2007年考研试题及答案B

一、填空题（30分）： 1．（3分）缓冲电路( Snubber Circuit ) 的作用是 。 2．（3分）在交流供电系统中，当基波电流为140A I =，各次谐波电流分别为

35792A, 1A, 0.5A, 0.2A I I I I ====, 则电流谐波总畸变THD 为 。

3．（3分）在逆变电路中，对于同一桥臂的开关管要采取“先断后通”的方法，也就是死区

时间的设定，其目的是 。 4．（6分）单相桥式电压型逆变电路，180

导通角，d 560V U =，则输出电压的基波有效值是 ，当只考虑10次以内的谐波电压时，输出电压的有效值是 。 5. （6分）由晶闸管构成的三相半波可控整流电路，当输入交流电压为t u ωsin 3112=，纯阻性负载且其值为10R =Ω，当控制角45α=

时，输出平均电压为 ，输出的功率因数是 。

6．（6分）由晶闸管构成的单相桥式全控整流电路，当输入交流电压为t u ωsin 1412=，负载为反电动势且直流侧串联平波电抗器，已知60V, L=2E R =∞=Ω，，当控制角30

α=

时，输出平均电压为 ，输出平均电流为 。 7．（3分）在SPWM （Sinusoidal Pulse Width Modulation ）控制三相逆变电路中，设定的开关管的开关频率是20KHz ，逆变电路输出交流电压的频率为400Hz ，那么SPWM 控制电路中载波频率和调制波频率应分别设置为 和 。 二、简答题（60分）：

1． （7分）请叙述电力二极管的反向恢复过程，在高频开关电路中，应选择什么型号

的二极管？

2． （7分）利用晶闸管SCR 构成的简易照明延时开关电路如图1所示，HL 是灯泡，

SB 是开关，试分析此电路的工作原理。

图1

2

R

3． （7分）图2所示，U 为正弦交流电u 的有效值，

VD 为二极管，在忽略VD 的正向压降及反向电流的情况下，求交流电压表V 和直流电流表A 的读数。

4． （7分）请分别画出单相半波可控整流电路和单

相双半波可控整流电路的原理图，并加以比较。

5． （8分）电力半导体器件的功率损耗包括哪几部分，其中哪些与器件的开关频率有关，有什么关系？

6． （8分）IGBT 在过流及短路过程中，系统如何检测并实施保护的？ 7． （8分）为什么晶闸管的触发信号通常不使用直流信号？ 8． （8分）试说明有关晶闸管和电力晶体管的关断过程？

三、综合题（60分）：

1．（12分）已知IGBT 的开通和关断电压、电流波形如图3所示，假设管子的开关频率为40KHz ，试求IGBT 的平均损耗功率是多少。

图3 题 2图

2．（16分）已知BUCK 变换电路将48V 直流电压变换成12V ，且电路负载电阻

10,5,40,s R L mH f kHz =Ω==开关频率请，并求：

(1) （4分）画出输出电压和电流的波形；

(2) （4分）确定此电路的工作模式是CCM 还是DCM ； (3) （4分）求输出电流的纹波是多少；

(4) （4分）若要求输出电压纹波小于1％，试求滤波电容。

3．（20分）某电阻在要求0~24V 直流电压，最大负载电流A I d 30=，如果用220V 交流直接供电与用变压器降到60V 供电，都采用单相半波可控整流电路，是否都能满足要求？试比较两种供电方案的晶闸管的导通角、额定电流、电压值、变压器二次侧的功率因数。 4．（12分）三相全控桥变换流器，反电动势阻感性负载，已知21,,220V R L U =Ω=∞=，

图2

u

R 1

R 2

当400V,=60M E β=- 时，求d d U I 与的值，此时送回电网的有功功率是多少？

t

1i 答案： 一．填空：

1．作用是抑制电力电子器件的内因过电压、d u /d t 或者过电流和d i /d t ，以减小器件的开关损耗。

2．THD=5.75％

5．为了防止同一桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源的短路。 3．187V ，3.5KW ； 4．78V ，9A 5．504V ，548V

7．载波频率和调制波频率分别为20KHz 400Hz 二、简答题

1．答：当电力二极管的外加电压由正向变为反向，正向电流在此反向电压的作用下开始下降至零后，由于二极管在PN 结两侧储存了大量少子因而并没有恢复反向阻断能力，这些少子在外加反向电压的作用下被抽取出电力二极管，因而形成交大的反向电流，并伴随有明显的反向过冲电压，当反向电流的变化率接近于零后，电力二极管两端承受的电压降至外加电压的大小，电力二极管完全恢复对反向电压的阻断能力。这就是二极管的反向恢复过程。

在高频开关电路中，要求二极管工作在高频状态下，要求其反向恢复时间越短越好，应选取快恢复二极管。

2． 答：该电路可使房间内关灯后延时熄灭，避免人们抹黑走路及上锁的不方便。工作原理如下：

开关SB 关断后，交流电压经VD1~VD4整流，在晶闸管VT 两端出现单相全波脉动电压。此时，电容C 经电阻R1、VD5和VT 的门极充电，晶闸管导通，从而使灯泡HL 仍与电源构成通路，电灯仍亮，随着电容的充电，晶闸管门极电流逐渐减小，经过延时后，晶闸管失去门极电流，在工作电流过零时截止，电灯熄灭。 3．解：当0u >，VD 正向导通，R 2被短路，R 1上电

流波形如图所示，则流过R 1电流为i 1和R 2上电流

i 2分别为：

)

112/sin (0)

0(0)i R t t i t ωωπωπ=

∈=∈，，

0

,

1212

sin ()i i t t R R ωωππ==

∈+，2

因为直流电流表测的是电流的平均值，所以电流表A 的指示为

i 2平均值2d I ，

22d 12121d()2I t t π

π

ωωπ

=

=

⎰设i 1的有效值为I 1，则：