2014电力电子复习

第一类：问答、选择、简答、填空类题

第一章 绪论

1、什么是电力电子技术？ 2、电力变换通常分为哪四类？

第二章 电力电子器件

1、电力电子器件按器件内部两种载流子参与导电的情况分为哪3种类型？其代表的器件是什么？

2、与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？

（1）电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。

（2）电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。

3、电力电子器件按控制形式分为哪3种类型？其代表的器件是什么？ 4、电力二极管的额定电流的定义是什么？

是在指定的管壳温度和散热条件下，允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。

5、晶闸管的通态平均电流的定义是什么？

是指在环境温度为40°C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。

6、典型的全控型器件有哪几种？其简称是什么？图形符号是什么？

门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR) 、电力场效应晶体管（电力MOSFET）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）。

7、晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使导通的晶闸管变为关断？

晶闸管导通的条件是阳极承受正向电压，门极施加触发电流；阳极电流大于维持电流IH；利用外电路的作用，对晶闸管的阳极施加反向电压，使流过晶闸管阳极电流小于维持电流IH，其时间大于晶闸管的关断时间。 8、简述IGBT，GTR，GTO和电力MOSEFT各自的优缺点。

（1）IGBT的优点：开关速度快，输入阻抗高，驱动功率小而驱动电路简单；但目前电压电流容量小（大于电力MOSEFT）。

（2）GTR，GTO：耐高压、电流容量大；但驱动功率大且驱动电路复杂，开关速度低。

（3）MOSEFT：开关速度快，输入阻抗高，驱动功率小而驱动电路简单；但电压电流容量小。

9、在常用的几种自关断器件：GTO、GTR、电力MOSFET和IGBT中，哪些是电流驱动型器件？哪些是电压驱动型器件？

举例1：晶闸管在导通后，维持导通所必须的条件是：（ ）

A．阳极电流大于维持电流。 B．门极持续加正电压。

C．门极持续加正电压，阳极电流大于维持电流。 D．阳极电压维持正。

举例2：设晶闸管额定电流为500安，门极触发电流为0.35安，那么在使用过程中，为使晶闸管正常工作，（ ）答案：B

A．阳极电流有效值不得超过1.57乘500安，门极触发电流不得大于0.35安。 B．阳极电流有效值不得超过1.57乘500安，门极触发电流不得小于0.35安。 C．阳极电流有效值不得超过500安，门极触发电流不得小于0.35安。 D．阳极电流有效值不得超过500安，门极触发电流不得大于0.35安。 举例3：晶闸管的额定电流是指：（ ） A. 允许通过最大电流有效值。

B. 通态平均电流IT(AV)。 C. 允许通过最大直流电流的值。

D. 允许通过最大工频正弦半波电流的有效值。

举例4：晶闸管的通态平均电流IT(AV)是指：（ ） A．最大允许通过工频正弦半波电流的平均值。 B．最大允许通过工频正弦半波电流的有效值。 C．最大允许通过任意波形电流的平均值。 D．最大允许通过直流电流值。

举例5：在GTR、GTO、电力MOSFET和IGBT几种自关断器件中，所需驱动功率从大到小依次排列的顺序为：（ ） A．GTO、GTR、电力MOSFET、IGBT。 B．GTR、GTO、IGBT、电力MOSFET。 C．GTO、GTR、IGBT、电力MOSFET。 D．GTR、GTO、电力MOSFET、IGBT。

举例6：N沟道电力场效应晶体管的电气图形符号是 ，三个电极分别是 源极S 、 漏极D 和 栅极G 。

第三章 整流电路

1、什么是触发延迟角（控制角）？什么是导通角？

举例：在单相半波可控整流电路中，从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度称为 触发角 ；晶闸管在一个电源周期内导通的电角度称为 导通角 。

2、什么是自然换相点？单相和三相可控整流电路中“触发角”的算起点从什么位置算起？

举例：三相半波整流电路，相电压正半周交点处被称为：（共阴极接法的自然换相点），相电压负半周交点处被称为：（共阳极接法的自然换相点）。触发角a（控制角）从（自然换相点）开始计算。单相可控整流电路触发角（控制角） a 从（相电

压过零点）开始计算。

3、三相半波不可控整流电路中三个二极管的导电规律是什么？

举例：三相半波不可控整流电路，三个二极管对应的 相电压 中哪一个的瞬时 最大 ，则该相所对应的二极管导通，并使另两相的二极管 （承受反压）关断 ，此时输出整流电压即为该相的 相电压（电压值） 。

4、在可控整流电路中由于负载不同，其控制角α的移相范围各为多少？ 5、单相、三相可控整流电路中晶闸管承受的最大反向电压各位多大？

举例：三相半波可控整流电路，晶闸管承受的最大反向电压是 D 。

A、 1 2 U 2 B、 2 U 2 C、 2 22U 2

D、 6U2举例：单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大电压为 C 。

A、 1 2 U B、 2 U 2 C、 2 2 U 2 D、 226U26、单相、三相可控整流电路中，变压器二次电流的电流有效值I2、负载电流Id、晶闸管的电流有效值IT之间的关系是什么？

举例：三相桥式可控整流电路带大电感负载，设直流侧电流为Id，那么变压器二次电流的电流有效值I2为 D 。

2112 A、 I d B、 D、 3IdId C、 I d333举例：三相桥式可控整流电路带大电感负载，设直流侧电流为Id，那么晶闸管的电流有效值 IT 和 Id 的关系是什么？ 7、通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为什么控制方式？ 8、双反星形电路与六相半波电路的区别是什么？ 9、三相桥式电路与双反星形电路的区别是什么？

举例：三相桥式电路是两组三相半波电路的（ ）；双反星形电路是两组三相半波电路的（ ），并且需要（ ）；

举例：三相桥式全控整流电路为（ ）脉波整流电路。 A、2 B、3 C、6 D、9 10、整流变压器漏感LB对整流电路的影响是什么？

出现换相重叠角，使得整流输出电压平均值降低。

举例：由于变压器绕组的漏感，使得整流电路的换相过程持续的时间（用电角度表示），称为（ ）。三相半波可控整流电路换相期间的输出电压为同时导通的两个晶闸管所对应的两个相电压的（ ）。 11、什么是逆变？什么是逆变失败？如何防止逆变失败？

举例：逆变是把（ ）电转变成（ ）电，是（ ）的逆向过程；逆变可分为：（ ）逆变和（ ）逆变；

逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过导通的晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。

防止逆变失败的方法是：采用精确可靠的触发电路、使用性能良好的晶闸管、保证交流电源的质量、留出充足的换向裕量角等。 12、触发电路定相的关键是什么？

触发电路定相的关键是确定“同步信号电压”与“晶闸管阳极电压”之间的相位关系。

第四章 逆变电路

1、换流方式有哪几种？各有什么特点？ 答：换流方式有 4 种：

① 器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件用此换流方式。 ② 电网换流：由电网提供换流电压，把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。 ③ 负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。

④ 强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。

例：单相电流型逆变电路采用负载换流方式时，要求负载电流略超前于（ ）。 例：无源逆变电路在采用负载换相方式时，负载必须是（ ）。 A、电感性负载； B、电容性负载；

驱动电路一般要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用（光或光耦合器）隔离或（磁或脉冲变压器）隔离。

4、在晶闸管电路中，可用于过压保护的方法有：（ ） A．并联硒堆、压敏电阻或 RC吸收电路 B．并联硒堆、RC吸收电路或串联电抗器 C．并联压敏电阻、RC吸收电路或串联电抗器 D．并联硒堆、压敏电阻或串联电抗器

第二类：计算、画图类题

举例1：单相全控桥，反电动势阻感负载，U2＝220V，负载中R＝0.8Ω，L＝∞， 变压器漏感LB＝1mH，反电动势Em＝120V。当α＝30o时，求：

① 画出电路原理图和输出电压ud波形；

② 实际输出平均电压Ud，输出电流Id，变压器二次电流有效值I2； ③ 输入的功率因数λ；

④ 考虑安全裕量为2，确定晶闸管的额定电流IT（AV） 。 注：ΔUd＝2XB×Id/π

举例2：三相全控桥逆变电路，反电势阻感负载，R＝0.7Ω，L＝∞，U2＝200V， 变压器漏感LB＝1mH，当电动势Em＝－400V。β＝45o时，求：

① 实际输出平均电压 Ud，输出电流 Id； ② 此时回送电网的有功功率是多少？

③ 画出电路原理图，并标明主要器件和有关参量的代号和参数方向。

④ 画出输出电压ud波形图。

注：ΔUd＝3XB×Id/π

举例3：单相桥式全控整流电路，反电动势阻感负载，U2＝110V，负载中R＝1Ω，

L＝∞，反电动势Em＝60V。当α＝30o时，求： ① 画出电路原理图和输出电压ud波形；

② 输出平均电压Ud，输出电流Id，变压器二次电流有效值I2； ③ 输入的功率因数λ；

④ 考虑安全裕量为2，确定晶闸管的额定电流IT（AV） 。

举例4：三相全控桥逆变电路，反电动势阻感负载，R＝0.7Ω，L值极大，U2＝200V，

变压器漏感LB＝1mH，当Em＝－300V，α＝120o时，求： ① 实际输出平均电压Ud，输出电流Id； ② 此时回送电网的有功功率是多少？

③ 画出电路原理图，并标明主要器件和有关参量的代号和参数方向。

注：ΔUd＝3XB×Id /π

举例5：单相桥式全控整流电路，反电动势阻感负载，U2＝180V，负载中R＝1Ω，

L＝∞，反电动势Em＝100V。当α＝30o时，求： ① 画出电路原理图和输出电压ud波形；

② 输出平均电压Ud，输出电流Id，变压器二次电流有效值I2； ③ 输入的功率因数λ；

④ 考虑安全裕量为2，确定晶闸管的额定电流IT（AV）解：1） Ud?0.9U2cos30??0.9?180?cos30??140.29(V)

Id?Ud?Em140?100R?1?40(A) I2?Id?40(A)

??PUdIdS?U?140?0.78 2I2180IT?Id2?28(A)

IT(AV)?2?IT1.57?35.7(A) 选择IT(AV)＝50A的晶闸管。

2）画主电路原理图 3）输出电压ud波形图

。举例6：三相全控桥逆变电路，反电动势阻感负载，R＝0.7Ω，L值极大，U2＝110V，变压器漏感LB＝1mH，当Em＝－300V，α＝150o时：求：

① 实际输出平均电压Ud，输出电流Id； ② 此时回送电网的有功功率是多少？

③ 考虑安全裕量为2，确定晶闸管的额定电流IT（AV）

④ 画出电路原理图，并标明主要器件和有关参量的代号和参数方向。

（注：ΔUd＝3XB×Id/π）

解：1）

Ud??2.34U2cos???2.34?110?0.866??223(V)?R?Id??Ud3?2?f?LB??300?0.001?0.3?Id?

Ud?Em300?223??77(A)R??R1

?U??R?Id?0.3?77?23(V) Ud'?Ud??Ud??223?23??246(V)

实际输出平均电压Ud为–246V，输出电流Id为77A； 2） IT?Id?44.5(A) 3 IT(AV)?2?IT?56.7(A) 1.57 选择IT(AV)＝60A的晶闸管； 3）

P?R?Id2?EmId?0.7?772?300?77??18.95(kW) 回送电网的功率为18.95kW

4）电路原理图如下：

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