现代电力电子及变流技术B82242

东北大学继续教育学院
现代电力电子及变流技术试卷（作业考核线下）B 卷（共 4 页）
一、单选题（每小题2分，共10分）
1. 晶闸管是（ A ）。

A. 四层三端器件
B. 三层四端器件
C. 四个PN结的器件
D. 电压驱动型器件
2. （ C ）是双极型全控电力电子器件。

A.P-MOSFET
B.TRIAC
C.GTR
D.GTO
3. 功率晶体管三个电极分别为( A )。

A.发射极，基极，集电极；
B.第一基极，发射极，第二基极；
C.源极，栅极，漏极；
D.阴极，门极，阳极。

4. 电压型交-直-交变频器中间直流环节是（ A ）。

A. 电容
B. 电感
C. 电容加电感
D. 电容加电阻
5. 三相半波可控整流电路，负载两端分别接（ B ）。

A. 整流变压器输出端和中性点
B. 整流电路输出端和中性点
C. 共阴极组整流电路输出端和共阳极组整流电路输出端
D. 平波电抗器两端
二、问答题（每小题5分，共35分）
1. 试分析电力电子器件并联使用时可能出现什么问题及解决方法。

答：电力电子器件并联使用时因静态、动态特性参数的差异而导致电流分配的不均匀，造成电流过大的器件因过载损坏。

因此，必须采取均流措施如加均流电抗器，并选用特性参数尽可能一致的元器件，用门极强脉冲触发也有助于动态均流。

选择正温度系数的器件（MOSFET和IGBT）也能较好的达到均流效果。

2. 简述正弦脉宽调制（SPWM）技术的工作原理。

答：述正弦脉宽调制（SPWM）技术是将每一正弦周期内的多个脉冲作自然或规则的宽度调制，使其依次调制出相当于正弦函数值的相位角和面积等效于正弦波的脉冲序列，形成等幅不等宽的正弦化电流输出。

3. 晶闸管逆变器为什么要有换流电路？逆变器换流有哪几种基本方法？
4. 什么是脉冲宽度调制方式？
答：脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation ”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

5. 试说明升压斩波器的特点。

答：升压斩波器是一种通过电子开关电路实现电流的高速通断，利用电感器件自感现象输出高频交流电，再经过整流滤波电路得到比输入电源电压高的输出电压。

6. 单极性和双极性PWM 调制有什么区别？ 答：载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM 波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM 控制方式。

载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM 波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性PWM 控制方式。

7. 电力电子器件过电压保护和过电流保护各有哪些主要方法？
答：1.过电压保护常用RC 阻容吸收、雪崩二极管、压敏电阻、硒堆和转折二极管等非线性元器件来限制或吸收过电压也是较长用的措施。

2.过电流保护常用快速熔断器、直流快速断路器和过流继电器都是较长用的措施。

三、（共20分）
三相半波逆变电路，直流电动机负载，电流连续。

U 2=200V ，I d =93.7A ，β=30゜，c e ф=0.142V·min/r ，晶闸管通态平均电压ΔU =1V ，变压器二次侧每相等效电阻R B =0.02Ω，电枢电阻R s =0.05Ω，折算到变压器二次侧的每相漏抗X B =0.01Ω，平波电抗器电阻R T =0.005Ω。

1） 计算变流器输出的空载逆变电压； 2） 写出此时的电压平衡方程式； 3） 求出电动机的转速n 。

解：)(08.0005.0201
.0305.002.02Ω=+⨯++=+++=π
πT B S B R mX R R R )(65.20230cos 20017.1cos 17.12V U U d =⨯⨯==οββ
（V U U d 65.202cos 17.12-=-=β）
T d T d d U R I U U R I U E ∆++=∆++=ββcos 17.12
（或T d B
T
S B d U I mX R R R E U ∆+++++=)2(π
）
1487)108.07.9330cos 20017.1(1
=+⨯+⨯⨯=
οφ
e c n r/min
四、（共10分）
三相桥式全控整流电路，电阻性负载。

如果VT 3不能导通，画出此时的整流电压u d 波形。

如果VT 5被击穿短路，其他晶闸管受什么影响？
答：如果VT 3不能导通，输出电压u d 将缺少u bc 和u ba 波形
u d 0
ab ac bc ba ca cb ab ωt
如果VT 5被击穿短路，输出电流将显著增大，当换流到VT 1时，将造成a 、b 两相短路，烧毁变压器
和VT 1晶闸管。

A B C
T
●
●
●
●
●
●
a
b
c
R
d
1
i
d
ud
d
2
VT
1
VT
3
VT
4
VT
6
VT
2
五、（共5分）
在DC-DC 变换器的Boost 电路中，E =10V ，D =0.7，求U 0等于多少？
答：
V E D E U 3.33107
.011
111
0=⨯-=-=
=
β
六、（共10分）
电阻性负载加热炉由单相交流调压电路供电，如α=0°时为输出功率最大值，试求功率为80%时的控制角α。

解：α=0 时输出电压最大，为
20
22)sin 2(
1
U t d t U U OMAX ==
⎰
π
ωωπ
此时负载电流最大，为
R
U R U I o o 2
max max ==
因此最大输出功率为
R
U I U P o o o 2
2max
max max == 输出功率为最大输出功率80%时，有：
R
U p P o 22
max
8.08.0⨯==
又由
R
U U o α
ππα-+=22sin 2
)22sin (12π
αππα-+==R R U P o o
化简得
παα4.02sin 2=-.
由图解法解得 ο60=α
七、（共10分）
单相调功电路，过零点接通器件。

电源电压为220V （AC ），负载电阻R =2Ω，设控制周期为T ，其中晶闸管导通时间为0.3s ，关断时间为0.2s ，试计算负载上的功率与假定晶闸管一直导通时所送出的功率。