2008春电力电子技术试题A

哈工大 2008 年 春 季学期

电力电子技术 试 题 A

（注：卷面80分，平时成绩20分）

一、填空题（4小题，每空1分，共 4 分）

1.晶闸管单相桥式整流电路，交流电源为工频220V （有效值），考虑2倍的安全裕量，则晶闸管的额定电压应不小于 V

。

2.设GTO 的电流关断增益为5, 如果该器件要关断直流500A 的电流，关断时门极负脉冲电流的峰值应不小于 A 。

3.IGBT 的开启电压一般为 V 。

4.驱动电路要实现控制电路与主电路之间的电气隔离，其中光隔离一般通常采用的元件是 。

二、选择题（3 小题，每空1分，共6分） 1.在电力电子器件中

属于电压驱动的是 , 属于双极型的是 , 在可控的器件中，容量最大的是 ,

A. SCR

B. GTO

C. GTR

D. P.MOSFET

E. IGBT

F. 电力二极管 2.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为 。对同一晶闸管来说，通常擎住电流约为维持电流的 。

A. 维持电流

B. 擎住电流

C. 2～4倍

D. 1/2～1/4

3.图1是 的典型驱动电路？

A. SCR

B. GTO

C. GTR

D. P.MOSFET

图1

三、简答题（5 小题，每题3分，共15分）

1.从晶闸管的物理结构角度，回答下列问题：

1）分析为什么晶闸管一旦触发导通之后，就可以自锁导通，而不再需要触发电流？ 2）为什么晶闸管导通之后，门极就失去控制作用，不能控制器件关断？

2.关于SPWM 控制技术，回答下列问题：

1）什么是异步调制？ 2）什么是同步调制？

3）什么是分段同步调制，与上述两个方式相比它有什么优点？

3.图2中画出了有、无RCD缓冲电路时，晶体管关断过程中的电压电流变化轨迹。当有RCD缓冲电路时，回答下列问题：

1）晶体管关断时应按照那条电压电流线（工作点轨迹）转移？并说明理由。

2）在该轨迹线上标出工作点转移的方向，并说明理由。

CE

i

图2

4.关于单相交流电能变换电路，回答下列问题：

1）从电路结构方面，比较交流调功电路与交流调压电路的异同之处；

2）从控制方式方面，比较交流调功电路与交流调压电路的异同之处；

3）说明交流调功电路适用于什么样的负载。

5.关于交交变频器，回答下列问题：

1）什么是交交变频器？

2）结合图3所示的单相交交变频器，说明其改变输出电压频率和幅值的方法。

输出电压平均输出电压

u oαP=0

αP=π2αP=π2

图3

四、作图题（4 小题，共21

1.图4为晶闸管三相桥式整流电路，输入为三相工频电源，负载电流连续，当α=π/6时，回答下列问题：（本题4分） 1）在图5中工频线电压波形的基础上，画出整流输出电压u d 一个工频电周期的波形。 2）若整流电路采用双窄脉冲触发，在整流输出电压波形上方的对应位置，画出VT 1和VT 2的触发脉冲（应标明脉冲所对应的器件号）。

b c

u d

VT 1VT 3VT 5

462

a 图4 图5

2.图6为全桥DC －DC 变换器，E ＝200V ，E M =80V ，R ＝1Ω，L 值极大，采用双极性PWM 控制，开关周期T s =100μs ，器件V 1的导通占空比为0.75,回答下列问题：（本题4分） 1）画出一个开关周期上，器件V 1和V 2驱动信号的波形（高电平表示开通，低电平表示关断），及变换器输出电压u o 的波形。（波形图时间轴上应有准确的时间标注） 2）计算输出电压平均值U o

图6

3.三相桥式逆变器如图7所示，方波控制方式（180º导电方式）。负载为三相平衡的纯阻性负载，Y 形连接。在图8中画出稳态时一个开关周期内，下列电压的波形（幅值应符合图中的要求）：',',',UN

VN WN VW v v v v （本题5分）

图7

t

v VN

t

v WN

t

v VW

t

v UN

图8

4.图9所示的单相全桥逆变电路工作于双极性SPWM 模式。设载波比N=9要求：在图10中画出1个调制信号波周期内下列电压的波形：（本题8分）

1)V 1的开关控制信号波形u g1（高电平表示开通，低电平表示关断）

2)V 2的开关控制信号波形u g2（高电平表示开通，低电平表示关断） 3)输出电压u o 的波形。

图9

u U d

u u u u o -U

图10

五、计算题（4 小题，共34分）

1.单相桥式整流电路如图11所示，交流电源为工频220V , L s ＝0;负载中r d =2Ω，L d 值足够大（使输出电流平直连续），反电势E d =100V 。回答下列问题：（本题12分）

1）电路启动时(负载电流从零开始增加)，计算使晶闸管能触发导通的最小触发角α。 2）当α=30°时，计算整流输出平均电压V d 、平均电流I d 。

3）在一个工频电周期上，画出输出电压v d 的波形及输入电流i s 的波形。 （两个波形的相位应彼此对应）

4

）计算输入电流有效值I s ，和整流电路的功率因数PF 。

图11

（提示：有关电流波形及其傅立叶级数）

2.在图12所示的升压斩波电路中，已知E=100V，L值和C值极大，R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当T s=100μs，t on=50μs时，回答下列问题：（本题12分）1）计算输出电压平均值U o，输出电流平均值I o，输入电流平均值I1。

2）在1个开关周期上，画出如下波形：器件V上电流i v和电压u v。

（时间轴上应有准确的时间标注）

3）计算器件V上电流平均值I dV和有效值I V。

i

v

图12