电力电子技术第五版试题及答案4套

《电力电子技术》试题(1)
一、填空（30分）
1、双向晶闸管的图形符号是 ，三个电极分别是 ， 和 ；双向晶闸管的的触发方式有 、 、 、 .。

2、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 。

三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 。

（电源相电压为U 2）
3、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用 触发；二是用 触发。

4、在同步电压为锯齿波的触发电路中，锯齿波底宽可达 度；实际移相才能达 度。

5、异步电动机变频调速时，对定子频率的控制方式有 、 、 、 。

6、软开关电路种类很多，大致可分成 电路、 电路两大类。

7、变流电路常用的换流方式有 、 、 、 四种。

8、逆变器环流指的是只流经 、 而不流经 的电流，环流可在电路中加 来限制。

9、提高变流置的功率因数的常用方法有 、 、 。

10、绝缘栅双极型晶体管是以 作为栅极，以 作为发射极与集电极复合而成。

三、选择题（每题2分 10分）
1、α为 度时，三相桥式全控整流电路，带电阻性负载，输出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。

2、晶闸管触发电路中，若使控制电压U C =0，改变 的大小，使触发角α=90º，可使直流电机负载电压U d =0。

达到调整移相控制范围，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。

3、能够实现有源逆变的电路为 。

A 、三相半波可控整流电路，
B 、三相半控整流桥电路，
C 、单相全控桥接续流二极管电路，
D 、单相桥式全控整流电路。

4、如某晶闸管的正向阻断重复峰值电压为745V ，反向重复峰值电压为825V ，则该晶闸管的额定电压应为（ ）
A 、700V
B 、750V
C 、800V
D 、850V
5、单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是( ) A 、90° B 、120° C 、150° D 、180° 四、问答题（20分）
1、 实现有源逆变必须满足哪些必不可少的条件？（6分）
2、根据对输出电压平均值进行控制的方法不同，直流斩波电路可有哪三种控制方式？并简述其控制原理。

（7分）
3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？（7分） 五、计算题（每题10分，20分）
1．在图示升压斩波电路中，已知E=50V ，负载电阻R=20Ω，L 值和C 值极大，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 0，输出电流平均值I 0。

2、三相半波整流电路，如图所示：将变压器二次侧绕组等分为二段，接成曲折接法，每段绕组电压为100V 。

试求：
（1） 晶闸管承受的最大反压是多少？
（2） 变压器铁心有没有直流磁化？为什么？ 一、填空
1、 第一阳极T1，第二阳极T2，门极G ；I +，I -，III +，III -；
2、22U 2；6U 2。

3、大于60º小于120º的宽脉冲，脉冲前沿相差60º的双窄脉冲，
4、240º；0º—180º。

5、恒压频比控制、转差劲频率控制、矢量控制、直接转矩控制。

6、零电压、零电流
7、器件换流；电网换流；负载换流；强迫换流。

8、两组反并联的逆变桥；不流经负载；采用串联电抗器。

9、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。

10、电力场效应晶体管栅极为栅极；以电力晶体管集电极和发射极 一、 选择题
1、B；
2、C；
3、A、D；
4、A；
5、D。

二、问答题
1、实现有源逆变必须外接一直流电源，其方向与晶闸管电流方向相同，其数值要稍大于逆变桥电压，才能提供逆变能量。

另外变流器必须工作在β<90º，（α>90º）区域，使U d<0，才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。

2、第一种调制方式为：保持开关周期不变，改变开关导通时间t on称为脉宽调制。

简称“PWM”调制。

第二种调制方式为：保持开关导通时间t on不变，改变开关周期，称为频率调制。

简称为“PFM”调制。

第三种调制方式为：同时改变周期T与导通时间t on。

使占空比改变，称为混合调制。

3、电压型逆变器当交流侧为阻感性负载时，需要向电源反馈无功功率。

直流侧电容起缓冲无功能量的作用。

为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂开关器件都反并联了反馈二极管。

而对电流型逆变器来说，当交流侧为阻感负载时，也需要提供无功能量反馈，但直流侧电感起缓冲无功能量的作用，因反馈无功能量时，直流电流并不反向，因此不必象电压型逆变器那样要给开关器件反并联二极管。

五、计算题
1、133．3V；6。

67A。

2、423.8V
没有被磁化。

因为在曲折接法时，流过同一相的两段绕组的电流大小相等，方向相反，故变压器铁心内不会被直流磁化。

《电力电子技术》试题(2)
一、填空（30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。

四、问答题（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u d、晶闸管VT1电压u VT1、整流二极管VD2电压u VD2，在一周期内的电压波形图。

五、计算题（20分）
1、在图示升压斩波电路中，已知E=50V，负载电阻R=20Ω，L值和C值极大，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U0，输出电流平均值I0。

2、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u d、i d、i VT1、的波形。

B、计算负载平均电压U d、平均电流I d、流过晶闸管平均电流I dVT和有效电流I VT的值。

E t T U off
=0
电力电子技术试题（2）答案
一、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、 π→0， π
ϕ→，
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、选择题
1、B ；C ；D ；
2、B ；
3、C ；
4、B ；
5、C ； 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I 1，L 值很大，I 1基本恒定，同时电容C 向负载供电，C 很大，使电容器电压U 0基本不变，设V 处于通态的时间为t on ，在t on 时间内，电感L 上积蓄的能量为EI 1t on ；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t off ，在t off 时间内L 释放的能量为（U 0-E ）I 1t off ，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、
（u d ） （u VT1） （u VD1）
五、计算题
1、 U 0=133.3V ；I 0=6.67A ；
2、
U d =117V ； I d =23.4A ； I dVT =7.8A ； I VT =13.5A ；
《电力电子技术》试题(3)
一、填空题 （每空1分，34分）
1、实现有源逆变的条件为 和 。

2、 在由两组反并联变流装置组成的直流电机的四象限运行系统中，两组变流装置分别工作在正组 状态、 状态、反组 状态、 状态。

3、 在有环流反并联可逆系统中，环流指的是只流经 而不流经 的电流。

为了减小环流，一般采用α β状态。

4、有源逆变指的是把 能量转变成 能量后送给 装置。

5、给晶闸管阳极加上一定的 电压；在门极加上 电压，并形成足够的 电流，晶闸管才能导通。

6、当负载为大电感负载，如不加续流二极管时，在电路中出现触发脉冲丢失时 与 电路会出现失控现象。

7、三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为 H Z ；而三相全控桥整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为 H Z ；这说明 电路的纹波系数比 电路要小。

8、造成逆变失败的原因有 、 、 、 等几种。

9、提高可控整流电路的功率因数的措施有、、、等四种。

10、晶闸管在触发开通过程中，当阳极电流小于电流之前，如去掉脉冲，晶闸管又会关断。

四、问答题（每题9分，18分）
1、什么是逆变失败？形成的原因是什么？
2、为使晶闸管变流装置正常工作，触发电路必须满足什么要求？
五、分析、计算题：（每题9分，18分）
1、三相半波可控整流电路，整流变压器的联接组别是D/Y—5，锯齿波同步触发电路中的信号综合管是NPN型三极管。

试确定同步变压器TS的接法钟点数为几点钟时，触发同步定相才是正确的，并画出矢量图。

（8分）
2、如图所示：变压器一次电压有效值为220V，二次各段电压有效值为100V，电阻性负载，R=10Ω，当控制角α=90º时，求输出整流电压的平均值U d，负载电流I d，并绘出晶闸管、整流二极管和变压器一次绕组电流的波形。

（10分）
电力电子技术试题（3）答案
一、填空题
1、要有一个直流逆变电源，它的极性方向与晶闸管的导通方向一致，其幅极应稍大于逆变桥直流侧输出的平均电压；逆变桥必须工作在β<90º（即α>90º）区间，使输出电压极性与整流时相反，才能把直流能量逆变成交流能量反送到交流电网。

2、整流，逆变，整流，逆变，
3、变流桥，不流经负载，α>β，
4、直流，交流，电网的，
5、正向，正向门极，门极触发，
6、单相桥式半控整流桥，三相桥式半控整流桥，
7、150，300，三相桥式全控整流桥，三相半波可控流电路，
8、逆变桥晶闸管或元件损坏，供电电源缺相，逆变角太小，触发脉冲丢失或未按时到达，
9、小控制角运行，增加电源相数，多组变流装置串联运行并进行控制，增加电容补偿装置，
10、掣住，触发脉冲，
四、问答题：
1、逆变失败指的是：逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的器件末导通。

从而使逆变桥进入整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。

逆变失败后果是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件。

产生逆变失败的原因：一是逆变角太小；二是出现触发脉冲丢失；三是主电路器件损坏；四是电源缺相等。

2、A、触发电路必须有足够的输出功率；
A、触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步；
B、触发脉冲要有一定的宽度，且脉冲前沿要陡；
C、触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求；
《电力电子技术》课程期末考试试题(4)
一、填空题（每空1分，34分）
1、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。

2、PWM逆变电路的控制方法有、、三种。

其中调制法又可分
为、两种。

3、在电力晶闸管电路中，常用的过电压保护
有、、、和等几种。

4、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。

5、通常变流电路实现换流的方式有、、、四种。

6、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。

7、目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有、、、几种。

8、提高变流置的功率因数的常用方法有、、、几种。

四、问答题：（每题8分，16分）
1、什么是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成的原因是什么？
2、为使晶闸管变流装置正常工作，触发电路必须满足什么要求？ 五、计算题：（每题10分，20分）
1、 1、画出下图所示整流电路在控制角2202=U 时的波形图，并说出该电路的移相范围是多大？如果该电路的相电压为220V ，则输出最大直流电压和最小直流电压分别为多少。

一、填空：
1、恒压频控制，转差频率控制，矢量控制，直接转矩控制， 1、 计算法，调制法，跟踪控制法。

异步调控法，同步调控法，
2、 避雷器；阻容吸收；硒堆；压敏电阻；整流式阻容吸收；
3、 零电压电路，零电流电路，
4、 器件换流，电网换流，负载换流，强迫换流，
5、 π→0， π
ϕ→， 7、GTO ；GTR ；MOSFET ；IGBT ；
8、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。

二、判断题, 四、问答题：
1、逆变失败指的是：逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的器件末导通。

从而使逆变桥进入整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。

逆变失败后果是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件。

产生逆变失败的原因：一是逆变角太小；二是出现触发脉冲丢失；三是主电路器件损坏；四是电源缺相等。

2、 A 、触发电路必须有足够的输出功率； B 、触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步； C 、触发脉冲要有一定的宽度，且脉冲前沿要陡； D 、触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求； 五、计算题：
1、 当触发角α为0度时输出电压平均值最大。

⎪⎪⎭⎫
⎝⎛+=22322max πU U d
当触发角α=150º时输出电压平均值最小。

2
m in 2
U U d π
=
2、U 2φ=94V ；KP50—5；I 2=44。

9A ；S 2=12。

66KV A 。

七、（共12 分）交-直-交变频电路框图如图7-1所示。

图7-1 图7-2
1．中间直流环节采用 滤波，逆变器属于 型，开关器件用的是自关断器件 ， 其两端不需要并联 二极管。

整流电路换相方式为 ，逆变电路换相方式为 。

2．若PWM 型逆变器输出电压波形如图7-2所示，其载波比为多大，属于单极性调制还是双极性调制波。

举出生成SPWM 波的四种方法。

1．（6分）电感，电流，GTO ，反馈，电网换相，器件换相 2．（6分）载波比为9，属双极性调制波。

（2分） 自然采样，规则采样，谐波消除，专用集成芯片。

（4分）
六、（共12分）斩波电路如图所示。

1．从输出电压的量值上看，此电路为 型斩波器，电动机工作在 象限，处于 运行状态。

为了改变负载两 端直流平均电压的大小，可以采用 、 和 三种调制方法。

2．已知：E =110V ，R =0. 5Ω，E m =16V ，L 足够大，斩波周期T =5ms ，VT 导通时间t on =3ms 。

（1）计算负载平均电压U O 、负载平均电流I O ；（2）画出稳态时输出电压u O 和输出电流 i O 的波形。

1．（6分） 降压，第一，电动，PWM 、PFM 、混合调制。

2．（6分）66on o
t U E V T
==
100o M
o U E I A R
-=
= 已知：电源电压为220V ，R =2Ω，L =5.5mH 。

1．α=30o ，
触发信号为宽脉冲时，求负载电流有效值、功率及功率数，写出电流表达式。

2．若使输出电压大小可调，给出移相控制的移相范围。

五、（共8分） 1．（6分） ϕαωϕ
〈o R
L
tg 411
==- i o 为正弦波 I o =83A ，
P o =13.778KW, 75.0cos =φ。

)41sin(117o o t i -=ω
2．（2分）41o ~180o 。

四、（共 10分）由实验测得某整流电路的输出电压波形如图4-1所示。

1．电路全称为 三相桥式全控整流电路 ，波形对应的控制角α= 30o ，U d = 2 U 2。

晶闸管的触
发脉冲要求用 宽 脉冲或 双窄 脉冲。

在图4-2中画出u T 1波形。

2．若负载为大电感负载，则控制角α的移相范围是 0~90o ，在图4-3中画出α=90o 的u d 波形。

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
图4-2
图4-1。