电力电子技术期末考试卷和答案

2009—2010学年第一学期期末考试卷

课程名称 电力电子技术 试卷编号 A 考试方式 闭卷 满分分值 100分 考试时间 120分钟

1. 将直流电变为交流电称为逆变。当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时， 称为 ；当交流侧直接和负载相连时，称为 。 2. PWM逆变电路根据直流侧电源性质的不同，也可分为 和 两种。目前实际应用的PWM逆变电路几乎都是 电路。

3. 三相桥式全控整流电路，若整流变压器副边电压u2tV,带反电动

势阻感负载，30，则整流输出平均电压Ud= 。

4. 按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可以将电力电子器件

分为以下三类： 、 和 。

5．电力半导体器件由于承受过电压、过电流的能力太差，所以其控制电路必须

设有 和 保护电路。

6. 晶闸管导通的条件有二：一是 ，

二是 。

7. 电力电子器件驱动电路的任务是将

。 驱动电路还要提供 。 8. 若晶闸管电流的有效值是314A，则其额定电流为 A。若该晶闸管 阴、阳极间所加电压为100sintV，则其额定电压应为。（不考 虑晶闸管电流、电压的安全裕量。）

9. 电力变换通常可分为四大类，即交流变直流、 、 和 。

10. 电子技术包括 和 两大分支。 11. 在电压型逆变电路的PWM控制中，同一相上下两个桥臂的驱动信号是 的。但实际上为了防止上下两个桥臂直通而造成短路，在上

下两臂通断切换时要留一小段上下臂都施加关断信号的 。 12. 在三相全控桥整流电路中，触发脉冲可采用 触发与

二、单项选择题（每小题2分，共10分）

13. 下列电力半导体器件中，（ ）最适合用在小功率、高开关频率的电力电

子电路中。

a. 晶闸管 b. GTR c. 电力MOSFET d. IGBT

14. 三相桥式全控整流电路带大电感负载，则电路中晶闸管的触发角的移相范

围是（ ）。

a. 1800 b. 1500 c. 1200 d. 900

15. 有两组三相半波可控整流电路，一组是共阳极接法，一组是共阴极接法，

如果它们的触发角都是，那么共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉 冲对同一相来说，在相位上相差（ ）。 a. 900 b.1800 c.1500 d. 1200

16. 对于晶闸管可控整流电路，无论其工作在整流状态还是有源逆变状态，其

换流方式都属于（ ）。

a. 器件换流 b. 电网换流 c. 负载换流 d. 强迫换流 17. 下列电力电子器件中，属于电压控制型器件的是（ ） a. GTO b. GTR c.晶闸管 d. IGBT

三、问答题（每小题6分，共24分）

18. 全控型器件的缓冲电路的作用是什么？试分析图1中RCD缓冲电路中各元件的作用。

图1

19. 使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？

20. 什么是PWM控制？简述PWM控制的基本原理。

21. 什么是电压型逆变电路？有什么特点？

四、计算题（每小题10分，共30分）

22. 单相桥式全控整流电路如图2，U2100V，负载中R2，L值极大，

当60时，要求：①作出ud、id和i2的波形；②求整流输出平均电压Ud、电流Id和变压器二次电流有效值I2。

23.一单相交流调压电路，电源为工频220V，电阻性负载，R=5Ω，延迟角=300。试求：①负载电压有效值U0；②负载电流有效值I0；③电源侧的功率因数。

24. 在图3的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R10，采用脉宽调制控制方式，当T=40s，ton15s时，计算输出电压平均值Uo和输出电流平均值Io。

图3

五、波形分析题（10分）

25. 在图4所示三相半波整流电路中，如果b相的触发脉冲消失，试绘出在电阻

负载和阻感负载下整流电压ud的波形（300）。

图4

2009—2010学年第一学期期末考试卷答案

课程名称 电力电子技术 试卷编号 A 专业 电气

一、 填空题（每空1分，共25分）

1．有源逆变 无源逆变 2．电压型 电流型 3．117

4．半控型器件 不控型器件 全控型器件 5．过电压保护 过电流保护 6．有正向阳极电压 门极有足够大的触发电流 7．按控制目标的要求施加开通或关断的信号，对半控型器件提供开通控制信号，对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节

8. 200A 100V 9. 直流变交流 交流变交流 直流变直流

10. 信息电子技术 电力电子技术 11. 互补 死区时间 12. 双窄脉冲 单宽脉冲

二、单项选择题（每小题2分，共10分） 13. c 14. d 15. b 16. b 17. d 三、问答题（每小题5分，共25分）

18. 缓冲电路的作用是抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的 开关损耗。（3分）

RCD缓冲电路中各元件的作用是：开通时，Cs经Rs放电，Rs起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经VDs从Cs分流，使du/dt减小，抑制过电压。（2分）

19. 使变流器工作于有源逆变状态的条件有二：一是有直流电动势，其极性和晶闸

管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压（3分）；二是晶闸管的控制角 >π/2，使Ud为负值（2分）。

20. PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行

调制，来等效地获得所需要的波形（含形状和幅值）。（1分）

采样控制理论中有一条重要的理论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理。（1分）

以正弦PWM控制为例。把正弦分成N等分，就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积相等，就得到PWM波形。各

PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用相同的方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波是等效的。（3分）

21. 直流侧电源为电压源的逆变电路称为电压型逆变电路。（2分） 电压型逆变电路的特点如下：

(1) 直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。（1分） (2) 输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。（1分） (3) 阻感负载时需提供无功功率,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，逆变桥各臂并联反馈二极管。（1分）

22. 在电力电子电路中，在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，构成辅助换流网络（2分），在开关过程前后引入谐振（1分），开关开通前电压先降为零，或关断前电流先降为零，消除电压、电流的重叠。可降低甚至消除开关损耗和开关噪声。这样的电路称为软开关电路。具有这样开关过程的开关称软开关（1分）。 四、计算题（每小题10分，共30分） 22 解：①ud、id、和i2的波形如下图：

②输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2分别为

Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos60°＝45（V）

Id＝Ud /R＝45/2＝22.5（A）

I2＝Id ＝22.5（A）

③晶闸管承受的最大反向电压为：

2U2＝1002＝141.4（V）

考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：

UN＝（2~3）×141.4＝283~424（V）

具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

流过晶闸管的电流有效值为：

IVT＝Id∕2＝15.91（A）

晶闸管的额定电流为：

IN＝（1.5~2）×15.91∕1.57＝15.2~20.27（A）

具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 23 解

负载电压有效值U0

U0220*0.9855=216.81(V) 负载电流有效值I0

U0216.81= =43.362(A) R5

电源侧的功率因数为 I0



PU0I0U0=0.9855 SU1I0U124 解

输出电压平均值Uo

U0

T40

E50=80(V)

Tt0n4015

输出电流平均值Io

U080= =8(A) R10

五、波形分析题（10分）

I0