西安工业大学电力电子技术复习题.doc

绪论
填空题:
1._________________________ 电力电子技术是使用 ______________________________ 器件对电能进行 __________
的技术。

4. ___________________ 在功率变换电路中，为了尽量提高电能变换的效率，所以器件只能工作在 ____________________ 状态，这样才能降低 ______ 。

7.半导体变流技术包括用电力电子器件构成
电路和对其进行控制的技术，以及构成_______________ 装置和
_______ 系统的技术。

电力电子器件
填空题:
1.电力电子器件一般工作在_________ 状态。

2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为____________
而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为 ___________ 。

3.电力电子器件组成的系统，一般由___________ 、________
_______ 三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加
4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子
器件可分为 ________ 、___________ 、 _________ 三类。

5.按照器件能够被控制的程度，电力电子器件可分为以下三类：、
__________ 和____________ o
6.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的
性质，可将电力电子器件分为 __________ 和_______ 两类。

7.电力二极管的主要类型
W ____________ > __________ > ____________ o
11.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不
论 ________ ，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在
情况下，晶阐管才能导通；晶闸管一旦导通， ______________就
失去控制作用。

要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电
流 ____________________
12.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小
上有IL _______ IH o
14.逆导晶闸管是将_________ 与晶闸管__________ （如何连接）
在同一管芯上的功率集成器件。

16._________ 晶闸管可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。

17.光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用
发导通的晶闸管。

光触发保证了主电路与控制电路之间
且可避免电磁干扰的影响。

常应用在
的场合。

18.GT0 的结构是为了便于实现门极控制关断而设
计的。

19.电力MOSFET的通态电阻具有 __________ 温度系数。

20.IGBT的开启电压UGE (th)随温度升高而 _____________ ，开关速度 ________ 电力MOSFET。

23.主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担的电路。

24.GTO的开通控制方式与晶闸管相似，但是可以通过在门极
________________ 使其关断。

25._____________________________________________ 电力MOSFET导通的条件是：_______________________________ 且
幵关时间的大致范是： __________________
19.IGBT是由_________ 和
而成的复合器件。

20.IGBT 导通
整流电路
两类器件取长补短结合的条件是
填空题：
1.电阻负载的特点是_________ 负载电路中，晶闸管控制角a
2.阻感负载的特点是在单相半波可控整流电阻性的
最大移相范围是___________ o 在单相半波可控整流带阻感
负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角a 的最大移 U2为相电压有效值）
3. 单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，a 角移相范
,单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电
阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联 一个 _________ 0
4. 从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与
的波形基本相同，只是后者适用于
压的场合
5. 电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最
为相电压有效，
6. 三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位
7. 三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中相范围是
其承受的最大正反向电压均为 ，续流二极管承受的最大反向电压为 （
压分别为_
为 ____ ;带阻感负载时，a 角移相范 单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电 压分别为_ :带反电动势负载时，欲使电 大正向电压UFm 等于. 相范围是 ________ ， ，晶闸管控制角a 的最大移
使负载电流连续的条件为 (U2 按相序依次互差
,当它带阻感负载时，a 的移相范
中处于导通的晶闸管对应的是. 0C 角的移相范围是 ________________
8. _____________________ 对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使 用输出电压平均值 。

9. 在整流电路中，能够实现有源逆变的有 等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状态
_______ 和 ________ 。

10. 逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为 11. 直流可逆电力拖动系统中电动机可以实现四象限运行, 当其处于第一象限时，电动机作 ____ 转，正组桥工作在 组桥工作在逆变状态。

13. 大、中功率的变流器广泛应用的是 同步信号为锯齿波的触发电路，可分为三个基本环节，即 ________ . ________ 和 _________ O
处于通态的晶闸管对应的是 的相电压，而共阳极组 的
相电压；这种电路
ud 波形连续的条件是
的条件是
,欲实现有源逆变，只能采用
控制角0〈 a 〈 K /2时，电路工作在 电路，当 状态； 71 /2< OC <兀时，电路工作在 状态
运行，电动机 状态；当其处于第四象 限时，电动机做 运行，电动机 转, 触发电路,
直流斩波电路
填空题:
1.直流斩波电路完成得是直流到的变换
2.直流斩波电路中最基本的两种电路是
3.斩波电路有三种控制方式：_时间比例控制方式、瞬时值和平
均值控制方式和时间比与瞬时值混合控制。

4.______________________________ 升压斩波电路的
典型应用有__________________________ 和_________ 等。

5.斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能
使电动机工作于第 _________象限，升压斩波电路能使电动机
工作于第 _______ 象限，_________ 电路能使电动机工作于第
1和第2象限。

6.桥式可逆斩波电路用于拖动直流电动机时，可使电动
机工作于第 ________ 象限。

7.复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作一个
_______ 斩波电路和一个_________ 斩波电路的组合；多相多
重斩波电路中，3相3重斩波电路相当于3个___________ 斩波电路并联。

交流一交流电力变换电路
填空题：
1. _________________________ 改变频率的电路称为，变
频电路有交交变频
电路和 _______ 电路两种形式，前者又称为___________ ，后者
也称为
2. 单相调压电路带电阻负载，其导通控制角ot 的移相范
，随(X 的增大，Uo
3. 单相交流调压电路带阻感负载，当控制角01<
tp((p-arctan (o)L/R))时,VT1 的导通时间 通时间 o 5. 晶闸管投切电容器选择晶闸管投入时刻的原则是:
6. _______________ 把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电 的变流电路称为 。

7. _ 单相交交变频电路带阻感负载时，哪组变流电路工作 ________ 决定的，交流电路工作在整流还是逆变状态是 .决定的
8. ____________________________________ 当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50Hz 时 单相交交变频电路的输出上限频率约为 _______________________________ 。

9. 三相交交变频电路主要有两种接线方式，即
,其中主要用于中等容量的交流调速系统是
逆变电路
,VT2的导
是
由. 根据
填空题：
1. ____________________________________ 把直流电变成交流电的电路称为 ___________________________ ,当交流侧
2. 电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流, 从大的方面，换流可以分为两类，即外部换流和 ，
3. 适用于全控型器件的换流方式是
路内电容直接提供换流电压的换流方式称为
4. 逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类，当直流
5. 半桥逆变电路输出交流电压的幅值Um 为 Ud ,全桥逆变电
路输出交流电压的幅值Um 为
Ud
6. 三相电压型逆变电路中，每个桥臂的导电角度为
进一步划分，前者又包括
两种换流方 式，后者包括 两种换流方式
侧是电压源时，称此电路为.
称此电路为 。

,当直流侧为电流源时, ，各相开始导电的角度依次相差
，在任一 时刻，有
个桥臂导通 7.电压型逆变电路一般采用
器件，换流方式为
简答题:
绪论
简答题
1.什么是电力电子技术？
2.电能变换电路的有什么特点？机械式幵关为什么不适于做电能变换电路中的幵关？
3.电力变换电路包括哪几大类？
电力电子器件
1..电力电子器件是如何定义和分类的？同处理信息的电子器件相比，它的特点是什么？
2.应用电力电子器件的系统组成如题图1-1所示，试说明其
中保护电
路的重要
意义？
图1-1
3.使晶闸管导通的条件是什么？
4.维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？
5.GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？
6.如何防止电力MOSFET因静电感应应起的损坏？
7.晶闸管的触发电路有哪些要求？
8.GTO的触发信号有哪些要求？
9.IGBT、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点？
10.试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点整流电路
简答题:
1.什么是相位控制方式？
2.以晶闸管的门极触发电路（同步信号为锯齿波的触发电路）为例说明相位控制信号的生成方法。

3.针对晶闸管变流器，给出下列名词的定义：自然换流点，触发延迟角，导通角和移相控制范
4.什么是有源逆变？简述有源逆变产生的条件，并比较晶闸管变流器整流工作模式与逆变工作模式的差别。

5.逆变角是如何定义的？简述当晶闸管变流器工作于逆变状态时，应如何限制逆变角才能保证正常换流？简述逆变失败的原因及逆变失败所产生的后果。

6.晶闸管三相桥式变流电路，在设计触发电路时，为什么要采用“双窄脉冲”触发方式？晶闸管单相桥式变流电路，是否也需要采用这种双窄脉冲触发方式，为什么？
7.为什么随着触发角a的增加，晶闸管整流器的功率因数会变降低？
8.单相全波可控整流电路与单相桥式全控整流电路从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的，那么二者是否有区别呢V 丁
题2-8
9.三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，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？
10.有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们的触发角都是a，那么共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如都是a相，在相位上差多少度？
11.题图2-26为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大
反向电压为2枫'②当负载是电阻或电感时，
其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。

12.单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范分别是多少？
13.在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压ud波形如何？如果有一个晶阐管被击穿而短路，其它晶闸管受什么影响？
14.使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？
15.什么是逆变失败？如何防止逆变失败？
直流斩波电路
简答题：
1.画出降压斩波电路原理图并简述其工作原理。

2.画出升压斩波电路原理图并简述其基本工作原理。

3.分析题图3-15a所示的电流可逆斩波电路，并结合题图3-15b的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。

4.对于题图3-16所示的桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于反转电动状态，试分析此时电路的工作情况，并绘制相应的电流流通路径图，同时标明电流流向。

5.多相多重斩波电路有何优点？
交流一交流电力变换电路
简答题：
1.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？
2.斩控式交流调压电路带电阻负载时输入输出有何特
性？
3.三相交交变频电路有那两种接线方式？它们有什么
区别？
4.三相交流调压电路采用三相四线接法时，存在何种问
题？
5.什么是TCR,什么是TSC?它们的基本原理是什么？各有何特点？
6.简述交流电力电子开关与交流调功电路的区别。

7.画出单相交交变频电路的基本原理图并分析其基本
工作原理。

8.交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？
9.交交变频电路的最高输出频率是多少？制约输出频率提高的因素是什么？
10.在三相交交变频电路中，采用梯形波输出控制的好处是什么？为什么？
逆变电路简答题：
8.画出逆变电路的基本原理图并阐述其原理。

9.无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？
10.换流方式各有那几种？各有什么特点？
11
电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么?
.
13.如题图5-19所示为一个三相桥式电压型逆变电路:
(1)结合电路原理图，说明其主要特点；
(2)当该电路采用输出为方波的180°导电方式时，试画出UUN\ UUV 和UNN'的波形。

计算题:
电力电子器件
1.晶闸管在单相正弦有效值电压220V时工作,若考虑晶闸管的安全裕量，其电压定额应选多大？
2.流经晶闸管的电流波形如题图1 一41所示。

试计算电流波形的平均值、有效值及波形系数。

若取安全裕量为2,问额定电流为100A 的晶闸管，其允许通过的电流平均值和最大值为多少？
0 丑3
1-3
3. 在题图1-3电路中，E=50V, R=0. 5W,L=0. 5H,晶闸管 擎住电流为15mA 。

要使晶闸管导通，门极触发脉冲宽度至少 应为多少？
4. 题图1-4中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形， 各波形的电流最大值均为Im ，试计算各波形的电流平均值 Idl 、Id2> Id3 与电流有效值 II 、12、13。

5. 上题中如果不考虑安全裕量，问100A 的晶闸管能送出的平 均电流Idl 、Id2、Id3各为多少？这时，相应的电流最大值 Iml 、Im2、Im3各为多少？
计算题: 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L=20mH, U2 = 100V ，求当a =0°和60°时的负载电流Id ，并画出ud 与 id 波形。

2. 单相桥式全控整流电路，U2 = 100V,负载中R=2Q, L 值 极大，当a =30°时，要求：①作出ud 、id 、和i2
的波形; ②求整流输出平71
a) 71考£
2n 0 71 2 c)
271
1-4
均电压Ud、电流Id,变压器二次电流有效值12;③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

3.单相桥式全控整流电路，U2=100V,负载中R=2Q, L值极大，反电势E=60V,当a=30°时，要求：①作出ud、id和i2的波形；②求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值12;③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

4.单相桥式全控整流电路带电阻负载工作，设交流电压有效值
U2=220V,控制角ot =兀/3 rad,负载电阻Rd=5W,试求：
(1)输出电压的平均值Ud ; (2)输出电流有效值I。

5.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作，设交流电压有效值
U2=400V，负载电阻Rd=10W，控制角ot=兀/2 rad,试求：(1)输出电压平均值Ud; (2)输出电流平均值Id。

6.在三相半波整流电路中，如果a相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压ud的波形。

7.三相半波可控整流电路，U2=100V,带电阻电感负载，R=5 Q , L 值极大，当ot=60°时，要求：①画出ud、id和iVTl的波形；②计算Ud、Id、IdT和IVT。

8.三相桥式全控整流电路，U2=100V,带电阻电感负载，R=5Q, L值极大，当ot=60°时，要求：①画出ud、id和iVTl的波形;②计算Ud、Id、IdT和IVT。

9.单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1Q，L=°°, E=40V, U2=100V, LB二0.5mH，当ot=60° 时求Ud、Id 与丫的数值，并画出整流
电压ud的波形。

10.三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U2=100V, R=1Q, L=oo, LB=lmH ,求当a =30° 时、E=50V 时Ud、Id、Y的值并作出ud与iVTl和iVT2的波形。

11.三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5Q，L=-, U2=220V, XB=0. 3Q,求Ud、Id、IVD、12 和y 的值并作出ud、iVD和i2的波形。

12.三相全控桥，反电动势阻感负载，E=200V，R=1Q, L=oo, U2=220V, ot=60° ,当①LB=0和②LB=lmH情况下分别求Ud、Id的值，后者还应求Y并分别作出ud与iT的波形。

13.三相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R-1Q, L=o°, U2二220V, LB=lmH,当EM=-400V, p=60° 时求Ud、Id 与y 的值，此时送回电网的有功功率是多少？
14.单相全控桥，反电动势阻感负载,R=1 Q , L=oo,U2=100V,
L=0. 5mH,当EM=-99V, p=60° 时求Ud、Id 和y 的值。

直流斩波电路
计算题：
1.在题图3-18所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Q, L 值极大，EM=30V, T=50 u s, ton=20 u s,计算输出电压平均值Uo,
输出电流平均值Io。

题图3-18.
2.在题图3-19所示的降压斩波电路中，E=100V，L=lmH, R=0. 5Q , EM=10V,采用脉宽调制控制方式，T=20 u s，当ton =5 us时，计算输出电压平均值Uo,输出电流平均值Io,计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。

当ton=3 y s时，重新进行上述计算。

3. 在题图3-20所示的升压斩波电路中，已知E=50V, L 值和 C 值极大，R=20 Q ,采用脉宽调制控制方式，当T=40ys ， ton=25 y s 时，计算输出电压平均值Uo,输出电流平均值Io 。

4.在题图3-21所示的升压斩波电路中，设E = 100V, R= 250W, a=0.8, C=oo 。

(1) 计算输出电压平均值Uo ，输出电流平均值Io 。

(2) 计算输入输出功率。

计算题：
1.采用两晶闸管反并联相控的交流调功电路，输入电压
Ui = 220V,负载电阻R=5W 。

晶闸管导通20个周期 40个周期。

求：
(1) 输出电压有效值Uo,
(2) 负载功率Po, L VD 题图
3-2a
L VD
关断。