电力电子技术复习题

电力电子技术复习题
一、单项选择题（请选出1个正确答案填入括号中）。

1．电子技术包括信息电子技术和（）技术两大分支。

A. 电力电子
B.通信电子
C.模拟电子
D.数字电子答案：A
2．在下列电力电子器件中属于半控型器件的是（）。

A.SCR
B.GTR
C. IGBT
D. POWER MOSFET 答案：A
3．具有擎住效应的全控器件是（）。

A.SCR
B.GTR
C. IGBT
D. POWER MOSFET 答案：C
4．电力电子技术中，DC-DC是什么变换？（）
A. 整流
B. 逆变
C. 直流斩波
D. 交流变换
答案：C
5．隔离型DC-DC变换器主要类型有（）、反激、桥式和推挽式。

A. 同向
B. 反向
C. 正激
D. 反相
答案：C
6．逆变器的三种变换方式为方波变换、阶梯波变换和（）变换。

A. 余弦波
B. 正弦波
C. 三角波
D. 正切波
答案：B
7．不控整流电路中的整流管为（）。

A. GTR
B. 二极管 C . IGBT D. SCR
答案：B
8．变压器漏感对整流电路输出电压的影响，使得输出电压（）。

A、恒定
B、不能确定
C、变大 D.变小
答案：D
9．AC-DC变换器又可分为（）和有源逆变运行两种工作状态。

A、交流调压
B、直流斩波
C、逆变
D、整流
答案：D
10．交流调压电路一般采用相位控制，其特点是维持（）不变，仅改变输出电压的幅值。

A、初相
B、相位
C、平均值
D、频率
答案：D
11．按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的性质，电力电子器件分为（）
和电压驱动型。

A. 电流驱动型
B.电子驱动型
C.空穴驱动型
D.电荷驱动型
答案：A
12．电力电子装置中会产生外因过电压和（）过电压。

A. 内因
B.电源
C. 负载
D. 电阻
答案：A
13．缓冲电路分为关断缓冲电路和（）缓冲电路。

A. 开通
B.电源
C. 负载
D. 吸收
答案：A
14．电力电子技术中，DC-AC是什么变换？（）
A. 整流
B. 逆变
C. 直流斩波
D. 交流变换
答案：B
15．隔离型DC-DC变换器主要类型有正激、（）、和桥式和推挽式。

A. 同向
B. 反激
C. 反向
D. 反相
答案：B
16．电压型逆变器的中间直流环节并联有（）。

A. 电感
B. 电容
C. 电阻
D. 阻感
答案：B
17．由二极管组成的单相桥式整流电容滤波电路输出电压约为（）。

A. U d≈0.45U2
B. U d≈1.5U2 C . U d≈1.2U2 D. U d≈2U2
答案：C
18．有源逆变实际上只是整流器的一种（）运行状态。

A. 导通
B. 关断
C. 可逆
D. 正向
19．如果DC-AC变换器的交流输出连接无源负载，则这种DC-AC变换器又称为（）逆变器。

A. 电源
B. 变频
C. 有源
D. 无源
答案：D
20．（）电路一般采用相位控制，其特点是维持频率不变，仅改变输出电压的幅值。

A. 整流
B. 逆变
C. 直流斩波
D. 交流调压
答案：D
21．电力电子装置中，下列中哪个不属于缓冲电路所起的作用（）。

A．抑制du/dt B．抑制di/dt C．减少开关损耗D．缩短开关时间
答案：D
22．全控器件的换流方式为（）
A. 电网换流
B.强迫换流
C.负载换流
D. 器件换流
答案：D
23．下列中哪个情况不是产生逆变失败的原因（）。

A．逆变角过小B．触发电路工作不可靠C．电源缺相D．电源电压过高
答案：D
24、单相PWM逆变电路, 输出交流电压中最低次谐波分量为( )。

A. 3次谐波
B. 5次谐波
C.7次谐波
D. 载波频率ωc 附近的谐波
答案：D
25、整流电路中，变压器漏感所引起的换相重叠角γ的大小与哪几个参数有关( )。

A. α、U2、X L
B. α、I d
C. α、U2
D. α、I d、X L、U2
答案：D
26．下列不属于斩波电路调节输出电压平均值的控制方式的是（）。

A．开关周期T不变，调节导通时间ton B．导通时间ton不变，改变开关周期T
C．调节直流电压E D．T和ton都可调
答案：C
27．电压型逆变器中间直流环节贮能元件是( )。

A. 蓄电池
B.电感
C. 电容
D.电动机
答案：C
28．下面哪种不属于变流的范围（）。

A.有源逆变
B.交流调压
C.变压器降压
D.直流斩波
29、交交变频电路中，采用梯形波调制可以（）。

A.提高输出线电压基波分量幅值
B.改变输出电压的频率
C.提高功率因数
D.降低功率因数
答案：C
30．下列哪个不是SPWM波形的生成方法（）。

A．特定谐波消去法B．自然采样法C．余弦交点法D．规则采样法答案：C
二、填空题。

请补全空位，共30个空位。

1．GTR和GTO是驱动型器件，电力MOSFET和IGBT是驱动型器件。

（电压或电流）
答案：电流；电压
2．晶闸管承受反向电压，门极有触发电流，则导通；晶闸管导通后，通过门极加触发电流使其关断。

（能或不能）
答案：不能；不能
3、单相全控桥整流电路的阻感负载L足够大，控制角ɑ的移相范围是______度，晶闸管承受的最大反向电压为________。

2U
答案：0~90 ；
2
4、晶闸管串联时，为达到静态均压，应在晶闸管两端并联______,为实现动态均压，应并联_________。

答案：R；阻容元件
5、整流与有源逆变区别之一在于控制角的不同，当控制角90度时，电路工作于整流状态，当90度时，电路工作于有源逆变状态。

答案：小于；大于
6、三相桥式整流电路中触发脉冲应采用________和________方式，触发顺序依次是
_________________。

答案：双脉冲；宽脉冲；VT1、VT2…..VT6
7、单相交流调压电路电阻负载时移相范围是，电感负载时的移相范围是。

答案：0~180度；Φ～180°
8、逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为型逆变器和型逆变器。

答案：电压；电流
9、PWM逆变电路中，根据载波比的情况，可分为_______和_______调制方式。

答案：异步；同步
10、PWM控制技术的基本原理是原理。

答案：面积等效（冲量相等）
11、SPWM的数字生成方法有_______、_______、_______和_______。

答案：自然采样法；规则采样法；指定谐波消除法；跟踪两态调制法
12、电力电子技术是_______、_______和_______的交叉学科。

答案：电力学；电子学；控制技术
13、某SCR承担正弦电流有效值为500A，理论上额定电流为_______，实用中额定电流为
_______~______。

其中电流裕量系数取1.5-2倍。

答案：318.5A；478 A；637 A
（参考：理论上额定电流=500 /1.57=318.5A；实用中额定电流=(1.5-2)*理论上额定电流
=(1.5-2)*318.5=478-637 A）
三、简答题
1．电力电子系统由几部分组成？
答案：电力电子系统由控制电路、驱动电路、检测电路、保护电路和以电力电子器
件为核心的主电路组成。

2．电力电子技术应用在哪些领域?
答案：电力电子技术的应用有（1）电源；（2）电力系统；（3）可再生能源发电系统；（4）微电网；（5）交通运输；（6）节能；（7）军工等领域。

3. 简述变流技术的种类。

答案：变流技术的种类有AC-DC变换、DC-AC变换、DC-DC变换和AC-AC变换。

4. 电力电子技术在可再生能源发电系统中有哪些具体应用？
答案：电力电子技术在可再生能源发电系统中应用有（1）光伏发电系统；（2）风力发电系统；（3）燃料电池发电系统；（4）混合能源发电系统。

5. 举例说明电力电子技术在交通运输中的应用。

答案：电力电子技术在交通运输中的应用有（1）新能源汽车；（2）高铁中电力机车牵引等。

6. 电力电子技术在电源中有哪些具体应用？
答案：电力电子技术在电源中的应用有（1）通信电源；（2）不间断电源；（3）变频器电源等。

7. 电力电子器件有哪些特点？
答案：电力电子器件特点有（1）具有较大的耗散功率；（2）通常工作在开关状态；（3）需要专门的驱动电路来控制；（4）需要缓冲和保护电路；（5）需要加散热片。

8 常用的电流型器件和电压型器件各有哪几种？
答案：常用的电流型器件有GTR、GTO和SCR；常用的电压型器件有PMOSFET和IGBT。

9. 简述晶闸管导通的条件？
答案：晶闸管导通的条件是阳极和阴极之间承受正向电压且有门极触发电流。

10. 电力电子装置中会产生几种过电压？
答案：电力电子装置中会产生2种过电压。

外因过电压（雷击、操作过程）和内因过电压（电力电子装置中的器件开关过程）。

11. 在电力电子装置中常用的过电流保护有哪些？
答案：电力电子装置中常用的过电流保护有快速熔断器、快速断路器和过电流继电器都是专用的过电流保护装置，还有通过电子电路的过流保护。

12.新型电力电子器件有哪些特点？
答案：新型电力电子器件呈现出许多优势，其发展主要特点是集成化、大容量、高频化和高效率。

13.请从最大容量、开关频率和驱动电路这三方面，比较SCR、Power MOSFET和IGBT 的特性。

答案：最大容量递增顺序为Power MOSFET、IGBT、SCR；开关频率递增顺序为SCR、IGBT、Power MOSFET；SCR为电流型驱动；而Power MOSFET和IGBT为电压型驱动。

14. 基本DC-DC变换器的主要类型有哪几种？
答案：基本DC-DC变换器的主要类型有4种：（1）Buck变换器；（2）Boost变换器；（3）Boost-Buck变换器；（4）Buck-Boost变换器。

15. 隔离型DC-DC变换器有类型哪几种？
答案：隔离型DC-DC变换器主要类型有正激、反激和桥式和推挽式。

16. 逆变器有哪三种波形变换方式？
答案：逆变器有三种波形变换方式：方波变换、阶梯波变换、正弦波变换。

17. 按直流侧储能元件的性质逆变器分为哪几类？
答案：按直流侧储能元件的性质逆变器分为2类：电压型逆变器和电流型逆变器。

18．AC- DC变换器有哪两种工作状态？
答案：通常根据AC-DC变换器运行过程中电能传递方向的不同，AC-DC变换器又可分为整流运行和有源逆变运行两种工作状态。

当AC-DC变换器运行过程中，若电能由交流侧向直流侧传递，此种工作状态称为整流，运行于整流工作状态的AC-DC变换器通常称为整流器；当AC-DC变换器运行过程中，若电能由直流侧向交流电网侧传递，此种工作状态称为有源逆变，而有源逆变实际上只是整流器的一种可逆运行状态。

19. 什么是PWM整流电路？
答案：PWM整流电路就是采用PWM控制的整流电路，通过对PWM整流电路的适当控制，可以使其电流十分接近正弦波且与输入电压同相位，功率因数接近1。

20. 交流调压电路有什么特点？用在哪些地方？
答案：交流调压电路的特点有频率不变，仅改变输出电压的幅值。

它广泛应用于电炉温度控制、灯光调节、异步电机的软启动和调速等场合。

四、综合分析设计题
1．如图斩波电路，已知开关器件的触发信号，假设L值很大，C值也很大，试说明电路的工作原理并画出i0的波形。

答案：V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压u o为恒值。

V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。

波形如下：
2．如图单相交流调压电路带电阻负载，试画出α＝300时负载电压u0与晶闸管承受电压u VT 波形。

答案：负载电压u0与晶闸管承受电压u VT波形如下：
3. 如图单相全桥电压型逆变电路及其IGBT的驱动信号，试说明移相调压的原理，并画出负载电压u0的波形。

答案： 各栅极信号为180°正偏，180°反偏，且V1和V2互补，V3和V4互补关系不变。

V3的基极信号只比V1落后θ ( 0<θ <180°)，V3、V4的栅极信号分别比V2、V1的前移180°-θ，u o 成为正负各为θ的脉冲，改变θ 即可调节输出电压有效值。

波形如下：
4．下图升压斩波电路中，已知 E=50V ，L 和 C 值极大，R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs ，ton=25μs 时，计算输出电压平均值 Uo ，输出电流平均值Io 。

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

)(3.1335025
4040off V E t T U o =⨯-==)(667.620
3.133o A R U I o ===
答案：①u d、i d和 i2的波形如下图：
②整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2分别为
Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97(A)
Id ＝(Ud－E)/R＝(77.97－60)/2＝9(A)
I2＝Id ＝9(A)
③晶闸管承受的最大反向电压为：
2U2＝141.4（V）
流过每个晶闸管的电流的有效值为：
I VT＝Id ∕√2＝6.36（A）
故晶闸管的额定电压为：
U N＝(2~3)×141.4＝283~424（V）
晶闸管的额定电流为：
I N＝(1.5~2)×6.36∕1.57＝6~8（A）
6. 设计一个隔离型的直流电源，要求为输入24V，输出12V，已知变压器匝数比为1：1，请画出电路图，叙述其工作过程，并求出占空比D。

答案：选择反激电路如图。

对VT进行周期性通断控制。

(1)在开关导通t on期间，VD截止，能量存储在电感中，
二次侧电感两端电压
2
L21i N u U N =
(2)在开关关断t off 期间，二次侧释放能量，通过VD 向负载供电，向电容充电
2
01
11=
3
1/i D N U U N =
+
7. 三相全控整流桥电路，如采用双窄脉冲触发晶闸管时，下图中哪一种双窄脉冲间距相隔角度符合要求？不符合要求的请说明原因。

答案：（B ）符合要求，三相全控整流桥，两个相邻器件应滞后60度导通
（A ）图下一个器件导通时刻触发脉冲没来到 （C ）图下一个器件导通时刻触发脉冲已结束
8. 在图上画出基于规则采样法的SPWM 信号脉冲，并标注脉冲相位，推导脉冲宽度。

答案：如图所示。

9. 降压斩波电路中，已知E=200V ，R=10Ω，L 值极大，E m =30V ，T=50μs，t on =20μs ,计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。

答案：由于L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为
A
E
B
t e
t
t
t 2t 3
T c
u re
t 12
01
i on off N U t U t N =201/U (1)
i N D U N D =
-21(1sin )2
c
e T t M t ω=
+1321
()2
c t t T t ==
-
on 2020080()50o t U E V T ⨯=
== 输出电流平均值为
o m -8030
5()10o U E I A R -=
==
10. 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 ，输出电流平均值I o 。

答案：输出电压平均值为：
off 4050133.3()4025o T U E V t =
=⨯=-
输出电流平均值为：
o 133.3 6.667()20o U I A R =
==。