华南理工大学 电力电子技术 A卷 附答案

,考试作弊将带来严重后果！华南理工大学期末考试《电力电子技术基础》试卷1. 考前请将密封线内各项信息填写清楚；所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)；．考试形式：闭卷；单项选择题（将正确答案填在题干后面的括号内，共10分）、普通二极管和快速（快恢复）二极管在开关频率上的不同，主要是体现在哪( )A.开通时间B.反向恢复时间C.关断时间D.反向电流延迟时间、晶闸管被触发从断态转入通态就除去触发信号，能维持通态所需要的最小阳( )A.通态平均电流B.浪涌电流C.维持电流D.擎住电流、电压型逆变器中间直流环节贮能元件是……………………………………( )A.电容B.电感C.电阻D.电动机、不可在第一和第四象限工作的变流电路是…………………………………( )A.三相半波可控整流电路B.单相桥式全控整流电路C.三相桥式半控整流电路D.矩阵式变频电路、为了保护电力电子装置，需要在装置中加上必要的过流保护措施，以下选项中不是常用的过流保护措施有……………………………………………( )A、快速熔断器B、过电流继电器C、集－射极电压识别电路D、RC吸收电路、若SPWM逆变器的输出频率变化范围很宽，PWM波的调制方式应采用( )A、异步调制 B 、同步调制 C、分段同步调制 D、分段异步调制、电流型逆变器输出电流波形是……………………………………………( )A、三角波B、正弦波C、矩形波D、梯形波、单相半控桥式整流大电感负载电路中，为了避免出现一个晶闸管一直导通，采取的措施是在负载两端并联( )A、电容B、电感C、电阻D、二极管、电压型三相桥式逆变电路，当采用纵向换流时，每个开关管一个周期导通多( )A、60ºB、120ºC、180ºD、240º、以下的换流方式，哪个不是晶闸管的换流方式…………………………( )A、电源换流B、负载换流C、强迫换流D、器件换流二 、判断题（正确打√，错误打×，共10分）11、GTR 一次击穿后，若集电极电流不超过与最大允许耗散功率相对应的限制，GTR 不会损坏。

……………………………………………………………( ) 12、电力MOSFET 一般工作在开关状态，即在截止区和饱和区之间来回转换。

………………………………………………………………………………( ) 13、对于IGBT ，如果集电极电流过大，栅极将失去对集电极电流的控制作用，这种现象称为动态擎住效应。

……………………………………………( ) 14、三相全控整流电路输出电压是电源相电压的一部分。

…………………( ) 15、可控整流电路，当控制角增大时，功率因数也随之增大。

……………( ) 16、凡是负载电流波形超前负载电压即容性负载都可以实现负载换流。

…( ) 17、交流调功电路和相控交流调压电路的电路形式完全相同，只是控制方式不同。

……………………………………………………………………………( ) 18、逆变电路的多重化除了用于调压外，另一个主要的目的是消除输出的高次谐波。

…………………………………………………………………………( ) 19、交交变频电路可运行于整流和逆变状态，用于电动机调速可以很容易实现四象限运行。

…………………………………………………………………( ) 20、由三角波和正弦波的自然交点产生SPWM 波形，这种方法称为规则采样法。

……………………………………………………………………………( )三、 填空题（共24分，每空1.5分）21、图1所示为晶闸管的串联电路，晶闸管串联时要采用 措施，图1中的两个R P 的作用是 ；两个R 、C 串联的作用是 。

22、图2所示为 电路，若输入电压为10V ，开关S 的开关周期为10mS ，一个周期导通时间为5 mS ，在电流连续、理想的工作情况下，输出电压为 V 。

（图1） 23、逆变失败是指工作于逆变状态的变流器，由于某种原因，出现了输出平均电压和直流电动势 的状态，而变流器内阻很小，于是产生很大的短路电流；造成逆变失败的原因有： 、 （图2） 。

（任意写2种） 24、晶闸管导通的2个条件是：（1） 、 （2） 。

RC R CVT 1VTR U i U oL S DC25、如图3所示，为IGBT 的缓冲电路，电路中，L S 、VD 的作用是 缓冲，R S 、VD S 、C S 的作用是 缓冲。

26、图4为两组变流器反并联的可逆线路，工作于正转逆变状态，1组（正组）变流器工作于 状态，2组（反组）变流器工作于 状态，并在图上标明电动机及反电动势极性，电流I d 的方向，电能传输方向（由变流器指向电动机或反之）。

（图3） （图4）四、 计算题（共32分）27、三相半波有源逆变电路，反电动势阻感负载，已知U 2＝100V ，R=1Ω,L=∞，E M = -150V,β=30º,，求直流侧平均电压和平均电流、晶闸管电压定额（考虑2倍冗余）、电流定额（考虑2倍冗余）、此时送回电网的平均功率是多少。

（共12分） （αcos 17.12U U d =）28、三相桥式全控整流电路，如图5所示，反电动势阻感负载，E ＝200V ，R=1Ω，L 值极大，输入相电压的有效值为220V ，α=60º，在（1）漏感L B ＝0时，求出直流侧U d 、I d 、（2）漏感L B ＝1mH 时，求出直流侧U d 、I d 、换流重叠角γ。

（3） 在图5中画出考虑漏感时，输出电压、输出电流和VT1电流的波形（共20分）(αcos 34.22U U d =,d Bd I X U π3=∆,262)cos(cos U I X dB =+-γαα)VdRs（图5）五、 分析题（共24分）29、图6为交直交单相桥式电压型逆变电路，（1）根据给出的4个IGBT 栅极信号波形，画出稳态时负载电压u o 波形、负载电流i o 波形；（2）结合波形分析电路工作过程。

（14分）30、图7所示，为一个晶闸管和四个二极管组成的单相桥式交流调压电路，电阻为1欧姆，根据输入电压和驱动信号波形，画出输出电压波形、通过二极管VD1的电流波形，并分析电路的工作原理。

（10分）dVT VT VT 462i（图6）Ri（图7）tG u tttG u G u G u u i06～07学年《电力电子技术基础A卷》参考答案一．选择题（每题一分）1. B2. D3. A4. C5. D6. C7. C8. D9. B 10. D二．判断题（每题一分）11. √12. ×13. ×14. ×15. ×16. √17. √18. √19. √20.×三．填空题（每空1.5分）21．均压，静态均压，动态均压22．升压斩波，2023．顺向串联，触发电路工作不可靠、晶闸管发生故障、交流电源缺相或者突然消失、逆变角过小（任选其二）24．阳极－阴极之间加有正向电压，门极－阴极之间加正向电压和电流（触发脉冲）25．开通(或者电流或者抑止di/dt)，关断(或者电压或者抑止du/dt)26．停止/封锁，逆变(图3分)四．计算题27．解：V U U d 32.101cos 17.12-==α (2分)A R E U I M d d 68.481)150(32.101=---=-=(2分) 晶闸管承受的最大正反向电压为线电压峰值=)3(22U 244.95V (2分)所以，晶闸管的电压定额为 489.90V (1分) 流过晶闸管的电流有效值为 A I I dVT 11.283==(2分) 晶闸管的电流定额为 A I I VTAV T 80.3557.12)(==(1分) 送回电网的平均功率是 W I U I E R I P d d d M d 26.49322-=⨯=+= (2分)28、（1）漏感为0时输出平均电压为 V U U d 4.25760cos 22034.2cos 34.22=︒⨯⨯==α （1分）输出平均电流为 A R E U I M d d 4.5712004.257=-=-= （2分） （2）漏感为1mH 时直流电压平衡方程为 M d d d E RI U U +=∆- （2分） 其中Ud 为不考虑漏感时的输出电压，由前面结果可知为257.4V ， 漏感上的电压 d B d I X U π3=∆ （1分）由以上2式可以得出 A I d 15.44= （2分）V I U d d 25.133.0==∆ （2分）所以，此时直流侧平均电压为 V E RI U U M d d d 15.244=+=∆- （1分）换流重叠角计算公式为 051.062)cos(cos 2==+-U X I B d γαα （1分）所以，换流重叠角 ︒=32.3γ （2分）（三个图 得分依次为 3分、1分、2分）五．分析说明题29．开关器件4,1V 与3,2V 的栅极信号在一个周期内各有半周正偏，半周反偏，二者互补。

（1分）（1）第一阶段在1t t =时，1V 4V 导通，此时负载电流为零。

当1t t >时，负载电流按指数规律上升。

电流方向如图中21~t t 段，此阶段输出电压为d o U U =。

（2分） （2）第二阶段在2t t =时，1V 4V 关断，同时给2V 3V 栅极信号，但感性负载中的电流不能立刻改变方向，于是2VD 、3VD 导通，电流继续按原方向流动，将电感电能向电源回馈，而2V 3V 承受反压不能导通。

此阶段直到3t t =时，电流0)(3=t i o ，此时2VD 、3VD 关断。

此阶段输出电压为d o U U -=。

（2分）i（3）第三阶段在3t t =时， 2V 3V 导通，d o U U -=，电流方向相反，变换规律与第一阶段相同，时间延后半个周期，213T t t =-。

（2分）（4）第四阶段在4t t =时，2V 3V 栅极信号为零而关断，1VD 、4VD 在负载电感电势作用下而导通，1V 4V 不能导通。

此时d o U U =，电流反向，变换规律与第二阶段相同，时间延后半个周期。

（2分）总之，负载电压为方波，与1V 、4V 和2V 3V 的栅极信号变换一致。

电流为两端指数衰减曲线构成的正负半波对称的交流。

（1分）UU（此图4分，每个波形2分）i （此图4分，每个波形2分）30、此电路为交流调压电路（1）当输入电压为正半波期间，VD1、VT、VD2串联回路承受正向电压，晶闸管具备导通的第一个条件；在t1时刻，给晶闸管触发脉冲，晶闸管又具备了导通的第二个条件，因此，从t1时刻开始，晶闸管导通，电流经过VD1、VT、VD2、R形成回路，负载上边的电压即为输入电压。