交流伺服与变频技术A(17-18-1) - 答案

考试学期 17-18-1 开课部门 电气工程学院

考试班级 机电1631、1632、1633、1634、1635、1636、1637、1638（答案） 考试形式

闭卷

题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 …… 总分 得分

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一、填空题：（每空1分，共20分）

1．晶闸管的导通条件是 U AK >0 和 Ugk >0 ，两者缺一不可。晶闸

管一旦导通，门极即失去控制作用。要关断已导通的晶闸管，必须使 I A < I H 。

2．单相桥式可控整流电路电阻负载控制角的移相范围是 180o ，晶闸管承受的最大压

为 √2 U 2 (交流输入电压为

2

u )。

3. 课程学习的全控型电力电子器件有 GTR 、 MOSFET 和 IGBT 等。 4．直流斩波电路调制方法有 PWM 、 PFM 、 混合调制 三种。 6．逆变电路的作用是 把直流电变换为频率可调的交流电 。

7．根据逆变电路的负载不同分为 有源逆变 和 无源逆变 。以逆变电路的形式又

分为 电压 型逆变器和 电流 型逆变器,现普遍使用 PWM 型逆变器。 8．一般变频器主接线时R 、S 、T 端接 电源 ，U 、V 、W 端接 负载 。 9．变频器在使用中出现报警时首先要切断变频器 电源 。

二、判断题：（每题2分，共10分） 1. 在单相全控桥整流电路中，晶闸管的额定电压应取

2

u 。 （ × ）

2. 双向晶闸管的额定电流是用有效值表示。（ √ ）

3.GTR 是电压驱动器件，而电力MOSFET 是电流驱动型器件 （ ×）

4. 变频器安装时要考虑到环境、温度、湿度等因素。 （ √）

5. 变频调速是直流调速。 （ × ） 三、选择题（每题2分，共10分）

1. 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 D 。 A ：90° B ：120° C ：150° D ：180°

2. 若晶闸管电流有效值是157A ，则其额定电流为 B 。

A: 157A B: 100A C: 80A D: 246.5A 3. IGBT 是MOSFET 与GTR 复合而成的，其驱动为 B 驱动。

A ：电流

B ：电压

C ：电压与电流均可

4. 变频器电气安装布线时，主电路布线与控制线要分开并相距100mm 以上，尽量不要交叉，

如果必须交叉时要 A 交叉。

A ：垂直，

B ：随意 ，

C ：大于90度

5. 三菱500变频器使用外部调节频率时P79参数设置为 C 。 A ：0 B ：1 C ：2 D ：3

四、简答题：（共20分）

1．试说明电力MOSFET 的导通与关断原理（4分）。

答：当D 、S 加正电压（漏极为正，源极为负），U GS =0时，P 体区和N 漏区的PN 结反偏，D 、S 之间无电流通过；如果在G 、S 之间加一正电压U GS ，由于栅极是绝缘的，所以不会有电流流过，但栅极的正电压会将其下面P 区中的空穴推开，而将P 区中的少数载流子电子吸引到栅极下面的P 区表面。当U GS 大于某一电压U T 时，栅极下P 区表面的电子浓度将超过空穴浓度，从而使P 型半导体反型成N 型半导体而成为反型层，该反型层形成N 沟道而使PN 结J1消失，漏极和源极导电。电压U T 称开启电压或阀值电压，U GS 超过UT 越多，导电能力越强，漏极电流越大。(或用表达式表示)

2．简述PWM 逆变中面积等效原理（5分）。

冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性环节上时，其效果基本相同。冲量为窄脉

冲的面积，效果基本相同为输出响应波形基本相同。

3．画出下例器件的电气符号（6分） （1）晶闸管：

（2）IGBT ：

（3）MOSFET ：

4．什么是有源逆变？什么是无源逆变？并各举一例其应用（5分）

1）逆变器输出交流电回归电网叫有源逆变。如并网光伏逆变。

2) 逆变器输出交流电供给不同频率需要的负载叫无源逆变。如变频器调速。

五、分析计算题：（共40分）

1．画出单相全控桥式控整电路图（4分），当α=600

时，如下两种情况的u d 、i d 的波形。 （1）电阻性负载（6分）。

（2）大电感负载不加续流二极管（6分）。（共16分）

（1）u d 、i d 的波形基本相同

2．型号为KP100－3、维持电流I H ＝3mA 的晶闸管，使用在下图所示的三个电路中是否合理？

为什么？（不考虑电压、电流裕量）（8分）

（1） （2） 答：（1）不合理。因为VT 承受最高电压为312V ，超过了晶闸管的额定电压300V 。

（2）合理。因为VT 承受电压为150V ，晶闸管额定电流为100A ，其允许通过的有效电流为157A ，电路中VT 导通时有效电流为150A ，电压电流均未超过晶闸管额定值。

3．针对实训室变频器参数设置要求如下，试设计相关参数设置步骤。（16分） （1）变频器清零;

（2）变频器外部运行，最大运行频率为80HZ 。

（1）变频器清零。

1）设定参数P30=1

开机→按下PU/EXT 键，PU 灯亮→按MODE 键→显示Px →旋转旋钮→显示P30→按SET 键→显示原设定值→旋转旋钮至希望值（1）→按SET 键，设定完毕。 2）清零（恢复出厂设定值）

显示0.0→0按MODE 键→显示Px →旋转旋钮→显示clr 参数→按SET 键→显示原设定值→旋转旋钮，将clr 参数设为1→按SET 键，设定完毕。

（2）变频器外部运行，最大运行频率为60HZ 。

1) 开机→PU 灯亮→按MODE 键→显示Px →旋转旋钮→显示P1→按SET 键→显

示原设定值→旋转旋钮至希望值（80）→按SET 键，设定完毕。

2) 设定P79=2，步骤如下：

开机→按下PU/EXT 键，PU 灯亮→按MODE 键→显示Px →旋转旋钮→显示P79→按SET 键→显示原设定值→旋转旋钮至希望值（2）→按SET 键，设定完毕。