西安交通大学电力电子技术考研考题及答案03

②求整流器的功率因数 PF 。
D1 D3
i2 u2
a b
id
ud L
R
D4 D2
图1 2．（9 分）一单相交流调压器，电源为工频 220V,阻感串联作为负载，其中 R 5，L 20mH ,试求： （1）开通角 的变化范围； （2）负载电流 Io 的最大有效值；
（3）最大输出功率 P 及此时电源侧的功率因数 。
3．（11 分）间接式半桥直流直流变流器电路原理图如图 2a 所示。电源输入电压 Ui=100V，电源输出电流平均值为 10A。变压器原、副边变比 N1:N2=10:1， N2=N’2。输出电感极大。
+
+ S1 -uS1
N1
+
S2
- uVD1+
+ N2VD1 ud
L
-
N'2
VD2
+ Uo
图 2a
S1
MOSFET
IGBT
3. 180 90 3，5，7，9，。。。 2，4，6，8。。。
4 畸变因数
基波电流与电压之间的相位差余弦
5 电压型逆变电路
电流型逆变电路
6 小于
7 器件换流 强迫换流 电网换流 负载换流
8 异步调制 同步调制 异步调制 同步调制
9 零电压软开关电路
零电流软开关电路
10 均压
均流
R
R
0.5
（3 分）
因此α的变化范围为
即
0.90 Байду номын сангаас
2）当 时，晶闸管调压器全开放，输出电压为完整的正弦波，负载电流为最大：
(3) 输出功率 功率因数为
Io
Iin
220V 8
27.5A
P I 2R 3781.25W o
P 0.625 U1Io
（3 分）
（3 分）
第3页
3. 解：
（4 分）
第1页
4 答：直流电源为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。（1 分）。电流型逆变电 路主要特点:(1)直流侧串大电感，电流基本无脉动，相当于电流源。(2)交流输出电 流为矩形波，与负载阻抗角无关，输出电压波形和相位因负载不同而不同。(3)直 流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。（3 分） 5. 答：单相交流调压电路带阻感负载，如果控制角 α 大于负载阻抗角 φ，稳态时 α 的移相范围是 φ《α《π（2 分） 如果控制角 α 小于负载阻抗角 φ，稳态时晶闸管 VT1 和晶闸管 VT2 的导通时间分 别是 π（2 分）。α 小于 φ 的情况下，晶闸管驱动脉冲宽度要足够宽，使得关闭的晶 闸管电流过零时，开通的晶闸管仍有脉冲（2 分）。此时需开通的晶闸管才会承受 正向电压而开通（2 分）。 6. 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，当所等效波形为正弦波时即为 SPWM（4 分）。 波形见课本图 7-6（4 分）。 三 综合（38 分） 1. 解：（1）①波形图见 P47 页α=0 时。
P S
cos1
其中 的含义是：
是：
。
cos1 的的含义
5．（2 分）按照直流侧电源性质划分，逆变电路可为：
；
。 6．（1 分）同一晶闸管，维持电流 IH 与掣住电流 IL 在数值大小上有 IL
共4页
IH。
第1页
7．（4 分）自换流逆变电路采用
和
两种换流方式，外部换流逆
变电路采用
和
两种换流方式。
8．（4 分）根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM 调制方式可
(2) ① 波形图见 P49 页α=0 时图 3-6。
第2页
② 功率因数为
v1
I1 I
cos1
22
cos
0.9 cos
0.9 (8
分）
2. 解： 1） Z
R2
X
2 L
R2 (2 fL)2 8
arctan( X L ) arctan( 2 fL) arctan(100 0.002) 51.49
西安交通大学考试题
课程
学院 专业班号 姓名
电力电子技术 电气工程学院
考试日期 学号
成绩
期中
期末
一、填空（30 分）
1．（4 分）采用电力电子技术可实现的电力变换通常可分为四大类，它们分别
是：
，
，
，
。
2．（5 分）晶闸管英文名字的缩写是
，门极可关断晶闸管英文名字
的缩写是
，电力晶体管英文名字的缩写是
，绝缘栅双
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二 简答（32 分）
1. 答： 为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开关状态。通态损
耗，断态损耗，开关损耗。（4 分）
2. 答：（1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，比如对感性和反电动势
负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发。（2）触发脉冲应有足够的幅度，
对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的 3~5 倍，脉
ton
O
t
S2
O
T
t
图 2b
1）如果电路中全控器件 S1 和 S2 的驱动电压逻辑如图 2b 所示。不考虑器件的寄 生参数。试绘制开关 S1 两端电压 uS1、VD1 两端电压 uVD1、全波整流电路输出 电压 ud、S1 流过电流 iS1、VD1 流过电流 iVD1 的时序波形。 2）当 S1 与 S2 的占空比为 25%，如果不考虑管压降，计算输出电压 Uo 的平均 值。
②整流电压平均值和负载电流平均值为
Ud
0.9U
2
1
cos 2
0.9 220 1 cos 0 2
198V
Id Ud / Rd 198 / 22 9 A 因此二极管 D1的电流平均值和有效值分别为
I dD1
1 2
Id
0.5 9
4.5A
(10 分）
ID1
U1 2R
220 7.07 A 2 22
2.（4 分）晶闸管触发电路有哪些基本要求？
3．（4 分）实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？ 4．（4 分）何为电流型逆变电路？其主要特点是什么？ 5．（8 分）单相交流调压电路带阻感负载，如果控制角 α 大于负载阻抗角 φ，稳 态时 α 的移相范围是多少电角度？如果控制角 α 小于负载阻抗角 φ，稳态时晶 闸管 VT1 和晶闸管 VT2 的导通时间分别是多少电角度？α 小于 φ 的情况下，对 晶闸管驱动脉冲宽度有何要求？为什么？ 6．（8 分）SPWM 的含义是什么？试画出采用双极性调制、调制度为 0.8、载波 比为 7 时，调制信号一个周期的 SPWM 波形。
冲前沿的陡度也需增加，一般需达 1~2A/s。（3） 触发脉冲应不超过晶闸管
门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。（4）
应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。 （4 分）
3. 答：(1)要有直流电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于
变流器直流侧的平均电压。 (2)要求晶闸管的控制角 >/2，使 Ud 为负值。
分为
和
。一般为综合两种方法的优点，在低频输出时
采用
方法，在高频输出时采用 方法。
9．（2 分）按照开关过程前后开关器件电压电流状态，软开关电路可分为：
，
。
10．（2 分）电力电子器件在串联使用时应注意的问题是：
，在并联
使用时应注意的问题又是
。
二、简答（32 分）
1．（4 分）电力电子器件为什么工作于开关状态？电力电子器件的损耗有哪些？
S1
ton
O S2
O
T
us1
O uVD1
O ud
O iS1
O
iVD1
iL
O 1）如图（5 分） 2） 100×1/10×25%=2.5V 3） p=0.64×10=6.4W η=2.5×10/（2.5×10+6.4）=79.6%
t
t Ui
t Ui/10
t Ui/20
t
t
t
（2 分） （2 分） （2 分）
3）如果 VD1 和 VD2 选取为通态压降是 0.64V 的肖特基二极管，计算整流电路 消耗的功率是多少？输出电压不变的情况下，此时整流电路的效率是多少？
课程名称： 电力电子技术 课时：54 考试时间：
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一、填空（30 分，每空 1 分） 1. AC/DC DC/DC DC/AC
AC/AC
2 SCR GTO GTR
极型晶体管英文名字的缩写是
，电力场效应晶体管英文名字的缩
写是
。
3 ．（ 4 分 ） 单 相 桥 式 全 控 整 流 电 路 ， 带 电 阻 负 载 时 ， 其 角 的 移 相 范 围
为
；带阻感负载（电感极大）时，其角的移相范围为
，
其交流侧电流中所含谐波的次数为
，其整流输出电压中所含的
谐波次数为
。
4 ．（ 2 分 ） 在 电 流 波 形 发 生 畸 变 时 描 述 系 统 的 功 率 因 数 可 表 示 为 ：
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西安交通大学考试题
三、综合（38 分） 1．（18 分）图 1 为简化的单相整流电路，线电压有效值为 220V，回答下列问题。
（1）①当负载 L 0，R 22 时，试画出整流电路输出电压 ud 及流过二极管 D1 中的电流波形。
②计算流过二极管 D1电流的平均值和有效值。
（2）①当负载 L ，R 22 时，试画出整流电路输出电压 ud 及电流 i2 的波形。