《电力电子技术》简答

1、简述晶闸管导通的条件与关断条件。

晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。导通后的晶闸管管压降很小。（3分）

使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－维持电流ＩＨ以下。其方法有二：

（1）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压；（2分）

（2）增加负载回路中的电阻。（2分）

2、电压型逆变电路的主要特点是什么？（8分）

(1) 直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动；（2分）

(2) 输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同；（3分）

(3) 阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。（3分）

3、简述实现有源逆变的基本条件，并指出至少两种引起有源逆变失败的原因（7分）（1）外部条件：要有一个能提供逆变能量的直流电源，且极性必须与直流电流方向一致，其电压值要稍大于Ud；（2分）

（2）内部条件：变流电路必须工作于β<90°区域，使直流端电压Ud的极性与整流状态时相反，才能把直流功率逆变成交流功率返送回电网。这两个条件缺一不可。（2分）

当出现触发脉冲丢失、晶闸管损坏或快速熔断器烧断、电源缺相等原因都会发生逆变失败。当逆变角太小时，也会发生逆变失败。（3分）

4、变压器漏感对整流电路有什么影响？（8分）

答：出现换相重叠角，整流输出电压平均值Ud降低；整流电路的工作状态增多；（2分）晶闸管的di/dt 减小，有利于晶闸管的安全开通；（2分）

有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt；

换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路（2分）；

换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。（2分）

3、软开关电路可以分为哪几类？各有什么特点？（10分）

答：根据电路中主要的开关元件开通及关断时的电压电流状态，可将软开关电路分为零电压电路和零电流电路两大类；根据软开关技术发展的历程可将软开关电路分为准谐振电路，零

开关PWM电路和零转换PWM电路（4分）。

准谐振电路：准谐振电路中电压或电流的波形为正弦波，电路结构比较简单，但谐振电压或谐振电流很大，对器件要求高，只能采用脉冲频率调制控制方式（2分）。

零开关PWM电路：这类电路中引入辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过程前后，此电路的电压和电流基本上是方波，开关承受的电压明显降低，电路可以采用开关频率固定的PWM控制方式（2分）。

零转换PWM电路：这类软开关电路还是采用辅助开关控制谐振的开始时刻，所不同的是，谐振电路是与主开关并联的，输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小，电路在很宽的输入电压范围内并从零负载到满负载都能工作在软开关状态，无功率的交换被消减到最小（2分）。

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？（8分）答：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（4分）。

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（4分）

3、晶闸管变流装置中为什么在主电路上要加入整流变压器进行降压？（7分）

答：采用整流变压器降压后可以使晶闸管工作在一个合适的电压上，可以使晶闸管的电压定额下降（2分），还可以使晶闸管工作于小控制角，这有利于减少波形系数，提高晶闸管的利用率，实际上也减少的晶闸管的电流定额（3分），另外由于控制角小，这对变流装置的功率因素的提高也大为有利（2分）。

4、单相电压型逆变电路中，电阻性负载和电感性负载对输出电压、电流有何

影响？电路结构有哪些变化？（7分）

答：电阻性负载时，输出电压和输出电流同相位，波形相似，均为正负矩形波（2分）。

电感性负载时，输出电压为正负矩形波，输出电流近似为正弦波，相位滞后于输出电压，滞后的角度取决于负载中电感的大小（3分）。

在电路结构上，电感性负载电路，每个开关管必须反向并联续流二级管（2分）。

4、简述对触发电路的三点要求。（5分）

1）触发电路输出的脉冲应具有足够大的功率；（1分）

2）触发电路必须满足主电路的移相要求；（2分）

3）触发电路必须与主电路保持同步。（2分）

5、对于正弦脉冲宽度调制（SPWM），什么是调制信号？什么是载波信号？何谓调制比？（5分

答：在正弦脉冲宽度调制（SPWM）中，把希望输出的波形称作调制信号；（2分）

而对它进行调制的三角波或锯齿波称为载波信号；（2分）

载波频率fc与调制信号频率fr之比，N= fc / fr称为载波比。（1分）

什么是可控整流?它是利用晶闸管的哪些特性来实现的?（5分）

答：将交流电通过电力电子器件变换成大小可以调节的直流电的过程称为可控整流。

可控整流主要利用了晶闸管的单向可控导电特性。（2分）

4、电压源型变频器和电流源型变频器的区别是什么？（5分）

答：电流型变频器的直流环节是电感器，而电压型变频器的直流环节是电容器。

电压型变频器不能工作于再生制动状态，因为电容两端电压不能跃变。（2分）

试说明SPWM控制的基本原理。（5分）

答：PWM控制技术是控制半导体开关元件的导通和关断时间比，即调节脉冲宽度的或周期来控制输出电压的一种控制技术。（2分）

用正弦基波电压作为调制电压，对它进行调制的三角波称为载波电压，当正弦基波与三角波相交时，通过比较二者之间的大小来控制逆变器开关的通断，从而获得一系列等幅不等宽正比于正弦基波电压的矩形波，这就是正弦脉宽调制方法（SPWM）。（3分）

试简述三相半控桥式整流电路与三相全控桥式整流电路的特点。

1、答：三相全控桥式整流电路采用6只晶闸管构成，而三相半控桥式整流电路采用三只晶闸管和三只二极管构成；（2分）

三相全控桥可以工作在有源逆变状态，而三相半控桥只能工作在整流状态；（2分）

三相半控桥可能会出现失控现象，而全控桥不会。（1分）

1、在晶闸管可控整流电路的直流拖动中，当电流断续时电动机的机械特性有哪些特点？

答：在晶闸管可控整流电路的直流拖动中，当电流断续时，电动机的理想空载转速将抬高；机械特性变软，即负载电流变化很小也可引起很大的转速变化。

2、在三相半波可控整流电路中，如果控制脉冲出现在自然换流点以前，可能会出现什么情况？能否换相？

答：在三相半波可控整流电路中，如果每只晶闸管采用独立的触发电路，那么控制脉冲出现在自然换流点以前，电路将停止工作；如果三只晶闸管采用同一个触发电路（对共阴极连接），则控制脉冲出现在自然换流点以前，电路仍然能正常换相，但此时的控制角较大，输出电压较低。

3、在三相全控桥式有源逆变电路中，以连接于A相的共阳极组晶闸管V14为例说明，在一个周期中，其导通及关断期间两端承受电压波形的规律。

答：共阳极组三只晶闸管轮流导通1200，其顺序是VT4→VT6→VT2。所以，当VT4导通时，两端电压为零；当VT6导通时，VT4两端电压为线电压uvu；当VT2导通时，VT4两端电压为线电压uwu。

5、试说明功率晶体管(GTR)的安全工作区SOA由哪几条曲线所限定?

答：功率晶体管(GTR)的安全工作区SOA由以下条曲线所限定：最高电压UceM、集电极最大电流IcM、最大耗散功率PcM以及二次击穿临界线。

2、什么是晶闸管交流开关？交流调压器的晶闸管常用哪些方式控制？

答：如果令交流调压器中的晶闸管在交流电压自然过零时关断或导通，则称之为晶闸

管交流开关（1分）。交流调压器中的晶闸管有两种控制方式：(1)相位控制在电源电压的

每一周期，在选定的时刻将负载与电源接通，改变选定的时刻即可达到调压的目的，即相

控方式（2分）；(2)通-断控制将晶闸管作为开关，使负载与电源接通若干周波，然后再断

开一定的周波，通过改变通断的时间比达到调压的目的。有全周波连续式和全周波间隔式

两种形式（2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？

答：在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，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，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压与电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压与电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道（3分）。在电流型逆变电路中，直流电流极性是一定的，无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功