电力电子技术复习题 (2)

电力电子技术总习题试题答案一、简答题1、晶闸管导通的条件是什么？（1）晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压（2）晶闸管门极和阴极之间必须施加适当的正向脉冲电压和电流2、有源逆变实现的条件是什么？（1）晶闸管的控制角大于90度，使整流器输出电压Ud为负（2）整流器直流侧有直流电动势，其极性必须和晶闸管导通方向一致，其幅值应大于变流器直流侧的平均电压3、电压源逆变电路与电流源逆变电路的区别？（1）电压型无源逆变电路直流侧接大电容滤波，输出电压为方波交流，输出电流的波形与负载性质有关；电流型无源逆变电路直流侧接大电感滤波，输出电流为方波交流，输出电压的波形与负载性质有关（2）电压型无源逆变电路各逆变开关管都必须反并联二极管，以提供之后的感性负载电流回路；电流型无源逆变电路各逆变开关管不需反并联二极管，但是应在负载两端并联电容，以吸收换流时负载电感中的储能4、单极性调制与双极性调制的区别？（1）单极性调制是指逆变器输出的半个周期中，被调制成的脉冲输出电压只有一种极性，正半周为+Ud和零，负半周为-Ud和零（2）双极性调制是指逆变器输出的每半个周期中都被调制成+/-Ud之间变化的等幅不等宽的脉冲列在近似相同的条件下，单极性调制比双极性调制具有更好的谐波抑制效果。

5、电力变换的基本类型包括哪些？包括四种变换类型：（１）整流ＡＣ－ＤＣ（２）逆变ＤＣ－ＡＣ（３）斩波ＤＣ－ＤＣ（４）交交电力变换ＡＣ－ＡＣ6、半控桥能否用于有源逆变？为什么。

半控桥不能用于有源逆变，因为半控桥整流输出电压在移相范围内始终大于零。

7、直流斩波器的控制方式？时间比控制方式：定频调宽定宽调频调频调宽瞬时值控制和平均值控制8、电压型无源逆变的特点是什么？电压型无源逆变电路输入为恒定的直流电压，输出电压为方波交流电压，输出电流波形与负载的性质有关，阻感需要在功率电子器件旁边反并联二极管，以提供滞后电流的续流回路。

9、简述正弦脉宽调制技术的基本原理？正弦脉宽调制技术是把正弦波调制成一系列幅值相等，宽度按正弦规律变化的脉冲列，实现的方式有计算法和调制法两种，调制法分为单极型调制和双极型调制。

10、电力电子技术的定义和作用电力电子技术是研究利用电力电子器件实现电能变换和控制的电路，内容涉及电力电子器件、功率变换技术和控制理论，作用是把粗电变成负载需要的精电。

11、电力电子系统的基本结构电力电子系统包括功率变换主电路和控制电路，功率变换主电路是属于电路变换的强电电路，控制电路是弱电电路，两者在控制理论的支持下实现接口，从而获得期望性能指标的输出电能。

12、电力电子器件的分类（１）从门极驱动特性可以分为：电压型和电流型 （２）从载流特性可以分为：单极型、双极型和复合型 （３）从门极控制特性可以分为：不可控、半控及全控型 13、有源逆变和无源逆变的区别有源逆变是把直流电能逆变成交流电能后送给电网； 无源逆变是把直流电能逆变正交流电能后送给负载； 14、直流斩波器的控制方式 （１）定频调宽 （２）定宽调频 （３）调频调宽二、图1所示的单相桥式整流电路中，V U 2202=、触发角︒=30a ，负载为阻感负载，电感L 的值极大，Ω=5R 。

1、绘制输出电压d u 、输出电流d i 、变压器副边电流2i 的波形；2、计算输出电压d u 、输出电流d i 的平均值及功率因数；3、计算晶闸管的电流有效值。

RL图1 答案：1．波形绘制2．电路参数计算）)(47.17130cos 2209.0cos 9.02V U U d =︒⨯⨯=⋅⋅=αdu d i 2i t t t)(29.34547.171A R U I d d === 78.022047.171222===⋅⋅=U U I U I U d d d λ 3．电路参数计算 )(25.242A I I d T ==三、三相全控桥式整流电路带反电动势阻感负载，已知：负载电阻Ω=1R ，电感=∝d L ，相电压V U 2202=，mH L B 1=，当反电动势V E 400=，控制角α=120°或逆变角β=60°时，请计算输出电压平均值d U 、输出电流平均值d I 和换相重叠角γ。

答案：π26cos 34.22dB d I X a U U ⋅⋅-︒⋅⋅=RU I d d 400+=代入数据，解得： )(31.290V U d -= )(69.109A I d = 换相重叠角γ计算： 6sin6)cos(cos 2πγα⋅⋅⋅=--U I X a d B解得：︒=9.8γ四、图3所示单相交流调压电路，1u 为正弦交流输入电压，有效值V U 2201=，接阻感负载，其中Ω=5.0R ，mH L 2=，求负载电流的最大有效值、最大输出功率及此时功率因数。

RL图3答案：负载电流最大时，电路必须工作在连续模式，此时控制角等于负载阻抗角。

负载阻抗角：︒=⨯⨯⨯==---47.51)5.0102502(tan )(tan 311πωϕR L那么控制角等于︒47.51时，电流波形连续，负载电流最大 负载电流最大值：)(275628.05.0220)(22221A L R U I o =+=+=ω最大输出功率：)(7.37cos 1KW I U P o o =⋅⋅=ϕ此时功率因数：62.0cos cos ===ϕλa五、图1所示的单相桥式整流电路中，V U 2202=、触发角︒=60a ，负载为阻性负载， Ω=10R 。

1、绘制输出电压d u 、输出电流d i 、变压器副边电流2i 的波形；2、计算输出电压d u 、输出电流d i 的平均值及功率因数；3、请计算晶闸管的电流有效值；R图1答案：1．波形绘制（9分）2．电路参数计算)(5.148260cos 12209.02cos 19.02V U U d =+⨯⨯=+⋅⋅=︒α )(85.14105.148A R U I d d ===89.022sin =-+=παππαλ 3．电路参数计算 )(1422sin 1022A U I T =-+⨯=παππα 六、图2所示的三相半波可控电路中，相电压V U 2202=、触发角︒=60a ，电感L 的值极大，Ω=10R 。

1、计算输出电压du 、输出电流d i 的平均值、a 相的电流a i 的有效值； 2、绘制输出电压d u 、输出电流d i 、a 相的电流a i 的波形。

d u di tt2i tRL图2 答案：1．电路参数计算)(7.12860cos 22017.1cos 17.12V U U d =︒⨯⨯=⋅⋅=α )(87.12107.128A R U I d d ===)(43.7387.123A I I d a ===2．波形绘制七、单相全控桥式整流电路带反电动势阻感负载，已知：负载电阻Ω=1R ，电感=∝d L ，相电压V U 1002=，mH L B 5.0=，当反电动势V E 99=，逆变角︒=60B 时，请计算输出电压平均值d U 、输出电流平均值d I 和换相重叠角γ。

答案：πα24cos 9.02dB d I X U U ⋅⋅-⋅⋅=RU I d d99+=代入数据，解得： )(9.49V U d -= )(1.49AI d =d u d i a i t t t换相重叠角γ计算： 2sin22)cos(cos 2πγα⋅⋅⋅⋅=--U I X a d B解得：︒=59.7γ八、图3所示降压BUCK 直流斩波电路，i U 为输入直流电压，V U i 12=，o U 为输出直流电压，VT 控制信号占空比为0.4,设所有器件均为理想器件，请推导输入输出直流电压的关系式和计算输出直流电压o U 。

oU图3答案：利用伏秒平衡推导开关VT 导通的伏秒值： 开关VT 关断的伏秒值： 因此： 则： D=0.4则输出电压：8.4124.0=⨯=o U九、请推导图2所示升压斩波电路的输出电压o v 和输入电压i v 的关系，当输入电压为12V ，占空比D 为0.8时，输出电压为多少？on o i T U U ⋅-)(offo T U ⋅gU a U LuLi offo on o i T U T U U ⋅=⋅-)(i O U D U ⋅=D TT U U M on i o ===图2则输出电压：V U o 608.0112=-=十、图4为单相桥式矩形波逆变电路，直流输入电压d U =308V ，请绘制输出电压o u 和输出电流o i 的波形及计算输出电压基波的幅值。

U u i VT1VT2VT3VT4图4 答案：（1）波形绘制（2）电路参数计算 )(16.3924)1(V U U dom =⋅=π利用伏秒平衡推导开关S 导通的伏秒值：ond T U ⋅开关S 关断的伏秒值： offd o T U U ⋅-)(因此： offd o on d T U U T U ⋅-=⋅)(则：DU U M d o -==11dO U DU ⋅-=11RLVL 12D12CiV oV +-gU a U Lu LU d dL U u =0=a U Li onT TLUd U o --oL U Ud u -=0=a U offT rI ∆fI ∆。