电力电子技术习题及答案

电力电子技术习题集习题一1. 试说明什么是电导调制效应及其作用。

2. 晶闸管正常导通的条件是什么，导通后流过的电流由什么决定晶闸管由导通变为关断的条件是什么，如何实现3. 有时晶闸管触发导通后，触发脉冲结束后它又关断了，是何原因4.图1-30中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值、有效值。

如不考虑安全裕量，额定电流100A 的晶闸管，流过上述电流波形时，允许流过的电流平均值I d 各位多少(f)图1-30 习题1-4附图5. 在图1-31所示电路中，若使用一次脉冲触发，试问为保证晶闸管充分导通，触发脉冲宽度至少要多宽图中，E =50V ；L =；R =; I L =50mA （擎住电流）。

图1-31习题1-5附图 图1-32习题1-9附图6. 为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流，而GTO 却可以7. GTO 与GTR 同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同 8. 试比较GTR 、GTO 、MOSFET 、IGBT 之间的差异和各自的优缺点及主要应用领域。

9. 请将VDMOS （或IGBT ）管栅极电流波形画于图1-32中，并说明电流峰值和栅极电阻有何关系以及栅极电阻的作用。

10. 全控型器件的缓冲吸收电路的主要作用是什么试分析RCD 缓冲电路中各元件的作用。

11. 限制功率MOSFET 应用的主要原因是什么实际使用时如何提高MOSFET 的功率容量习题二1．具有续流二极管的单相半波可控整流电路，带阻感性负载，电阻为5，电感为，电源电压的有效值为220V，直流平均电流为10A，试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出晶闸管的电压定额（考虑电压2-3倍裕度）。

2．单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压在0～100V连续可调，输出电压平均值为30 V时，负载电流平均值达到20A。

系统采用220V的交流电压通过降压变压器供电，且晶闸管的最小控制角αmin＝30°，（设降压变压器为理想变压器）。

试求：（1）变压器二次侧电流有效值I2；（2）考虑安全裕量，选择晶闸管电压、电流定额；（3）作出α＝60°时，u d、i d和变压器二次侧i2的波形。

3．试作出图2-8所示的单相桥式半控整流电路带大电感负载，在α＝30°时的u d、i d、i VT1、i VD4的波形。

并计算此时输出电压和电流的平均值。

4．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2 ，L值极大，反电动势E＝60V，当α＝30°时，试求：（1）作出u d、i d和i2的波形；（2）求整流输出电压平均值U d、电流I d，以及变压器二次侧电流有效值I2。

5. 某一大电感负载采用单相半控桥式整流接有续流二极管的电路，负载电阻R=4Ω，电源电压U2=220V，α=π/3，求：(1) 输出直流平均电压和输出直流平均电流；(2) 流过晶闸管（整流二极管）的电流有效值；(3) 流过续流二极管的电流有效值。

6．三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点吗如果不是，它们在相位上差多少度试作出共阳极接法的三相半波可控的整流电路在α＝30°时的u d、i VT1、u VT1的波形。

7. 三相半波可控整流电路带大电感性负载，α＝π/3，R=2Ω，U2=220V，试计算负载电流I d，并按裕量系数2确定晶闸管的额定电流和电压。

8．三相桥式全控整流电路，U2＝100V，带阻感性负载，R＝5 ，L值极大，当α＝60°，试求：（1）作出u d、i d和i VT1的波形；（2）计算整流输出电压平均值U d、电流I d，以及流过晶闸管电流的平均值I dVT和有效值I VT；（3）求电源侧的功率因数；（4）估算晶闸管的电压电流定额。

9．三相桥式不控整流电路带阻感性负载，R＝5 ，L＝∞，U2＝220V，X B= ，求U d、I d、I VD、I2和γ的值，并作出u d、i VD1和i2的波形。

10．请说明整流电路工作在有源逆变时所必须具备的条件。

11．什么是逆变失败如何防止逆变失败12. 三相全控桥变流器，已知L足够大、R=Ω、U2=200V、E M= -300V，电动机负载处于发电制动状态，制动过程中的负载电流66A，此变流器能否实现有源逆变求此时的逆变角β。

13．三相全控桥变流器，带反电动势阻感负载，R＝1 ，L＝∞，U2＝220V，L B=1mH，当E M ＝－400V，β＝60°时求U d、I d和γ的值，此时送回电网的有功功率是多少14．三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最大的是哪一次变压器二次电流中含有哪些次数的谐波其中主要的是哪几次15．试计算第4题中i2的3、5、7次谐波分量的有效值I23、I25、I27，并计算此时该电路的输入功率因数。

16．试计算第6题中的i2的5、7次谐波分量的有效值I25、I27。

17. 三相晶闸管整流器接至交流系统。

已知10kV母线的短路容量为150MVA，整流器直流侧电流I d＝400A，触发延迟角α＝15°，不计重叠角 ，试求：(1) 相移功率因数cosφ1、整流器的功率因数λ；(2) 整流测直流电压U d；(3) 有功功率、无功功率和交流侧基波电流有效值；(4) 截止到23次的各谐波电流的大小、总谐波畸变率。

18．晶闸管整流电路的功率因数是怎么定义的它与那些因素有关19. 综述抑制相控整流电路网侧电流谐波的措施。

20. 综述改善相控整流电路网侧功率因数的措施。

习题三1. 一升压换流器由理想元件构成，输入U d在8~16V之间变化，通过调整占空比使输出U0=24V固定不变，最大输出功率为5W，开关频率20kHz，输出端电容足够大，求使换流器工作在连续电流方式的最小电感。

2. 一台运行在20kHz开关频率下的升降压换流器由理想元件构成，其中L=，输入电压U d=15V，输出电压U0=10V，可提供10W的输出功率，并且输出端电容足够大，试求其占空比D。

3．在图3-1所示的降压斩波电路中，已知E=100V，R=Ω，L=1mH，采用脉宽调制控制方式，T=20μs，当t on＝5μs时，试求：（1）输出电压平均值U O、输出电流的平均值I O；（2）输出电流的最大和最小瞬时值并判断负载电流是否断续；（3）当t on＝3μs时，重新进行上述计算。

4．在图3-35所示降压斩波电路中，已知E=600V，R=Ω，L=∞，E M=350V，采用脉宽调制控制方式，T=1800μs，若输出电流I O=100A，试求：（1）输出电压平均值U O和所需的t on值；（2）作出0u、0i以及i G、i D的波形。

EM图3-35 电流型降压斩波电路5．升压斩波电路为什么能使输出电压高于电源电压6．在图3-4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和输出电流的平均值I O。

7．说明降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路的输出电压范围。

8．在图3-7所示升降压斩波电路中，已知E=100V，R=Ω，L和C极大，试求：（1）当占空比α＝时的输出电压和输出电流的平均值；（2）当占空比α＝时的输出电压和输出电流的平均值，并计算此时的输入功率。

7．试说明升降压斩波电路（Boost－Cuck Chooper）和Cuk斩波电路的异同点。

8．在单相交流调压器中，电源电压U1=120V，电阻负载R=10Ω，触发角α=900，试计算：负载电压有效值U O、负载电流有效值I O、负载功率P O和输入功率因数λ。

9．一电阻性负载加热炉有单相交流调压电路供电，如α＝00时位输出功率最大值，试求功率为80％，50％时的触发角α。

10．一晶闸管单相交流调压器带阻感性负载，电源电压为220V的交流电源，负载R=10Ω，L=1mH，试求：（1）触发角α的移相范围；（2）负载电流的最大有效值；（3）最大输出功率及此时电源侧的功率因数；（4）当α＝900时，晶闸管电流的有效值、晶闸管导通角和电源侧功率因数；11．某单相反并联调功电路，采用过零触发。

电源电压U1=220V，电阻负载R=1Ω，控制的设定周期T C内，使晶闸管导通，断开，使计算送到电阻负载上的功率与假定晶闸管一直导通时所送出的功率。

12．交流调压电路和交流调功电路有什么区别二者各运用于什么样的负载为什么13．用一对反并联的晶闸管和使用一只双向晶闸管进行交流调压时，他们的主要差别是什么14．反并联的晶闸管和负载接成内三角形的三相交流调压电路，问该电路有何优点15．什么是TCR什么是TSC它们的基本原理是什么各有何特点16．交交变频电路的主要特点和不足之处是什么其主要用途是什么17．三相交交变频电路有哪两种接线方式它们有什么区别习题四1.无源逆变电路和有源逆变电路有什么区别2.在逆变电路中器件的换流方式有哪些各有什么特点试举例说明。

3.为什么负载换向逆变器的负载阻抗必须呈容性而谐振式逆变器无次要求4.什么是电压型逆变电路和电流型逆变电路二者各有什么特点5.电压型逆变电路中二极管的作用是什么如果没有将出现什么现象为什么电流型逆变电路中没有这样的二极管6.请说明整流电路、逆变电路、变流（变频）电路三个概念的区别。

7.并联谐振式逆变器利用负载电压进行换相，为保证换相应满足什么条件8.对于图4-16所示电路，测得u DS波形如图右边，请分析波形出现电压尖峰的原因，并说明消弱电压尖峰的办法。

Lu DSu R图4-16习题8 图4-17习题99.若电路及其输出波形如题图4-17所示，请画出开关管上的电压波形。

10.三相桥式电压型逆变电路，180o导电方式，U d=100V。

试求输出相电压的基波幅值U UN1m和有效值U UN1，输出线电压的基波幅值U UV1m和有效值U UV1、输出5次谐波的有效值U UV5。

1. 试说明PWM 控制的基本原理。

2. PWM 逆变器有哪些优点其开关频率的高低有什么利弊3. 单极性和双极性PWM 控制有什么区别在三相桥式PWM 逆变电路中，输出相电压（输出端相对于中性点的电压）和线电压SPWM 波形各有几种电平 4. 脉宽调制（PWM ）技术的制约条件主要表现在哪些方面 5. 在SPWM 调制中，何谓同步调制何谓异步调制为什么常采用分段同步调制的方法6. 脉宽调制逆变器的基本控制方法有哪些7. 在图5-31中，半周期的脉冲数为7，脉冲幅值为相应正弦波幅值的2倍，试按照面积等效原理计算各脉冲的宽度。

8. 什么是SPWM 波形的规则采样法和自然采样法相比，规则采样法有和优缺点9. 单相和三相SPWM 波形中，所含主要谐波的频率是多少 图5-31习题7 10. 简要说明空间矢量PWM 控制的基本原理及特点。