2018电力电子考试卷A.doc

得分

一、选择题（每小题3分，共10题，共计30分）

1、在下面几种电路中，能实现有源逆变的电路有哪几种                   。
   A、三相半波可控整流电路。        B、三相半控整流桥电路。
C、单相全控桥接续流二极管电路。  D、单相半控桥整流电路。
2、在有源逆变电路中，逆变角的移相范围应选              为最好。
     A、=90º∽180º，    B、=35º∽90º，  C、=0º∽90º， D、=0º∽180
3、晶闸管整流装置在换相时刻（例如：从U相换到V相时）的输出电压等于       。
 A、U相换相时刻电压uU，   B、V相换相时刻电压uV，
C、等于uU+uV的一半即： D、无法判断
4、对于单相交流调压电路，下面说法错误的是（ ）
A、晶闸管的触发角大于电路的功率因素角时，晶 闸管的导通角小于180度
B、晶闸管的触发角小于电路的功率因素角时，必须加宽脉冲或脉冲列触发，电路才能正常工作
C、晶闸管的触发角小于电路的功率因素角正常工作并达到稳态时，晶闸管的导通角为180度
D、晶闸管的触发角等于电路的功率因素角时，晶闸管的导通角不为180度
  5、晶闸管触发电路中，若使控制电压UC=0，改变       的大小，可使直流电动机负载电压Ud=0，使触发角α=90º。达到调定移相控制范围，实现整流、逆变的控制要求。
A、同步电压，    B、控制电压，   C、偏移调正电压 D 负载电压
6、桓流驱动电路中加速电容C的作用是（ ）
A、加快功率晶体管的开通 B、延缓功率晶体管的关断
C、加深功率晶体管的饱和深度 D、保护器件
7、直流斩波电路是一种（ ）变换电路。
A、AC/AC B、DC/AC C、DC/DC D、AC/DC
8、为限制功率晶体管的饱和深度，减少存储时间，桓流驱动电路经常采用（ ）
A、du/dt抑制电路 B、抗饱和电路 C、di/dt抑制电路 D、吸收电路
9、已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流（ ）
A、减小至维持电流以下 B、减小至擎住电流以下
C、减小至门极触发电流以下 D、减小至5A以下
10、IGBT是一个复合型的器件，它是（ ）
A、GTR驱动的MOSFET B、MOSFET驱动的GTR
C、MOSFET驱动的晶闸管 D、MOSFET驱动的GTO

得分

二、填空题（每题2分，共10题，共计20分）

1、为了减小变流电路的开、关损耗，通常让元件工作在软开关状态，软开关电路种类很多，但归纳起来可分为               与              两大类。
2、对异步电动机实施变频调速控制，通常的控制方式有                        、
                     、                 、                 等四种。
3、PWM逆变电路的控制方法有              、              、             三种。其中调制法又可分为                  、                  两种。
4、通常变流电路实现换流的方式有                   、                    、                        、                        四种。
5、在单相交流调压电路中，负载为电阻性时移相范围是             ，负载是阻感性时移相范围是                。
6、在电力晶闸管电路中，常用的过电压保护有                ；                 ；                    ；                    和                    等几种。
7、提高变流置的功率因数的常用方法有                 、                   、                     、                      几种。
8、目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有                 、               、               、                   几种

得分

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三、判断题（每小题2分，共10题，共计20分）

 1、三相桥式半控整流电路，带大电感性负载，有续流二极管时，当电路出故障时会发生失控现象。                                              （       ）
2、晶闸管并联使用时，必须采取均压措施。                    （       ）
3、供电电源缺相、逆变桥元件损坏、逆变换流失败等故障。也会引起逆变失败。
                                                           （       ）
4、电压型逆变电路，为了反馈感性负载上的无功能量，必须在电力开关器件上反并联反馈二极管。                                              （       ）
5、用多重逆变电路或多电平逆变电路，可以改善逆变电路的输出波形，使它更接近正弦波。                                                     （      ）
6、三相桥式全控整流电路，输出电压波形的脉动频率是150HZ。   （      ）
7、在普通晶闸管组成的全控整流电路中，带电感性负载，没有续流二极管时，导通的晶闸管在电源电压过零时不关断。                             （      ）
8、在桥式半控整流电路中，带大电感负载，不带续流二极管时，输出电压波形中没有负面积。                                                   （      ）
9、提高电力电子装置的工作频率，可以使电力电子装置的体积和重量减小。  （      ）
10、无源逆变电路，是把直流电能逆变成交流电能，送给电网，    （      ）

得分

四、问答题（每题10分，共2题，共计20分）

1、根据下图简述升压斩波电路的基本工作原理。（图中设：电感L、与电容C足够大）

2、单相桥式半控整流电路，电阻性负载。当控制角
α=90º时，画出：负载电压ud、晶闸管VT1电压uVT1、整流二极管VD2电压uVD2，在一周期内的电压波形图。

得分

五、大题（每题10分，共1题，共计10分）

 1、  三相桥式全控整流电路，U2=100V，带电阻电感性负载，R=5Ω，L值极大。  当控制角α=60º时，求：
A、  画出ud、id、iVT1、的波形。
B、  计算负载平均电压Ud、平均电流Id、流过晶闸管平均电流IdVT和有效电流IVT的值。

一、选择题
1、A；2、B；3、C；4、C；5、C；6、A 7、（C） 8、（B） 9、（A）10、（B）

二、填空
1、  零电压电路，零电流电路，
2、  恒压频控制，转差频率控制，矢量控制，直接转矩控制，
3、  计算法，调制法，跟踪控制法。异步调控法，同步调控法，
4、  器件换流，电网换流，负载换流，强迫换流，
5、  ，  ，
6、  避雷器；阻容吸收；硒堆；压敏电阻；整流式阻容吸收；
7、  减小触发角；增加整流相数；采用多组变流装置串联供电；设置补偿电容。
8、  GTO；GTR；MOSFET；IGBT；

三 判断题,
1、   1、×；    2、×；    3、√；    4、√；    5、√
6、×；    7、√；    8、×；    9、√；    10、×；
四、问答题
1、      当V处于通态时，电源E向电感L充电，设充电电流为I1，L值很大，I1基本恒定，同时电容C向负载供电，C很大，使电容器电压U0基本不变，设V处于通态的时间为ton，在ton时间内，电感L上积蓄的能量为EI1ton；当V处于断态时，E与L同时向电容充电，并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为toff，在toff时间内L释放的能量为（U0-E）I1toff，在一周期内L积蓄的能量与释放的能量相等。可求得：               分析不难看出该斩波电路是升压斩波电路。

 2、

        （ud）                     （uVT1）                 （uVD1）

五、

Ud=117V； Id=23.4A； IdVT=7.8A； IVT=13.5A；

得分

一、 选择题（每小题3分，共10题，共计30分）

1、三相全控桥式整流电路带电阻负载，当触发角α=0º时，输出的负载电压平均值为（ ）。A、0.45U2 B、0.9U2 C、1.17U2 D、2.34U2
2、变流装置的功率因数总是（ ）。
A、大于1 B、等于1 C、小于1大于0 D、为负
3、三相全控桥式整流电路带大电感负载时，控制角α的有效移相范围是（ ）。
A、0°-90° B、30°-120° C、60°-150° D、90°-150°
4、三相半波可控整流电路在换相时，换相重叠角γ的大小与哪几个参数有关（ ）。
A、α、Id、 XL、U2φ B、α、Id； C、α、U2 D、α、U2、XL；
5、为限制功率晶体管的饱和深度，减少存储时间，桓流驱动电路经常采用（ ）。
A、du/dt抑制电路 B、抗饱和电路 C、di/dt抑制电路 D、吸收电路
6、单相半控桥电感性负载电路中，在负载两端并联一个续流二极管的作用是（ ）。
A、增加晶闸管的导电能力 B、抑制温漂
C、增加输出电压的稳定性 D、防止失控现象的产生
7、功率晶体管的安全工作区由以下4条曲线限定：集电极-发射极允许最高击穿电压，集电极最大允许直流功率线，集电极最大允许电流线和_______
A、基极最大允许直流功率线 B、基极最大允许电压线
C、临界饱和线 D、二次击穿功率线
8、直流斩波电路是一种______变换电路。
A、AC/AC B、DC/AC C、DC/DC D、AC/DC
9、三相半波带电阻性负载时，α为        度时，可控整流输出的电压波形处于连续和断续的临界状态。
A、0度 B、60度 C、30度 D、120度。
10、在晶闸管触发电路中，改变   的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。
A、同步电压 B、控制电压 C、脉冲变压器变比 D、整流变压器变比

得分

二、填空题（每空1分，共20空，共计20分）

1、由波形系数可知，晶闸管在额定情况下的有效值电流为ITn等于      倍IT（AV），如果IT（AV）=100安培，则它允许的有效电流为       安培。通常在选择晶闸管时还要留出         倍的裕量。
2、三相桥式全控整流电路是由一组共       极三只晶闸管和一组共       极的三只晶闸管串联后构成的，晶闸管的换相是在同一组内的元件进行的。每隔       换一次相，在电流连续时每只晶闸管导通        度。要使电路工作正常，必须任何时刻要有       只晶闸管同时导通，一个是共         极的，另一个是共        极的元件，且要求不是          的两个元件。
3、为了减小变流电路的开、关损耗，通常让元件工作在软开关状态，软开关电路种类很多，但归纳起来可分为               与              两大类。
4、提高变流置的功率因数的常用方法有            、             、           、             几种。
5、三相半波可控整流电路电阻性负载时，电路的移相范围        ，三相全控桥电阻性负载时，电路的移相范围         ，三相半控桥电阻性负载时，电路的移相范围               。
得分

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三、简答题（每题10分，共3题，共计30分）

1、 简述晶闸管导通的条件与关断条件。

2、 电压型逆变电路的主要特点是什么？

3、单相电压型逆变电路中，电阻性负载和电感性负载对输出电压、电流有何影响？电路结构有哪些变化？

得分

四、 作图题（每小题10分，共1题，共计10分）

1、电路与波形如图所示。（1）若在t1时刻合上K，在t2时刻断开K，画出负载电阻R上的电压波形；（2）若在t1时刻合上K，在t3时刻断开K，画出负载电阻R上的电压波形。（ug宽度大于3600）。（a）电路图 （b）输入电压u2的波形图

得分

五、计算题（每题10分，共1题，共计10分）

1、电路如图所示，单相全控桥式整流电路接大电感负载，R=4Ω，U2=220V。
（1）触发角为60°时，(a) 试求Ud、Id、晶闸管电流平均值IdVT、晶闸管电流有效值IVT、变压器副边电流有效值I2；（b）作出ud、id、iVT2、i2 的波形图（图标清楚，比例适当）。
（2）当负载两端接有续流二极管时，（a）试求Ud、Id、IdVT、IVT、IVD、IdVD 、I2；（b）作出ud、id、iVT2、iVD、i2 的波形图（图标清楚，比例适当）。

一、选择题（共10小题，每题3分，共30分）
1、（D） 2、（C） 3、（A） 4、（A） 5、（B）
6、（D） 7、（D） 8、（C） 9、（C） 10、（B）
二、填空题（共5小题，每空1分，共20分）
1、空1 1.57；空2 157；空3 1.5—2；
2、空1 阴；空2 阳；空3 60度；空4 120；
空5 两；空6 阴；空7 阳；空8 不在同一桥臂上；
3、空1 零电压电路；空2 零电流电路；
4、空1 减小触发角；空2 增加整流相数；空3 采用多组变流装置串联供电；
空4 设置补偿电容；
5、空1 0º--150º；空2 0º--120º；空3 0º--180º；
三、简答题（共 3 小题，共30分）
1、（10分）
晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。导通后的晶闸管管压降很小。
使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－维持电流ＩＨ以下。其方法有二：
（1）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压；
（2）增加负载回路中的电阻。

2、（10分）
(1) 直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动；
(2) 输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同；）
(3) 阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。

3、答：电阻性负载时，输出电压和输出电流同相位，波形相似，均为正负矩形波。
电感性负载时，输出电压为正负矩形波，输出电流近似为正弦波，相位滞后于输出电压，滞后的角度取决于负载中电感的大小。
　　在电路结构上，电感性负载电路，每个开关管必须反向并联续流二级管。

四 作图题
五 计算题
（a）Ud=0.9U2（1+cosα）/2=0.9×220×（1+cos600）/2=148.5V（1分）
Id=Ud/R=148.5/4=37.13A  IdVT=（1800-α）/3600×Id=（1800-600）/3600×37.13=12.38A（1分）
（1分）
（2分）
IdVD=2α/3600×Id=2×600/3600×37.13=12.38A（1分）
（2分）
（b）波形如图2所示（3分）

图1   波形图 图2 波形图

得分

一、选择题（每小题3分，共10题，共计30分）

1、若晶闸管电流有效值是157A，则其额定电流为 （ ）
A、157A B、100A C、80A D、246.5A
2、 2、下列全控器件中，属于电流控制型的器件是 （ ）。
A、P-MOSFET B、SIT C、GTR D、IGBT
3 3、将直流电能转换为交流电能供给负载的变流器是( )
A 、有源逆变器 B、A/D变换器 C、D/A变换器 D、无源逆变器
4 4 、在PWM逆变电路的相电压正弦波调制信号中叠加适当的3次谐波，使之成为鞍形波的目的在于（ ）
A、消除谐波分量 B、包含幅值更大的基波分量
C、减少开关次数 D、削弱直流分量
5 5、带反电动势负载的电路，当晶闸管关断时负载上的电压Ud为 （ ）
A、Ud=0 B、Ud=E C、Ud=E/2 D、Ud= – E
6、 6、若减小SPWM逆变器输出电压基波幅值，可采用的控制方法是（ ）
A、减小三角波频率 B、减小三角波幅值
C、减小输入正弦波控制电压幅值 D、减小输入正弦波控制电压频率
7 7、三相半波可控整流电路的自然换相点是（ ）
A、交流相电压的过零点 B、本相相电压与相邻相电压正半周的交点处
C、比三相不可控整流电路的自然换相点超前30º
D、比三相不可控整流电路的自然换相点滞后60º
8、压敏电阻在晶闸管整流电路中主要是用来（ ）
A、分流 B、降压 C、过电压保护 D、过电流保护
9、可实现有源逆变的电路为（ ）。
A、三相半波可控整流电路 B、三相半控桥整流桥电路
C、单相全控桥接续流二极管电路 D、单相半控桥整流电路
10、软开关变换器中，辅助电路与功率主回路并联，能有效地降低辅助回路自身的损耗的变换器是（ ）
A、准谐振变换器 B、多谐振变换器
B、零电压/零电流PWM变换器 D、零电压/零电流转换变换器

得分

二、填空题（每空1分，共20空，共计20分）

1、同一晶闸管，维持电流IH与掣住电流IL在数值大小上有IL______IH。
2、常用的晶闸管有 式、 式两种。
3、单相半控桥整流电路，带大电感性负载，晶闸管在______时刻换流，二极管则在 时刻换流。
4、过电压产生的原因 、 ，可采取 、 、保护。
5、变频电路所采取的换流方式 、 、 。
6、门极可关断晶闸管主要参数有 、 、 。
7、电力变换通常分为四大类，即 、 、 、 。
8、斩波器是在接在恒定直流电源和负载电路之间，用于 。
得分

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三、判断题（每小题2分，共10题，共计20分）

1、在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路出故障时会出现失控现象。（      ）
2、在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，另一组工作在逆变状态。（ ）
3、晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。（ ）
4、逆变角太大会造成逆变失败。（ ）
5、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。（ ）
6、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。（ ）
7、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。（ ）
8、在单相全控桥整流电路中，晶闸管的额定电压应取U2。（ ）
9、三相半波可控整流电路中，电路输出电压波形的脉动频率为300Hz。（ ）
10、变频调速是改变电动机内旋转磁场的速度达到改变转速的目的。（ ）
得分

四、 简答题（每题10分，共2题，共计20分）

1、试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。（10分）
器 件
优 点
缺 点
IGBT

GTR

GTO

电 力
MOSFET

3、软开关电路可以分为哪几类？各有什么特点？（10分）

得分

五、计算题（每题10分，共1题，共计10分）

1、单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R=20Ω，L值极大，反电动势E＝60V。当α＝30°时，要求：
（1）作出ud、id和i2的波形；（4分）
（2）求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2 ；（6分）

一、选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分）
1、（B） 2、（C） 3、（D） 4、（B） 5、（B）
6、（C） 7、（B） 8、（C） 9、（A） 10、（D）
二、填空题（本题共8小题，每空1分，共20分）
1、空1答案=（2～4）。
2、空1答案螺栓式；空2答案平板式。
3、空1答案触发；空2答案电源电压过零点。
4、空1答案浪涌电压；空2答案操作过电压；空3答案阻容吸收；空4答案硒堆；空5答案压敏电阻。
5、空1答案自然换流；空2答案负载换流；空3答案强迫换流。
6、空1答案最大可关断阳极电流IATO；空2答案电流关断增益；空3答案强擎住电流IL。
7、空1答案交流变直流（整流）；空2答案直流变交流（逆变）；空3答案直流变直流（直流斩波）；空4答案交流变交流。
8、空1答案改变加到负载电路上的直流电压平均值的一种电力电子器件变流装置。
三、判断题（本题共10小题，每小题2分，共20分）
1、（√） 2、（×） 3、（×） 4、（×） 5、（√）
6、（×） 7、（×） 8、（×） 9、（×） 10、（√）

四、简答题（本题共2小题，共20分）
1、（10分）
答：对IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的优缺点的比较如下表：（每格1.5分）
器 件
优 点
缺 点
IGBT
开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小
开关速度低于电力MOSFET,电压，电流容量不及GTO
GTR
耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低
开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题
GTO
电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电导调制效应，其通流能力很强
电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低
电 力
MOSFET
开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题
电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置
2、（10分）
答：根据电路中主要的开关元件开通及关断时的电压电流状态，可将软开关电路分为零电压电路和零电流电路两大类；根据软开关技术发展的历程可将软开关电路分为准谐振电路，零开关PWM电路和零转换PWM电路（4分）。
准谐振电路：准谐振电路中电压或电流的波形为正弦波，电路结构比较简单，但谐振电压或谐振电流很大，对器件要求高，只能采用脉冲频率调制控制方式（2分）。
零开关PWM电路：这类电路中引入辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过程前后，此电路的电压和电流基本上是方波，开关承受的电压明显降低，电路可以采用开关频率固定的PWM控制方式（2分）。
零转换PWM电路：这类软开关电路还是采用辅助开关控制谐振的开始时刻，所不同的是，谐振电路是与主开关并联的，输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小，电路在很宽的输入电压范围内并从零负载到满负载都能工作在软开关状态，无功率的交换被消减到最小（2分）。
五、计算题（本题共1小题，共10分）
4分
2分
2分
2分
2分