1、20092010 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 一、填空题（每空 1 分，共 26 分）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 210sinutV,带反电动势阻感负载， 03，则整流输出平均电压 dU= 。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
2、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 V。 （不考虑晶闸管电流、电压的安全裕量。 ）题 号 一 二 三 四 五 总 分得 分得 分评卷人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
3、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 触发与触发两种方法。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. IGBT14. 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
4、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. 120016. 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。得 分评卷人得 分评卷人
5、图 119. 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， 10UV，负载中 2R， L值极大，当 06时，要求：作出 du、 i和 2的波形；求整流输出平均电压dU、电流 dI和变压器二次电流有效值 I。图 2得 分评卷人tu2023.一单相交流调压电路，电源为工频 220V，电阻性负载，R=5，延迟角=300。试求：负载电压有效值 0U；负载电流有效值 0I；电源侧的功率因数。24. 在图 3 的升压斩波电路中，
6、已知 E=50V，L 值和 C 值极大， 10R，采用脉宽调制控制方式，当 T=40s， ston15时，计算输出电压平均值 oU和输出电流平均值 oI。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 du的波形（ 03） 。得 分评卷人图 420092010 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 31174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
7、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/d t、过电流和 di/dt，减小器件的开关损耗。 （3 分）R
8、CD 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 /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
9、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 /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
10、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
11、（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：u d、i d、和 i2 的波形如下图：u2O tO tO tudidi2O tIdId输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次电流有效值 I2 分别为Ud0.9 U 2 cos0.9100cos6045（V）IdU d /R45/222.5 （A ）I2I d 22.5（A）晶闸管承受的最大反向电压为：U2100 141.4 （V）考虑安全裕量，晶闸管的
12、额定电压为：UN（ 23）141.4283424（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：IVTI d 15.91（A）2晶闸管的额定电流为：IN（1.52）15.911.5715.220.27（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 0U220*0.9855=216.81(V)01sin2a负载电流有效值 0I= =43.362(A)0IR6.85电源侧的功率因数为=0.9855011sin2UIPaS24 解 输出电压平均值 oU=80(V)004501nTEt输出电流平均值 oI= =8(A)0UIR81五、波形分析题（10 分）答：tu20tu2ua ub uc0 ttu2ua ub uc0 t
