交流-交流变流电路
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新能源汽车理论知识专升本模拟练习题+答案
新能源汽车理论知识模拟练习题+答案一、单选题（共90题，每题1分，共90分）1、在交流-交流变流电路中，不改变（）的电路称为交流电力控制电路。
A、频率B、电压C、电流D、电路的通断正确答案：A2、电容器组的型号为：SCMF40050，该电容器型号含义是（）。
A、额定电压为B、额定容量为C、额定容量为D、额定电压为E、额定容量为F、额定容量为G、额定电压为H、额定电压为正确答案：D3、在车辆“READY”时测量新能源汽车低压蓄电池的电压，这时所测的电压值为（）的电压。
A、高压保险盒输出B、车载充电机输出C、电机控制器输出D、DC/DE、输出正确答案：D4、热敏电阻根据温度特性分为 PTC 和 NTC，PTC 热敏电阻标称零功率电阻值是在（）℃ 时的零功率电阻值。
A、25B、15C、30D、20正确答案：A5、α为（）度时，三相半波可控整流电路，电阻性负载输出的电压波形，处于连续和断续的临界状态。
A、0B、120C、60D、30正确答案：D6、（）能够使电流通过的部分在正常工作状态下不带电，但在基本绝缘失效的情况下，可能成为带电部分。
A、高压母线B、可导电部分C、维修开关D、绝缘部分正确答案：B7、磁性物质能被外磁场强烈磁化，但磁化作用不会无限地增强，即磁性物质在磁化过程中，当磁场强度 H 达到一定值后，其磁感应强度 B 不再随 H 增加而增加，这是由于磁性物质存在（）。
A、磁滞性B、高导磁性C、磁伸缩性D、磁饱和性正确答案：D8、使用电缆和连接器将电动汽车接入电网（电源）的方法有（）种。
A、1B、2C、4D、3正确答案：D9、测量直流电压时，如果不知道被测电压范围，则将数字万用表功能/量程开关置于 DC档（）。
A、1000VB、最大量程，并逐渐降低C、最小量程，并逐渐升高D、任何位置，并随意改变正确答案：B10、电动汽车用驱动电机系统堵塞与渗漏型故障模式不包括（）。
A、漏水B、堵塞C、破裂D、渗水正确答案：C11、蓄电池内部短路是蓄电池内部正极与（）之间发生的短路。
交流-交流变换电路
• 过载能力强 • 效率高输出波形好 • 但输出频率低 • 使用功率器件多 • 输入无功功率大
• 高次谐波对电网影响 大
• 结构简单 • 输出频率变化范围大 • 功率因数高 • 谐波易于消除
• 可使用各种新型大功 率器件
变频器
卢先胜 2009.1.1
变频器是： • 将商用交流电源通过整流回路变换成直流， • 将变换后的直流经过逆变回路变换成电压、频率可调节的交流电， • 利用交流三相异步电动机的转速与频率成正比的特点，通过改变电源的频率和幅度以达到改变
图7-4 过零触发调节周波电压的波形
调功器的输出功率
P
nT TC
Pn
调功器输出电压有效值 U
nT TC U n
设定周期Tc内导通的周波数为n，每个周
波的周期为T
22
2、交流电力电子开关
把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替电路中的机械开关 ，起接通和断开电路的作用。
■优点：响应速度快，没有触点，寿命长，可以频繁控制通 断。
三相交流调压电路与三相负载之间有多种联 接方式，其中以三相Y接调压方式最为普遍。
Y0型
1、负载Y形连接带中性线的三相交流调压电路
VT1 U
VT3 V
VT5 W
N
RU
VT4 iU RV
VT6 iV RW
VT2 iW iN
VT1
4
RU
U
1
VT26
RV
V
3
W
VT3
2
RW
5
N
图54-1-47
它由3个单相晶闸管交流调压器组合而成，其公 共点为三相调压器中线，每一相可以作为一个单 相调压器单独分析，其工作原理和波形与单相交 流调压相同。
电力电子技术第6章 交流交流变流电路
~u
VT1
uo
R
（a） 电阻负载单相交流调压电路 u1 O uo O i
o
α
π +α
t
VT1
VT2
t
u
O
V T
t
t O School of Electronics Science and Technology 7/57 （b）电阻负载单相交流调压工作波形
6.1.1 单相交流调压电路
每个晶闸管均在对应的交流电压 过零点关断，晶闸管的控制触发 角为α，导通角为θ = π-α。负载电 压波形是电源电压波形的一部分， 负载电流（也即电源电流）和负 载电压的波形相同，晶闸管也只 在两个晶闸管均关断时才承受电 压。 定量分析：由此可知，当晶闸管 的控制触发角为α时，负载两端的
ui 0 uo 0
t
t
图6-1 （c）斩控式交流调压方案 6/57
School of Electronics Science and Technology
6.1.1 单相交流调压电路
1 相控式交流调压电路
VT2
相控式交流调压电路的工作情 况和负载性质有很大的关系， 下面就电阻性负载和电感性负 载分别讨论。 （1）电阻性负载 单相相控式 交流调压电路电阻性负载电路 图如图所示，加在该电路输入 端的电源为正弦交流电。在交 流电源的正负半周分别在ωt =α 和ωt =π +α 时刻触发晶闸管VT1 和VT2，从而得到负载两端的电 压、电流以及VT两端电压波形 如图所示。
■直接方式
◆交流电力控制电路：只改变电压、电流或对电路的通 断进行控制，而不改变频率的电路。
◆交流调压电路：在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调节输 出电压有效值的电路。 ◆交流调功电路：以交流电周期为单位控制晶闸管的通断，改变通态周期数 和断态周期数的比，调节输出功率平均值的电路。 ◆交流电力电子开关：串入电路中根据需要接通或断开电路的晶闸管。
第6章 交流—交流变换电路
13
6.5.1 单相相控交-交变频电路
◆基本原理 当正组变流器工作时，晶闸管触发角 p =0，平均电压Ud最大。随着的 p增大，Ud 值减小，当 p π 2 时，Ud=0。半周内平均输出电压如图6-17所示，为一正弦波。由
于整流电压波形上部包围的面积比下部面积大，总的功率为正，从电源供向负载，
组相控整流电路反并联构成，如图6-17
所示，将其中一组整流器称为正组变流 器P，另外一组称为反组变流器N。如果
正组变流器工作，反组变流器被封锁，
负载端得到输出电压为上正、下负；如 果反组变流器工作，正组变流器被封锁 ，则负载端得到输出电压为上负、下正 。
6-17 相控单相交-交变频电路阻感负载时的输出波形
14
6.5.1 单相相控交-交变频电路
◆基本原理 反组变流器的工作原理类似。 由此得出结论，正弦波交-交变频电路是由两组反并联的可控整流器组成，运行
中正、反两组变流器的α角要不断加以调制，使输出电压平均值为正弦波；同时，
正、反两组变流器也需按规定频率不停地进行切换，以输出可变频率交流。 正、反两组整流器切换时，不能简单地将原来工作的整流器封锁，同时将原来封 锁的整流器立即开通。因为己开通的晶闸管并不能在触发脉冲消失的那一瞬间立即 被关断，必须等待晶闸管承受反压时才能关断。如果两组整流器切换时触发脉冲的 封锁和开放同时进行，原先导通的整流器不能立即关断，而原来封锁的整流器己经 开通，于是出现两组整流器同时导通的现象，将会产生很大的短路电流，使晶闸管 损坏。为了防止在负载电流反向时产生环流，将原来工作的整流器封锁后，必须留 有一定死区时间，再开通另一组整流器。这种两组整流器任何时刻只有一组工作， 在两组之间不存在环流，称为无环流控制方式。
第5讲 ACAC电路
Z 2U 1
=0
/(° )
120
160 180
单相交流调压电路为参变量时I VTN和关系曲线
第六讲 交流-交流变换电路 11
相控式单相交流调压电路
阻感负载
窄脉冲触发（0<< 时） VT1持续导通时，VT2不通; VT1关断 后，ug2消失，VT2仍不通。 输出电压不对称，含直流分量 宽脉冲触发（0<< 时） 实际上VT1，VT2均导通180，u为完 整的正弦波，只要α< φ ，u不受α影 响，失控。
d( t )
2
U1 2 Z
sin cos(2 ) cos
第六讲 交流-交流变换电路 10
相控式单相交流调压电路
负载电流有效值: I 0 2 IVT
IVT的标么值: IVTN IVT
0.5 0.4 IVTN 0.3 0.2 0.1 0 40 80
零线
17
三相交流调压电路
星形(Y)联结电路: 三相三线—将三相四线中的零线去掉 任一相导通须和另一相构成回路 电流通路中至少有两个晶闸管，应采用 双脉冲或宽脉冲触发 触发脉冲顺序和三相桥式全控整流电路 一样，为VT1~ VT6,依次相差60° 相电压过零点定为的起点， 角移相范 围是0~150°
Z R 2 L
2
式中
,θ为晶闸管导通角
tg
利用边界条件：ωt = a +θ时io =0,可求得θ：
sin( ) sin( )e
VT2导通时，上述关系完同，只是io极性相反，相位差180°
第六讲 交流-交流变换电路 8
相控式单相交流调压电路
第四章交流调压
c)
3
0
2 4
2
3 3
3
图4-10 不同角时负载图 相4电-压10波形 a) =30° b) =60° c) =120°
电力电子技术
1）0°≤ a <60°，三个晶
闸管导通与两个晶闸管导通 交替，每个晶闸管导通角度
为180°－a 。但a =0°时，
一直是三管导通
2）60°≤ a <90°，任一
时刻两个晶闸管导通，每 个晶闸管导通角度120°
3）90°≤ a <150°，两个
晶闸管导通与无晶闸管导通 交替，每个晶闸管导通角度
为300°－2 a，导通角度被
分割为不连续的两部分，在 半周波内形成两个断续的波 头，各占1500-a。
3.各触发信号应与相应的交流电源电压 相序一致，并且与电压同步。
电力电子技术
交流控制电路
电力电子技术
ia VT1
Ua0' a
ua VT3
VT4
n
b
n'
ia ua
ub VT5
VT6 c
n ub
uc
VT2 负载
uc
a
b
负载
c
a)
b)
ua
ia负载n源自bubaua 负载
ia
a
ub
b
n
uc
uc c
c
c)
d)
a) 星形联结 图4-9b) 线路控制三角形联结
交流控制电路
当阻感负载, < j 时电
路工作情况。
宽脉冲触发：
电力电子技术
VT1的导通时间超过π 。 触发VT2时， io尚未过零， VT1仍导通， VT2不会导通。
第6章 交流-交流变换电路
周波变换器
6-1 交流电压控制电路
典型应用
1 灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制) 2 异步电动机软起动 3 小型异步电动机调压调速 4 供用电系统对无功功率的连续调节 5 加热炉温度控制
6-1 交流电压控制电路 6-1-1 单相交流调压 控制方式： 1.通断控制
2.相位控制
6-1-1 单相交流调压
电力电子开关应用例
无功补偿装置—晶闸管投切电容器（TSC： Thyristor Switched Capcitor）中利用晶闸管 实现补偿电容的投入与切除，实现输入功率 因数在期望值附近。
TSC单相主电路
返回
6-2 相控交交变频电路 6.2.1 单相交-交变频电路
1) 基本结构与工作原理
将两个相控整流电路反并联并控制它们分 时向负载供电，则可在负载上获得交流电
Y 三相四线联接（ N 联接） 三角形联接（ D联接）
三相四线联接、三角形联接三相交流调压 可看作是三个单相交流调压电路的组合,可 仿照单相交流调压方法进行控制.
6-1-2 三相交流调压
中线上 是否存 在电流?
6-1-2 三相交流调压
三相三线联接（Y 联接） 工作原理
1 由于没有零线，每相 电流必须和另一相构成 回路.与三相全控桥整 流电路一样，应采用宽 脉冲或双窄脉冲触发。
接线复杂，使用的晶闸管较多
受电网频率和变流电路脉波数的限制 输出频率较低，输出电压谐波成分大 采用相控方式，输入功率因数较低
交-交变频器主要用于500kW以上，转速在 600r/min以下的大功率、低转速的交流调 速装置中。它既可用于异步电动机传动，也 可用于同步电动机传动。
6-2-2 三相交交变频电路
控制方式：
第6章 交流-交流变换电路
9
单相交流调压阻感负载 阻感负载电路不同 、 的 图6-2-3 单相交流调压阻感负载电路不同α、 φ的波形
2、阻感负载 、
α < 时，采用宽脉冲或脉冲列触发。 采用宽脉冲或脉冲列触发。
则在刚开始触发晶闸管的几个周波内， 这样即使α＜φ，则在刚开始触发晶闸管的几个周波内， 两管的电流波形还是不对称的。但经几周波后，负载电 两管的电流波形还是不对称的。但经几周波后， 流即成为对称连续的正弦波，电流滞后电压φ角。 流即成为对称连续的正弦波，
14
三、斩控式交流调压电路
原 理 分 析
i1 V2
T
器件
V1 u 2 V u1 1 = ton/T
V1
为ton
开关
为
VD 1
一般采用全控型器 件作为开关器件
控
VD 2 V3 VD 3
控
15
u1
控
VD 4 uo V4
R L
4-7
单相交流调压电路
斩控式交流调压电路阻性负载 特性 电源电流的基波分量和电源 电压同相位 电源电流不含低次谐波， 电源电流不含低次谐波，只 含和开关周期T有关的高次 含和开关周期 有关的高次 谐波 功率因数接近1 功率因数接近
u1 O uo O io O uVT O u1 u1 VT1 VT2 io uo R u1 VT1 VT2 io uo R
ωt
O uo
ωt
ωt
O io O uVT
ωt
ωt
ωt
ωt
O
ωt
5
第一节 交流调压电路
VT1
数量关系
负载电压有效值
u1
VT2
io uo R
Uo =
π α 1 sin 2α + 1 1 α 2π π U 负载电流有效值 Io = o R 晶闸管电流有效值
单相交流调压阻感负载 阻感负载电路不同 、 的 图6-2-3 单相交流调压阻感负载电路不同α、 φ的波形
2、阻感负载 、
α < 时，采用宽脉冲或脉冲列触发。 采用宽脉冲或脉冲列触发。
则在刚开始触发晶闸管的几个周波内， 这样即使α＜φ，则在刚开始触发晶闸管的几个周波内， 两管的电流波形还是不对称的。但经几周波后，负载电 两管的电流波形还是不对称的。但经几周波后， 流即成为对称连续的正弦波，电流滞后电压φ角。 流即成为对称连续的正弦波，
14
三、斩控式交流调压电路
原 理 分 析
i1 V2
T
器件
V1 u 2 V u1 1 = ton/T
V1
为ton
开关
为
VD 1
一般采用全控型器 件作为开关器件
控
VD 2 V3 VD 3
控
15
u1
控
VD 4 uo V4
R L
4-7
单相交流调压电路
斩控式交流调压电路阻性负载 特性 电源电流的基波分量和电源 电压同相位 电源电流不含低次谐波， 电源电流不含低次谐波，只 含和开关周期T有关的高次 含和开关周期 有关的高次 谐波 功率因数接近1 功率因数接近
u1 O uo O io O uVT O u1 u1 VT1 VT2 io uo R u1 VT1 VT2 io uo R
ωt
O uo
ωt
ωt
O io O uVT
ωt
ωt
ωt
ωt
O
ωt
5
第一节 交流调压电路
VT1
数量关系
负载电压有效值
u1
VT2
io uo R
Uo =
π α 1 sin 2α + 1 1 α 2π π U 负载电流有效值 Io = o R 晶闸管电流有效值
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☞晶闸管电流有效值IVT
IVT
20 0 20 60 100 a /(° ) 140 180
U1 sin cos(2 a j ) cos j 2 Z
负载电流有效值： I 0 2 IVT
IVT的标么值：
单相交流调压电路以a为参变 量的θ和a关系曲线 2016/2/16
IVTN IVT
■星形联结电路
◆分为三相三线和三相四线两种情况。 ◆三相四线 ☞相当于相当于三个单相交流调压电路 的组合，三相互相错开120°工作。
☞基波和3倍次以外的谐波在三相之间流
动，不流过零线。 ☞三相中3倍次谐波同相位，全部流过零
三相交流调压电路
a) 星形联结
线。零线有很大3倍次谐波电流。
☞ a =90°时，零线电流甚至和各相电 流的有效值接近。
可开通，VT2 导通角小于π 。 ☞ io 有指数衰减分量，在指数分量衰减过程中，VT1 导通时间渐短，VT2 的
u1 O
导通时间渐长。
iG1 iG2
wt
O a
wt wt wt
图4-5
O io
a iT1
j
O a
iT2
2016/2/16
a<j时阻感负载交流调压电路工作波形
12
6.1.1 单相交流调压电路
2016/2/16 17
6.1.2 三相交流调压电路
■星形联结电路
◆三相三线 ☞ 任一相导通须和另一相构成回路，因 此电流通路中至少有两个晶闸管，应采用双 脉冲或宽脉冲触发。
☞触发脉冲顺序和三相桥式全控整流电
路一样，为VT1~ VT6，依次相差60° ☞把相电压过零点定为开通角a的起点，
三相交流调压电路
■3.单相交流调压电路的谐波分析
☞ 电流只含3、5、7…等次谐波。 ☞ 随着次数的增加，谐波含量减少。 ☞ 和电阻负载时相比，阻感负载时的谐波电 流含量少一些。 ☞ 当a 角相同时，随着阻抗角j 的增大，谐 波含量有所减少。
100 80 基波
In/I*/%
60 40 20 3次 5次 7次
0
60
120 180
2016/2/16
6
6.1.1 单相交流调压电路
■1.电阻负载
◆工作过程
☞在交流电源u1 的正半周和负半周，分别对
u1 O
VT1 和VT2 的开通角a 进行控制就可以调节输出电
wt
压。
uo
O i
o
wt
u
O
V T
wt
O
wt
电阻负载单相交流调压电路及其波形
2016/2/16
7
6.1.1 单相交流调压电路
P Uo Io Uo 1 a sin 2a S U1I o U1 2
输出电压与 α 的关系:
移相范围为0≤ a ≤π。 a =0时，输出电压为最大 。 Uo=U1, 随 a 的增大，Uo 降低， a =π时， Uo =0。 λ 与 a 的关系:
a =0时，功率因数λ =1，a 增大，输入电流滞后于电压且畸变，λ 降低。
■支路控制三角联结电路
◆谐波分析 ☞3倍次谐波相位和大小相同，在三角形 回路中流动，而不出现在线电流中。 ☞线电流中谐波次数为6k±1(k为正整数)。
☞在相同负载和a角时，线电流中谐波含
量少于三相三线星形电路。
三相交流调压电路
c) 支路控制的三角形连接
2016/2/16
25
6.1.2 三相交流调压电路
Z 2U110Leabharlann 6.1.1 单相交流调压电路
0.5
0.4
j =0
IVTN
0.3 0.2
0.1 0 40 80
a / (° )
120
160 180
单相交流调压电路a为参变量时I VTN和a关系曲线
2016/2/16
11
6.1.1 单相交流调压电路
◆a<j时的工作情况
☞ VT1 的导通时间超过π 。
☞ 触发VT2 时，io 尚未过零，VT1 仍导通，VT2 不会导通，io 过零后，VT2 才
a) 星形联结
三相三线电路中，两相间导通是靠线电压导
通的，而线电压超前相电压30°，因此a 角 的移相范围是0°~150°。
2016/2/16 18
6.1.2 三相交流调压电路
■星形联结电路
◆根据任一时刻导通晶闸管个数以及半个周波内电流是否连续可将 0°~150°的移相范围分为如下三段： ☞ 0°≤ a <60° ☞ 60°≤ a <90°
触发延迟角a/( ° ) 图4-6 电阻负载单相交流调压电路 基波和谐波电流含量
2016/2/16 13
6.1.1 单相交流调压电路
■4.斩控式交流调压电路
用V1进行斩波控制 用V2进行斩波控制
i1 V2 VD2 V3 VD3 VD4 uo V4 R L VD1 V1
在交流电源u1的正半周
在交流电源u1的负半周
2016/2/16
27
6.2 其他交流电力控制电路
6.2.1 交流调功电路 6.2.2 交流电力电子开关
2016/2/16
28
6.2.1 交流调功电路
交流调功电路与交流调压电路的异同比较
◆相同点 电路形式完全相同
◆不同点 控制方式不同 ☞交流调压电路在每个电源周期都对输出电压波形进行 控制。 ☞交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期,在断
开几个周期，通过通断周波数的比值来调节负载所消耗的
平均功率。
适用于时间常数较大的系统：温度控制等
2016/2/16
29
6.2.1 交流调功电路
■电阻负载时的工作情况
◆ 控制周期为M倍电源周期， 晶闸管在前N个周期导通，后M
电阻负载单相交流调压电路 uo 2 U1 2 N 导通段 = M u1 uo,io 2 M 3 4 M M M
不同a角时负载相电压波形 a) a =30°
20
三个SCR导通： 输出各相相电压 2016/2/16
6.1.2 三相交流调压电路
■星形联结电路
◆ 60°≤ a <90° 任一时刻都是两个晶闸管导 通，每个晶闸管的导通角度为 120°。
两个SCR导通： 输出线电压的平均值
不同a角时负载相电压波形 b) a =60°
2016/2/16 22
6.1.2 三相交流调压电路
■星形联结电路
◆ 谐波情况 ☞电流谐波次数为6k±1(k=1，2，3，…)，和三相桥式全控整流电路交 流侧电流所含谐波的次数完全相同。 ☞谐波次数越低，含量越大。
☞和单相交流调压电路相比，没有3倍次谐波，因三相对称时，它们不
能流过三相三线电路。
2016/2/16
■把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的 控制就可以控制交流输出。
■交流电力控制电路
◆交流调压电路：在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调节输
出电压有效值的电路。
◆交流调功电路：以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断，改变通态周 期数和断态周期数的比，调节输出功率平均值的电路。 ◆交流电力电子开关：串入电路中根据需要接通或断开电路的晶闸管。
阻感负载单相交流调压电路及其波形
9
6.1.1 单相交流调压电路
以j 为参变量，得a 和θ 的关系如图。◆基本的数量关系
180 140 100 60
☞负载电压有效值Uo
Uo
a
1
a
( 2U1 sin wt ) 2 d (wt )
/(° )
U1
1 [sin 2a sin(2a 2 )] 2
u1
图4-7
用V3给负载电流提供续流通道
2016/2/16
用V4给负载电流提供续流通道
14
6.1.1 单相交流调压电路
■斩控式交流调压电路特点
◆电源电流的基波分量是和电源电压同相位 的，即位移因数为1； ◆电源电流中不含低次谐波，只含和开关周 期T 有关的高次谐波，这些高次谐波用很小 的滤波器即可滤除，这时电路的功 率因数
2016/2/16 4
6.1 交流调压电路 • 引言
■应用
◆灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制)。 ◆异步电动机软起动。 ◆异步电动机调速。 ◆供用电系统对无功功率的连续调节。
◆在高压小电流或低压大电流直流电源中，用于调节变压器一次电压。
2016/2/16
5
6.1 交流调压电路
6.1.1 单相交流调压电路 6.1.2 三相交流调压电路
2016/2/16 21
6.1.2 三相交流调压电路
■星形联结电路
◆ 90°≤ a <150° 电路处于两个晶闸管导通 与无晶闸管导通的交替状态， 每个晶闸管导通角度为300° －2 a ，而且这个导通角度被 分割为不连续的两部分，在 半周波内形成 两个断续的波 头，各占150°- a 。
不同a角时负载相电压波形 c) a =120°
接近1。
电阻负载斩控式交流 调压电路波形
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6.1.2 三相交流调压电路
■根据三相联结形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式。
a) 星形联结
b) 线路控制三角形联结
c) 支路控制三角形联结
d) 中点控制三角形联结
三相交流调压电路
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6.1.2 三相交流调压电路
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6.1.2 三相交流调压电路
■支路控制三角联结电路
◆由三个单相交流调压电路组成，分别在不 同的线电压作用下单独工作。 ◆单相交流调压电路的分析方法和结论完全 适用。
◆输入线电流（即电源电流）为与该线相连