湖南大学电力电子试题

湖南大学2010 学年下学期
《电力电子技术》课程期末考试试题(J)
一、填空题（15小题、每题2分，共30分）
1.电力变换器通常分为四大类，即___________________、
___________________、__________________和__________________。

2.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质，可以将电
力电子器件（电力二极管除外）分为__________驱动型（如__________）和
__________驱动型（如_______________和______________）。

3.一般电力电子装置均采用几种过电流保护措施，以提高保护的可靠性和合理
性，通常采用_____________________作为第一保护措施。

4.由于电力电子器件处理的电功率较大，为了减少器件的损耗，提高效率，电
力电子器件一般工作在____________状态。

5.MOSFET的开关时间在_________ns之间，其工作频率可达_________kHz以上，
是主要电力电子器件中最高的。

IGBT中双极型PNP晶体管的存在，虽然带来
了_______________________的好处，但也引入了_______________________
现象，因此IGBT的开关速度要低于电力MOSFET。

6.电力MOSFET的通态电阻Ron具有__________温度系数，这一点对器件并联时
的均流有利。

IGBT的通态压降在1/2或1/3额定电流以下的区段，具有
__________温度系数，在以上的区段则具有__________温度系数；并联使用
时也具有电流的自动均衡能力，易于并联。

7.IGBT的输出特性分为三个区：正向阻断区、有源区和饱和区，在电力电子线
路中，IGBT工作在开关状态，因而是在__________区和__________区之间来
回转换。

8.从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度称为
________________，用α表示，也称________________________，晶闸管在
一个电源周期中处于通态的电角度称为______________，用θ表示。

9.使晶闸管导通的基本条件是：1）晶闸管承受正向
___________________________；2）在门极上施加_________________________________。

使晶闸管维持导通所必需的最小电流叫__________________。

10.整流电路中整流变压器T的作用是_______________和_______________。

11.与三相桥式整流电路相比较，带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的特点是适用于要求
__________________________的场合
12.升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的关键原因有两个：一是_________储能之后具
有使电压泵升的作用，二是___________可将输出电压保持住。

13.单相电流型逆变电路是采用负载换流方式工作，要求负载电流___________于电压，即负
载略呈___________。

14.电力电子器件在开关过程中一般会产生电磁噪声，为了避免噪声对人耳产生刺激，可以使
开关频率大于人耳的听觉极限频率，即开关频率高于___________。

15.交直交变频器可以用于交流电动机变频调速，其主电路主要有___________和___________
两部分组成。

二、选择题：在下列各题的4个答案中选择1个正确的答案，并将答案的代号填在横线上。

（5小题、每题2分，共10分）
16.电导调制效应使得PN结在正向电流较大时压降仍然很低，维持在________左右，所以正
向偏置的PN结表现为低阻态。

A. 2V
B. 1V
C. 0.3V
D. 不确定
17.国标规定（）为晶闸管在环境温度为40℃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的最大工频正弦半波电流的平均值。

A.额定电流
B. 通态平均电流
C. 维持电流
D.有效电流
18.绝缘栅双极晶体管（IGBT）综合了( )的优点，因而具有良好的特性。

A. GTO与晶体管
B.GTO与GTR
C. MOSFET与晶闸管
D. MOSFET和GTR
19.间接交流变流电路主要用于________。

A.变频器
B. DC-AC变换电路
C. DC-DC变换电路
D. 开关电源
20. 软开关电路与硬开关电路相比解决的主要问题是（ ）。

A. 驱动问题
B.保护问题
C. 开关损耗和开关噪声
D.器件选择问题
三、简答题（3小题、每题10分，共30分）
21. N 沟道电力MOSFET 的转移特性如图1 a)所示和输出特性如图1 b)所示。

G
S
D
P 沟道
N +
N -
P
G
S D N 沟道
图
12354图1-20
a)
1
2354b)
I D /A
T
U GS /V
U DS /V
GS T I D /A
图1 问题：
1）对图1a)、图1b)中的横、纵坐标含义进行说明 2)转移特性： 3）对T U 进行说明：
4)说明电力MOSFET 的工作区：
22.
晶闸管脉冲触发波形如图
2 a)所示，实现此触发脉冲的触发电路如图2 b)所示，晶闸管如图2 c)所示。

t 1t 2
t 3
t 4
图2 a)
R 22
V D A
G G
b)c)
a)
G
K
K
G
A
N 1P 2N 2
J 2J 3
b) c)
图2 问题：
1）根据图2 a)简述晶闸管触发电路应满足的要求： 2）简述图2 b)的工作原理：
3）把图2 b)的输出信号与图2 c)的晶闸管的两个极用线准确的连接起来。

23. 交流调压电路带电阻负载时原理图如图3 a)所示。

R
图4-1
u
图1
2
3o u 有效值O U 与输入电压1u 有效值1U 之间的
图3 b) 交流调压电路带电阻负载的波形
四、分析与计算题（3小题、每小题10分，共30分）
24. 电压型逆变电路原理图如图4所示
图4 电压型逆变电路原理图 问题：
1）说明图4单相全桥电压型逆变电路的特点：
2）说明二极管VD1-VD4的作用：
3）简述PWM 控制技术中的面积等效原理：
4）说明采用SPWM 技术使输出电压Uo 的波形近似为正弦波的方法。

25. 单相桥式全控整流电路如图5所示。

已知2U =220V ，负载中R=2Ω，L 值极大，当α=30°时，要求:
① 在图5中画出d u 、d i 、和2i 的波形；
② 求整流输出平均电压d U 、电流d I ,变压器二次电流有效值2I ；
③考虑安全裕量，电压裕量按3倍，电流裕量按2倍，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

图5 单相桥式全控整流电路
26. 简述图6所示的降压斩波电路的原理，在图中，已知E=100V ，R=5Ω，L 值极大，
3050,20M on E V T s t s μμ===，，计算输出电压平均值0U ，输出电流平均值0I 。