发电路，分为垂直控制和横向控制二种方式。

32.SPWM 有两种调制方式：单极性和双极性调制。

33.斩波器的时间比控制方式分为定宽调频、定频调宽、混合调宽三种方式。

34.载波比(又称频率比)K 是PWM 主要参数。设正弦调制波的频率为f r ，三角波的频率为f c ，则载波比表达式为K=r c f /f 。

35.DC/DC 变换的两种主要形式为逆变整流型和斩波电路控制型。

1. 处于阻断状态的晶闸管，只有在阳极加正向电压，且在门极加正向触发电压时，才能使其开通。

2. 造成在不加门极触发控制信号，即能使晶闸管从阻断状态转为导通状态的非正常转折有二种因素。一是阳极的电压上升率du/dt 太快，二是阳极电压过高。

3. 功率集成电路PIC 分为二大类，一类是智能功率集成电路，另一类是高压集成电路。

4. 单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角a 大于不导电角δ时，晶闸管的导通角?=π-α-δ。

5.将直流电能转换为交流电能又馈送回交流电网的逆变电路称为有源逆变器。

6.确定最小逆变角βmin 要考虑的三个因素是晶闸管关断时间t af 所对应的电角度δ，安全裕量角?0和换向重叠角γ。

7. 三相全控桥式有源逆变电路，每个晶闸管导通角1200，每隔60°产生一次换相。

8. RC 电路可用作直流侧的过电压保护元件。

9. 金属氧化物非线性压敏电阻可作为过电压保护元件。

10. 晶闸管变流器主电路要求角发电路的触发脉冲应具有一定的宽度，且前沿尽可能陡。

11. 电流型逆变器中间直流环节以电感贮能。

12. 电流源型逆变器的输出电流波形为矩形波。

13. 在PWM 斩波器中，电压比较器两个输入端信号分别是三角波信号和直流信号。

14. 在升压斩波电路中，已知电源电压U d =16V,导通比3

1 Kv ,则负载电压U 0=24V 。 15. 功率晶体管的驱动电路，一般有恒流驱动电路和比例驱动电种型。

二、 单项选择题（10分）

在每小题烈出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

16.已经导通了的晶闸管可被关断的条件是流过晶闸管的电流（ ① ）

①减小至维持电流I H 以下 ②减小至擎住电流I L 以下

③减小至门极触发电流I G 以下 ④减小至5A 以下

17.功率晶体管的安全工作区由以下四条曲线限定:集电极-发射级允许最高击穿电压线,集电极最大允许直流功率线,集电极最大允许电流线和( ④ )

①基极最大允许直流功率线 ②基极最大允许电压线

③临界饱和线 ④二次击穿触发功率线

18.对于同一晶闸管,维持电流I H 与擎住电流I L 的关系是( ② )

①I H ≈(2~4)I L ②I L ≈(2~4) I H ③I H =I L ④I H ≥I L

19.可关断晶闸管，（GTO ）的电流关断增益βaff 的定义式为（ ① ） ① min G A I I - ②A

G I I min - ③

A G I I -m i n ④min G A I I - 20. 单相半波可控整流电路中，晶闸管可能承受的反向峰值电压为（ ② ）

①U 2 ②22U ③222U ④26U

21. 单相半控桥式整流电阻性负载电路中，在负载两端并联一个续流二极管的目的是（ ④ ）

①90° ②120° ③ 150° ④180°

22. 单相半控桥电感性负载电路中，在负载两端并联一个续流二极管的目的是（ ④ ）

①增加晶闸管的导电能力 ②抑制温漂

③增加输出电压稳定性 ④防止失控现象的产生

23. 电阻性负载二相半波可控整流电路，控制角a 的范围是（ ④ ）

①30°~150° ②0°~120° ③15°~125° ④0°~150°

24. 三相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态，处于关断状态的晶闸管承受的的反向电压

的期间角为（ ④ ）

①120° ②120°—β ③180°—β ④β

25. 在三相全控式变流电路直流电动机托动系统中，当a> 时，网侧功率因数为

（ ① ）

①0cos ? ③0cos =? ④?cos 正负不定

26. 三相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态，输出电压平均值U d 的表达式是（ ① ） ①U d =- 2.34U 2cos β ②U d =1.17U 2cos β

③U d = 2.34U 2cos β ④U d =-0.9U 2cos β

27.可在第二象限工作交流电路是（ ③ ）

①单相全控桥 ②单相半控桥

③单相反并联(双重)全控桥④三相半波可控变流电路

28. 在高压直流输电系统中,变流器1和变流器2中间的直流环节起着功率传输作用,控制率流向的方法是( ④)

①调节变流1侧变压器②调节变流器2侧变压器

③同时调节两侧变压器

④调节变流器1和变流器2的U d1、U d2的极性和大小

29. 若减小SPWM逆变器输出电压基波幅值，可采用的控制方法是（③）

①减小三角波频率②减小三角波幅度

③减小输入正弦控制电压幅值④减小输入正弦控制电压频率

30. SPWM逆变器有两种调制方式：双极性和（①）

①单极性②多极性

③三极性④四极性

31. 以下各种过流保护方法，动作速度排在第二位的是（③）

①快速熔断器过流保护②过流继电器保护

③快速开关过流保护④反馈控制过流保护

32. 三相桥式全控变流电路的同步相控触发电路，分为垂直控制和（②）

①时间比控制②横向控制③定频调宽④瞬时值控制

33. 对于移相控制电路，为了限制最小移相控制角和设置移相范围，可在输入控制信号的输入控制信号的输入端再叠加一个（②）

①交流电压②偏移电压③同步信号④触发信号

34. KC04型集成触发电路的引脚1和15输出的触发脉冲是两个相位互差180°（②）

①负脉冲②正脉冲③双脉冲④尖峰脉冲

35. 电流源型逆变器，在每一个周期的0~600期间，晶闸管T6，T1导通，输出电流为i a=+I d ,

i b=-I-d, i c=0,则在2400~3000期间（③）

①i a=-I d , i b=I d, i c=0, ②i a=I d , i b=0, i c=- I d,

③i a=-I d , i b=0, i c=+I d, ④i a= 0 i b=-L d , i c=+I d,

36.定宽调频控制方式中，导通比K t的改变会导致改变斩波器的（①）

①输出电压频率②输出电压最大值③电源电压④输出电流幅值

37. 降压斩波电路中，已知电源电压U d=16V,负载电压U0=12V,斩波周期T=4ms，则开通时间T ab=（③）

①1ms ②2ms ③3ms ④4ms

38. 恒流驱动电路中，加速电容C 的作用是（ ① ）

①加快功率晶体管开通 ②延缓功率晶体管关断

③加深功率晶体管的饱和深度 ④保护器件

39. 恒流驱动电路中截上反偏驱动电路的主要作用是（ ① ）

①加速功率管关断 ②加速功率晶体管开通

③过电流保护 ④减小延迟时间

40. 为限制功率晶体管的饱和深度，减小存储时间，恒流驱动电路经常采用（ ② ） ① dt du 抑制电路 ②抗饱和电路 ③dt

di 抑制电路 ④吸收电路

15．功率晶体管GTR 从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为（ ② ）

①一次击穿 ②二次击穿 ③临界饱和 ④反向截止

16．逆导晶闸管是将大功率二极管与何种器件集成在一个管芯上而成( ① )

①大功率三极管 ②逆阻型晶闸管 ③双向晶闸管 ④可关断晶闸管

17．在晶闸管应用电路中，为了防止误触发应将幅值限制在不触发区内的信号是（ ①）

①干扰信号 ②触发电压信号 ③触发电流信号 ④干扰信号和触发信号

18．当晶闸管随反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在（② ）

①导通状态 ②关断状态 ③饱和状态 ④不定

19．单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是（ ④）

①90° ②120° ③150° ④180°

20．单相全控桥大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为（ ② ） ①2U 2

2 ②2U 2 ③2U 22 ④2U 6 21．单相全控桥电阻性负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为（ ③） ①2U 2 ②2U 22 ③2U 2

2 ④2U 6 22．单相全控桥式整流大电感负载电路中，控制角α的移相范围是（① ）

①0°~90° ②0°~180° ③90°~180° ④180°~360°

23．单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ

＝（ ③）

① π-α ②π+α ③π-δ-α ④π+δ-α

24.对于三相半波可控整流电路，换相重叠角与哪几个参数有关（① ）

① α、负载电流I d 以及变压器漏抗X c ②α以及负载电流I d

③α和U 2 ④α、U 2以及变压器漏抗X c

25．三相半波可控整流电路的自然换相点是（② ）

① 交流相电压的过零点

② 本相相电压与相邻电压正半周的交点处

② 比三相不控整流电路的自然换相点超前30°

③ 比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°

26．可在第一和第四象限工作的变流电路是（① ）

① 三相半波可控变流电路

②单相半控桥

③接有续流二极管的三相半控桥

④ 接有续流二极管的单相半波可控变流电路

27．快速熔断器可以用于过电流保护的电力电子器件是（ ④）

① 功率晶体管 ②IGBT ③功率MOSFET ④晶闸管

28．若增大SPWM 逆变器的输出电压基波频率，可采用控制方法是（ ③）

① 增大三角波幅度 ②增大三角波频率

③增大正弦调制波频率 ④增大正弦调制波幅度

29．采用多重化电压源型逆变器的目的，主要是为（③ ）

① 减小输出幅值 ②增大输出幅值

③减小输出谐波 ④减小输出功率

30．电流源型逆器中间直流环节贮能元件是（ ②）。

① 电容 ②电感 ③蓄电池 ④电动机

一、单项选择题(本大题共20小题，每小题1分，共20分)

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括

号内。错选、多选或未选均无分。

1.晶闸管的伏安特性是指( B )

A.阳极电压与门极电流的关系

B.门极电压与门极电流的关系

C.阳极电压与阳极电流的关系

D.门极电压与阳极电流的关系

2.晶闸管电流的波形系数定义为( A ) A.VAR V f I I K = B.V

VAR f I I K = C.K f =I VAR ·I V D.K f =I VAR -I V

3.取断态重复峰值电压和反向重复峰值电压中较小的一个，并规化为标准电压等级后，定为该晶闸管的( D )

A.转折电压

B.反向击穿电压

C.阈值电压

D.额定电压

4.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.半控型器件

C.不控型器件

D.触发型器件

5.单相半控桥式整流电路带纯电阻性负载时，晶闸管承受正向电压的最大值为( B ) A.2U 221

B.2U 2

C.2U 22

D.2U 6 6.在三相桥式不控整流电路中，整流输出电压的平均值为( A ) A.

22U 34.2U 63≈π或 B.22U 17.1U 263≈π或 C.22U 56.1U 62≈π或 D.22U 78.0U 6≈π

或 7.在大电感负载三相全控桥中，当α>60°时，在过了自然换相点之后和下一个晶闸管被触发之前，整流输出u d 为负值，交流电源接受回馈的能量，电感( A )

A.释放储能

B.既不释放能量也不储能

C.吸收能量

D.以储能为主

8.将直流电能转换为交流电能供给负载的变流器是( C )

A.有源逆变器

B.A/D 变换器

C.D/A 变换器

D.无源逆变器

9.全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统中，当降下重物时，U d 与E d 的比值为( A ) A.1E U d d > B.1E U d d < C.1E U d d = D.0E U d

d =

10.三相全控桥式有源逆变电路，晶闸管电流的有效值I V1为( B ) A.d I 31 B.d I 3

1 C.d I 3

2 D.I d

11.三相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态的条件是( D ) A.3π=

α B.2π<α C.4π=α D.2

π>α 12.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( D )

A.第二象限

B.第三象限

C.第四象限

D.第一象限

13.可以用过电流继电器作为过电流保护的电力电子器件是( D )

A.功率晶体管GTR

B.IGBT

C.功率MOSFET

D.晶闸管

14.触发电路中的触发信号应具有（ D ）

A.足够大的触发功率

B.足够小的触发功率

C.尽可能缓的前沿

D.尽可能窄的宽度

15.垂直控制原理触发系统，单脉冲触发方式，脉冲宽度应为( )

A.0°

B.0°

C.60°

D.90°

16.180°导电型电压型三相桥式逆变电路，其换相是在如下哪种情形的上、下二个开关之间进行( A )

A.同一相

B.不同相

C.固定相

D.不确定相

17.降压斩波电路中，已知电源电压U d =16V ，导通比4

3K t =，则负载电压U 0=( B ) A.64V B.12V

C.21V

D.4V

18.对于功率晶体管的基极驱动电路，驱动电流的后沿应是一个较大的负电流，以利于功率晶体管的( C )

A.导通

B.寿命

C.关断

D.饱和

19.驱动电路是电力电子器件主电路与哪种电路之间的接口( C )

A.缓冲电路

B.保护电路

C.控制电路

D.滤波电路

20.功率晶体管的驱动电路一般有两种类型，即恒流驱动和( C )

A.变流驱动

B.变压驱动

C.比例驱动

D.补偿驱动

三简答题（25分）

1、有源逆变的条件、以及失败的原因

答：产生条件：

1）外部条件：一定要有直流电源，其极性必须和晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平均电压。

2）内部条件：要求晶闸管的控制角a>90度，使Ud为负值。

失败原因：

1）触发电路不可靠，不能适时、准确的给各晶闸管分配脉冲

2）晶闸管发生故障，在应该阻断期间，器件失去阻断能力，在应该导通期间，器件失去导通能力

3）在逆变工作时，交流电源发生缺相或突然消失

4）换相的裕量角不足

2、电压型逆变电路和电流型逆变电路的特点、区别

答：电压型逆变：

1）直流侧为电压源2）逆变输出电压波形为矩形波3）逆变桥都并联了反馈二极管。

电流型逆变：

1)直流侧为电流源2）逆变输出的电流波形为矩形波3）逆变桥不用反馈二极管。

3、PWM控制方式基本原理

答：PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。在采样控制理论中有一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理

以正弦PWM控制为例。把正弦半波分成N等份，就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。

四计算题

1、单相桥控整流电路（画波形，求输出电压，电流平均值）47页3-3/5/14

2、三相全控整流电路（阻感）（求输出电压，电流平均值，晶闸管电压）95页3-13

3、斩波电路（判断是什么类型的斩波电路，求输出电压）138页5-2/5