电力电子精选.docx

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电力电子精选

1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：

电力晶体管 GTR  ；可关断晶闸管GTO ；功率场效应晶体管 MOSFET ；绝缘栅双极型晶体管 IGBT ；IGBT是  MOSFET和  GTR  的复合管。

2、晶闸管对触发脉冲的要求是   要有足够的驱动功率 、    触发脉冲前沿要陡幅值要高    和  触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。

3、多个晶闸管相并联时必须考虑　均流 的问题，解决的方法是 串专用均流电抗器。

4、在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波 ，输出电流波形为　 方波?

。

5、型号为KS100-8的元件表示   双向晶闸管 晶闸管、它的额定电压为  800V  伏、额定有效电流为  100A  。

7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会 增加  、正反向漏电流会  下降  ；当温度升高时，晶闸管的触发电流会 下降 、正反向漏电流会  增加 。

8、 在有环流逆变系统中，环流指的是只流经?

逆变电源   、     逆变桥  而不流经  负载  的电流。

环流可在电路中加    电抗器   来限制。

为了减小环流一般采控用控制角α 大于 β的工作方式。

9、常用的过电流保护措施有  快速熔断器?

、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。

（写出四种即可）

10、双向晶闸管的触发方式有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ＋、Ⅲ- 四种。

二、判断题,（每题1分，10分）（对√、错×）

1、在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路出故障时会出现失控现象。

  （ √ ）

2、在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，那么另一组就工作在逆变状态。

  （  ×  ）

3、晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。

  （  × ）

4、逆变角太大会造成逆变失败。

    （  ×  ）

5、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。

   （  √  ）

6、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。

   （  × ）

7、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。

  （  × ）

8、在单相全控桥整流电路中，晶闸管的额定电压应取U2。

   （  × ）

9、在三相半波可控整流电路中，电路输出电压波形的脉动频率为300Hz。

（  × ）

10、变频调速实际上是改变电动机内旋转磁场的速度达到改变输出转速的目的。

?

（ √ ）

1、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差 A度。

A、180°， B、60°， c、360°， D、120°

2、α为C度时，三相半波可控整流电路，电阻性负载输出的电压波形，处于连续和断续的临界状态。

A，0度， B，60度， C，30度， D，120度，

3、晶闸管触发电路中，若改变 B 的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。

A、同步电压， B、控制电压， C、脉冲变压器变比。

5、在一般可逆电路中，最小逆变角βmin选在下面那一种范围合理 A 。

 A、30o-35o，  B、10o-15o，  C、0o-10o，   D、0o。

1、 在晶闸管两端并联R、C吸收回路的主要作用有哪些？

其中电阻R的作用是什么？

1、R、C回路的作用是：

吸收晶闸管瞬间过电压，限制电流上升率，

动态均压作用。

R的作用为：

使L、C形成阻尼振荡，不会产生振

荡过电压，减小晶闸管的开通电流上升率，降低开通损耗。

、

2、单结晶体管的特性曲线可以分为哪几段？

单结晶体管特性曲线可分为：

截止区、负阻区、饱和导通区。

一、填空题（每空1分，共20分）

1.电力电子技术是利用（电力电子器件）对电能进行（控制、转换和传输）的技术.

3.电力电子技术研究的对象是（电力电子器件的应用）、（电力电子电路的电能变换原理）和电力电子装置的开发与应用。

.

4.1957年（美国通用电气（GE）公司）研制出第一只晶闸管，它标志着（电力电子技术）的诞生。

6.电力二极管的主要类型有（普通二极管），（快恢复二极管）和肖特基二极管。

8.晶闸管是一种既具有（开关作用），又具有（整流作用）的大功率半导体器件。

9.晶闸管有三个电极，分别是（阳极），（阴极）和门极或栅极。

11.晶闸管的正向特性又有（阻断状态）和（导通状态）之分。

12、半控型电力电子器件控制极只能控制器件的（导通），而不能控制器件的（关断）。

13、电流的波形系数Kf指（电流有效值）和（电流平均值）比值。

14、电力晶体管是一种（耐高压）、（大电流）的双极型晶体管。

15、电力晶体管的安全工作区分为（正偏安全工作区）和（反偏安全工作区）。

16、双向晶闸管有两个（主）电极和一个（门）极。

17、双向晶闸管有（I+触发方式），（I-触发），III+触发和III-触发。

18、IGBT的保护有（过电流保护），过电压保护和（过热保护）。

19、降压变换电路的输出电压与输入电压的关系为（Uo=DUd），升压变换电路的输出电压与输入电压的关系为（Uo=Ud/（1-D））。

20、全控型电力电子器件控制极既能控制器件的（导通），也能控制器件的（关断）。

21、电力器件的换流方式有（器件换流），（电网换流），负载换流和脉冲换流。

22、负载换流式逆变电路分为（并联谐振式），（串联谐振式）。

23、按照稳压控制方式，直流变换电路可分为（脉冲宽度调制）和（脉冲频率调制）。

24、在脉冲频率调制工作方式下，维持（ton不变）,改变（Ts）。

在脉冲宽度调制工作方式下，维持（Ts不变）,改变（ton）。

26、降压直流变换电路输出电压为（Uo=DUd），输出电流为（Io=Id/D）。

27、GTO在门极（正脉冲电流触发下）导通，在门极（负脉冲电流触发下）关断。

28、晶闸管交流测过电压分为（交流侧操作过电压）和（交流测浪涌过电压）。

29、在单相半波整流电路中，晶闸管所承受的最大电压为（UTM=21/2U2），其最大输出电压为（Ud=0.45U2）。

30、单相半波可控整流电路当控制角越大，波形系数（越大），输出电压平均值（越小）。

31、在单相全波整流电路中，晶闸管所承受的最大电压为（UTM=221/2U2），其最大输出电压为（Ud=0.9U2）。

32、单相半波带大电感负载加续流二极管的可控整流电路中，流过晶闸管的电流平均值为（Id=（π－α）Id/2π）,有效值为（IT=Id【（π－α）/2π】1/2）。

33、单相半波带大电感负载加续流二极管的可控整流电路中，流过续流二极管的电流平均值为（Id=（π＋α）Id/2π）,有效值为（IT=Id【（π＋α）/2π】1/2）。

34.单相桥式大电感负载的可控整流电路，流过每一个晶闸管的电流平均值为（IdT=Id/2），有效值为（IT=Id/21/2）。

35、单相全控桥整流电路电阻性负载整流输出电压平均值为（Ud=0.9U2（1+cosα）/2），而带大电感性负载时输出电压平均值为（Ud=0.9U2cosα）。

36单相半控桥带大电感负载接续流二极管时，流过晶闸管的、电流平均值为（IdT=（π－α）Id/2π）,有效值为（IT=Id【（π－α）/2π】1/2）

37.在升降压变换电路中，当0.5

40、库克变换电路的输出电压为（Uo=-DUd/（1-D）），输出电流为（Io=-（1-D）Id/D）。

41、根据输入直流电源特点，逆变电路分为（电压型）和（电流型）逆变电路。

42、根据换流方式，逆变电路分为负载换流型、（脉冲换流型）和（自换流型）逆变电路。

43、常用的均流措施有（电阻均流）和（电抗均流）两种。

44、单结晶体管的负阻特性是指（峰点）和（谷点）之间的特性。

45、PWM逆变电路有（异步调制）和（同步调制）两种控制方式。

46、有源逆变主要用于（直流电机的可逆调速）、（绕线型异步电动机的串级调速）和高压直流输电以及太阳能发电等。

二、判断题（每题1分，共10分）

5、额定电流为100A的晶闸管，允许通过的最大平均电流为157A。

（对）

6、在室温下门极断开时，元件从较大的通态电流降至刚好能保持导通的最小阳极电流为维持电流。

（对）

7、在室温下门极断开时，晶闸管从较大的通态电流降至刚好能保持导通的最小阳极电流称为掣住电流。

（错）维持电流

8、在晶闸管加上触发电压，当元件从阻断状态刚好转为导通状态就去除触发电压，此时要保持元件导通所需要的最小阳极电流称为掣住电流。

（对）

9、在晶闸管加上触发电压，当元件从阻断状态刚好转为导通状态就去除触发电压，此时要保持元件导通所需要的最小阳极电流称为维持电流。

（错）

10、反励式变换器是指开关管导通时电源将电能转换为磁能储存在电感中，开关管截止时再将磁能转换为电能传送给负载。

（对）

11.并联谐振式逆变电路，为了实现负载换流，要求补偿后的总负载呈容性。

（对）12、并联谐振式逆变电路，为了实现负载换流，要求补偿后的总负载呈感性。

（错）13、直流测为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。

（对）

14、直流测接大电感的逆变电路称为电流型逆变电路。

（对）

15.直流测接大电容的逆变电路称为电流型逆变电路。

（错）

16、电压型逆变电路其直流电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。

（对）

17、电压型逆变电路其直流电压基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。

（错）

18、电压型逆变电路其交流侧电压波形为矩形波，电流波形接近三角波或正弦波。

（对）19、电压型逆变电路其交流侧电流波形为矩形波，电压波形接近三角波或正弦波。

（错）20、电流型逆变电路其直流电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。

（对）

21、有源逆变是将直流电逆变成与交流电网同频率的交流电回馈电网。

（对）

23、为了实现有源逆变其直流侧的直流电动势应稍大于变流器直流侧的平均值。

（对）24、为了实现有源逆变其直流侧的直流电动势应稍小于变流器直流侧的平均值。

（错）

25.全桥直流变换电路根据控制方式的不同可分为双极型PWM控制方式和单极型PWM控制方式。

（对）

26.升压直流变换电路是一种输出电流的平均值高于输入直流电流的变换电路。

（错）

27、升降压直流变换电路的输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压。

（对）28、库克变换电路与升降压变换电路本质上是一样的。

（错）

29、库克变换电路与升降压变换电路输出输入关系式相同，但本质上是不一样的。

（对）

30、库克变换电路属于升降压型直流变换电路。

（对）

31、三相可控整流电路带电感性负载时输出电压平均值计算公式只有一个。

（对）32、硒堆可以吸收浪涌过电压，但是用过被击穿后就不能再用。

（错）

32、硒堆可以吸收浪涌过电压，用过被击穿后还能再用。

（对）

33、硒堆长期放置不用会发生储存老化现象。

（对）

34、硒堆长期放置不用不会发生储存老化现象。

（错）

35、如果控制角太小，会造成逆变失败。

（错）

36、如果逆变角太小，会造成逆变失败。

（对）

37、交流调压电路是既改变频率，又改变输出电压的幅值的电路。

（错）

38、交流调压电路是维持频率不变，只改变输出电压的幅值的电路。

（对）

39、交流调压电路是维持输出电压的幅值不变，只改变频率的电路。

（错）

40.双向晶闸管的四种触发方式中I＋触发灵敏度最高。

（对）

41、双向晶闸管的四种触发方式中III-触发灵敏度最高。

（错）

42、双向晶闸管的四种触发方式中III＋触发灵敏度最高。

（错）

43、双向晶闸管的四种触发方式中I-触发灵敏度最高。

（错）

44、IGBT是将MOSFET与GTR的优点集于一身。

（对）

45、峰点电流是维持单结晶体管导通的最小电流。

（对）

46、谷点电流是维持单结晶体管导通的最小电流。

（错）

47、单结晶体管自激振荡电路可以触发电阻性负载和电感性负载电路。

（错）

48、单结晶体管自激振荡电路只能触发电阻性负载电路。

（对）

49、单结晶体管自激振荡电路只能触发电感性负载电路。

（错）

三、名词解释（每题4分，共12分）

4、维持电流：

在室温下门极断开时，元件从较大的通态电流降至刚好能保持导通的最小阳极电流为维持电流。

5、掣住电流：

在晶闸管加上触发电压，当元件从阻断状态刚好转为导通状态就去除触发电压，此时要保持元件导通所需要的最小阳极电流称为掣住电流。

10、晶闸管的伏安特性：

晶闸管阳极与阴极之间的电压Ua与阳极电流Ia的关系曲线。

11、换相过电压：

是指晶闸管与全控型器件反向并联的二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断，因而有较大的反向电流流过，当恢复了阻断能力时，该反向电流急剧减少，会由线路电感在器件两端感应出过电压。

12、关断过电压：

全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。

13、控制角：

在单相相控整流电路中，定义晶闸管从承受正向电压起到触发导通之间的电角度称为控制角或触发角。

14、导通角：

晶闸管在一个周期内导通的电角度称为导通角。

四、简答题（每题5分，共15分）

简述GTR基极驱动电路的功能：

答：

（1）提供合适的正反向基流以保证GTR可靠导通与关断。

（2）实现主电路与控制电路的隔离。

（3）自动保护功能，以便在故障发生时快速自动切断驱动信号，避免损坏GTR。

（4）电路尽可能简单，工作稳定可靠、抗干扰能力强。

简述IGBT的性能与参数特点：

答：

（1）IGBT的开关特性好，开关速度快，其开关时间是同容量GTR的1/10。

（2）IGBT的通态压降低。

（3）IGBT的集电极电流最大值ICM。

4）IGBT的安全工作区比GTR宽，且具有耐脉冲电流冲击的能力。

（5）IGBT的输入阻抗高，可达109—1011数量级，呈纯电容性，驱动功率小。

（6）与VDMOS和GTR相比，IGBT的耐压可以做的更高，最大允许电压可达4500V以上。

IGBT的最高允许结温TjM为1500。

VDMOS的通态压降随结温升高而显著增加，而IGBT的通压降在室温和最高结温之间变化很小，具有良好的温度特性。

3、简述晶闸管整流电路对触发脉冲的要求：

答：

（1）触发信号可为直流、交流或脉冲电压。

（2）触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。

（3）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流迅速上升到掣住电流而维持导通。

（4）触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步。

4、简述晶闸管有源逆变的条件：

答：

（1）有直流电动势源，极性与晶闸管的导通方向一致，且数值稍大于变流器直流侧的平均电压。

（2）变流器工作在α>90度范围。

（3）直流侧串接大电感。

5、简述无源逆变电路的分类：

答：

（1）根据输入直流电源特点分：

电压型；电流型。

（2）根据电路的结构特点分：

半桥式；全桥式；推挽式。

（3）根据换流方式分：

负载换流型；脉冲换流型；自换流型。

（4）根据负载特点分：

非谐振式；谐振式。

7、可关断晶闸管在使用时应注意的问题。

答：

（1）用门极正脉冲可使GTO导通，门极负脉冲可使GTO关断，但要使GTO关断的门极反向电流比较大，约为阳极电流的1/3—1/5。

需要采用专门的触发驱动电路。

（2）GTO的通态管压降比较大，一般为2--3V。

（3）GTO有能承受反压和不能承受分压两种类型，使用时要注意不要搞错。

10、简述最小逆变角的选取要考虑的因素。

答：

（1）换相重叠角

（2）晶闸管关断时间对应的电角度，（3）安全裕量角。

11、简述交－交变频的优缺点。

答：

优点：

（1）只有一次变流，且使用电网换相，提高了变流效率。

（

2）可以很方便的实现四象限工作。

（3）低频时输出波形接近正弦波

缺点：

（1）接线复杂，使用的晶闸管数目多。

（2）受电网频率和交流电路各脉冲数的限制，输出频率低。

（3）采用相控方式，功率因数较低。

13、简述防止误触发常用的措施。

答：

（1）脉冲变压器初、次级间加静电隔离。

（2）应尽量避免电感元件靠近控制电路。

（3）控制极回路导线采用金属屏蔽线，且金属屏蔽应接地。

（4）选用触发电流较大的晶闸管。

（5）在控制极和阴极间并接一个0.01—0.1F电容器，可以有效的吸收高频干扰

（6）在控制极和阴极间加反偏电压。

14、简述逆变失败的原因。

答：

（一）交流电源方面的原因：

（1）电源缺相或一相熔丝熔断。

（2）电源突然断电。

（3）晶闸管快熔烧断。

（4）电压不稳，波动很大。

（二）触发电路的原因：

（1）触发脉冲丢失。

（2）触发脉冲分布不均匀。

（3）逆变角太小。

（三）晶闸管本身的原因。

一，填空/判断/选择

1,电力电子器件一般工作在_开关_状态。

2,在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要有_通态损耗_，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为开关损耗。

3,电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管。

4,肖特基二极管的开关损耗明显低于快恢复二极管的开关损耗。

5,晶闸管的基本工作特性可概括为门极正向有触发则导通、反向截止。

6,对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上的关系是IL约为IH的2–4倍。

7,晶闸管断态不重复电压UDRM与转折电压Ubo数值大小上的关系是UDRM

8,功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用快恢复型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。

9,在如下器件：

电力二极管（PowerDiode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是_电力二极管，属于半控型器件的是_晶闸管，属于全控型器件的是GTO,GTR,电力,MOSFET,IGBT；属于单极型电力电子器件的有电力MOSFET，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTOGTR，属于复合型电力电子器件得有IGBT ；在可控的器件中，容量最大的是晶闸管，工作频率最高的是电力MOSFET，属于电压驱动的是电力MOSFET、IGBT，属于电流驱动的是晶闸管、GTO、GTR。

电阻负载的特点是电压和电流成正比且波形相同，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0-180°。

10,阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0-180°，其承受的最大正反向电压均为√2U2，续流二极管承受的最大反向电压为_√2U2_（设U2为相电压有效值）。

11,单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为0-180°，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为√2U2/2和_√2U2_；带阻感负载时，α角移相范围为0-90，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为_√2U2_和_√2U2_；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器。

12,电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压UFm等于_√2U2__，晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-150°，使负载电流连续的条件为_a<=30°_（U2为相电压有效值）。

13,逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为有源逆变，欲实现有源逆变，只能采用_全控电路，当控制角_0_<α<_90°_时，电路工作在_整流_状态；当控制角_90°_<α<_180°_时，电路工作在_逆变_状态。

14,把直流电变成交流电的电路称为逆变电路，当交流侧有电源时称为_有源电路，当交流侧无电源时称为_无源电路_。

15,在整流电路中，能够实现有源逆变的有_单相全波_、_三相桥式整流电路_等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状态的条件是_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_和_晶闸管的控制角a>90°，使输出平均电压Ud为负值_。

16,直流斩波电路完成的是直流到_直流_的变换。

17,直流斩波电路中最基本的两种电路是_降压斩波电路 _和_升压斩波电路_。

17,斩波电路有三种控制方式：

脉冲宽度调制（PWM）、_频率调制_和_（ton和T都可调，改变占空比）混合型_。

18,斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第_1_象限，升压斩波电路能使电动机工作于第_2_象限，_电流可逆斩波_电路能使电动机工作于第1和第2象限。

19,改变频率的电路称为_变频电路_，变频电路有交交变频电路和_矩阵式变频_电路两种形式，前者又称为_周波变流器_，后者也称为_矩阵交换器_。

20,单相调压电路带电阻负载，其导通控制角a的移相范围为0-180°，随a的增大，Uo_降低_，功率因数_降低_。

21,把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为_交交变频电路_。

22,换流方式的种类有_器件换流，电网换流，强迫换流，负载换流_。

23,电力电子主电路与控制电路之间电气隔离的基本方法有_光隔离，磁隔离_。

24,电力电子器件过电压保护的主要方法有_RC过电压抑制器，反向阻断式RC电路，雪崩二极管，金属氧化物压敏电阻，硒堆，和转折二极管（BOD）。

25,电力电子器件过电流保护的主要方法有_快速熔断器，直流快速断路器，过电流继电器_。

二,简答/分析

1,电力电子器件是如何定义和分类的？

同处理信息的电子器件相比，它的特点是什么？

答:

按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，分为以下三类:

a,半控型器件,b全控型器件c,不可控器件.。

按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的性质，分为两类:

电流驱动型,电压驱动型。

按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间有效信号的波形，分为两类：

脉冲触发型，电平控制型。

按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类:

单极型器件,双极型器件,复合型器件。

2,使晶闸管导通的条件是什么？

维持晶闸管导通的条件是什么？

怎样才能使晶闸管由导通变为关断？

答：

使晶闸管导通的条件是晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。

维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管的最小电流。

使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。

3,降压斩波电路的结构与工作原理;升压斩波电路的结构与工作原理;

答：

降压斩波电路工作原理、电路图：

在一个控制周期中，让V导通一段时间ton，由电源E 向L、R、M供电，在此期间，uo＝E。

然后使V关断一段时间toff，此时电感L通过二极管VD 向R和M 供电，uo＝0。

一个周期内的平均电压 。

输出电压小于电源电压，起到降压的作用。

升压斩波电路的基本工作原理：

假设电路中电感L 值很大，电容C 值也很大。

当V 处于通态时，电源E 向电感L 充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R 供电，因C值很大，基本保持输出电压为恒值Uo。

设V 处于通态的时间为ton，此阶段电感L 上积蓄的能量为1on EIt 。

当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载R 提供能量。

设V处于断态的时间为toff，则在此期间电感L 释放的能量为.

4,交流调压电路和交流调功电路有什么区别？

二者各运