电力电子习题集

电力电子技术习题集

淮阴工学院电气学院

第二章 电力电子器件

1、使晶闸管导通的条件是什么？

2、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？ 3、图1中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im，试计算各波形的电流平均值Id1﹑Id2﹑Id3与电流有效值I1﹑I2﹑I3。

图 1

4、上题中如果不考虑安全裕量，问100A的晶闸管能送出的平均电流Id1﹑Id2﹑Id3各为多少？这时，相应的电流最大值Im1﹑Im2﹑Im3各为多少？

5、GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？

6、如何防止电力MOSFET因静电感应引起的损坏？

7、IGBT﹑GTR﹑GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点？ 8、全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析RCD缓冲电路中各元件的作用。

9、试说明IGBT﹑GTR﹑GTO和电力MOSFET各自的优缺点。

第三章 整流电路

1、单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2=100，求当?＝0°和60°时的负载电流Id，并画出ud与id波形。

2、图1为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？试说明：

①晶闸管承受的最大正反向电压22U2。

②当负载为电阻和电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控时相同。

图 1

3、单相桥式全控整流器电路，其中，U2=100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当?＝30°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，变压器二次电流有效值I2； ③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

4、单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周期内承受的电压波形。

5、单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R=20Ω，L值极大，反电动势E＝60V，当?＝30°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，变压器二次电流有效值I2 ； ③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

6、晶闸管串联的单相半控桥（桥中VT1、VT2为晶闸管），电路如图2所示，U2 ＝100V，电阻电感负载，R＝2Ω，L值极大，当?＝60°时求流过器件中电流的有效值，并作出ud、id、iVT、iVD的波形。

图2

7、在三相半波整流电路中，如果a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。

8、三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段称为曲折接法，每段的电动势相同，其分段布置及其矢量如图 3 所示，此时线圈的绕组增

加了一些，铜的用料约增加10％，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？

图 3

9、三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点吗?如果不是，它们在相位上差多少度？

10、有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们的触发角都是a，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，例如都是a相，在相位上差多少度？

11、三相半波可控整流电路，U2 ＝100V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当?＝60°时，要求：

① 画出ud、id和iVT的波形； ② 计算Ud、Id、IdVT和IVT 。

12、在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压ud波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其它晶闸管受什么影响？

13、三相桥式全控整流电路，U2 ＝100V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当?＝60°时，要求：

① 画出ud、id和iVT的波形； ② 计算Ud、Id、IdVT和IVT。

14、 单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，E=40V，U2=100V，LB=0.5mH，当?＝60°时求Ud、Id，并画出整流电压ud的波形。

15、三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，U2=100V，LB=1mH，求当?＝30°时、E＝50V时Ud、Id、?的值并作出Ud与IVT1和IVT2的波形。

16、三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5Ω，L=∞，U2=220V，XB=0.3Ω，求Ud、Id、I2并作出ud、iVD和i2的波形。

17、 三相全控桥，反电动势阻感负载，E=200V，R=1Ω，L=∞，U2＝220V，?＝60°，当①LB＝0和②LB＝1mH情况下分别求Ud、Id并分别作出ud和iVT的波形。

18、 单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？

19、 三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？

20、试计算第3题中i2的3、5、7次谐波分量的有效值i23、i25、i27。 21、试计算第13题中的i2的5、7次谐波分量的有效值i25、i27。 22、试分别计算第3题和第13题电路的输入功率因数。

23、带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同？

24、整流电路多重化的主要目的是什么？

25、12脉波、24脉波整流电路的整流输出电压和交流输入电流中含有哪些次数的谐波？

26、使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？

27、三相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，U2=220V，LB=1mH，当EM=-400V，β＝60°时求Ud、Id，此时送回电网的有功功率是多少?

28、单相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，U2=100V，LB=0.5mH，当EM=-99V，β＝60°时求Ud、Id。

29、什么是逆变失败？如何防止逆变失败？

30、单相桥式全控整流电路，三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，晶闸管的?角移相范围分别是多少？

31、三相全控桥，电动机负载，要求可逆运行，整流变压器的接法是D/Y-5，采用NPN锯齿波触发器，并附有滞后30°的R-C滤波器，决定晶闸管的同步电压和同步变压器的联结形式。

第四章 逆变电路

填空题：

1.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____有源逆变____，当交流侧无电源时称为__无源逆变_____。

2._____________ 电流从一个支路向另一个支路转移的过程称_______为换流，从大的方面，换流可以分为两类，即外部换流和____内部换流____，进一步

划分，前者又包括_器件换流_______和__电网换流______两种换流方式，后者包括___负载换流_____和_强迫换流_______两种换流方式。

3.适用于全控型器件的换流方式是_器件换流_______，由换流电路内电容直接提供换流电压的换流方式称为___强迫换流_____。

4.逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类，当直流侧是电压源时，称此电路为__电压型逆变电路______，当直流侧为电流源时， 称此电路为____电流型逆变电路____。

5.半桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为__Ud/2，全桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为__Ud____ 。

6.三相电压型逆变电路中，每个桥臂的导电角度为_180度___，各相开始导电的角度依次相差_120度___，在任一时刻，有__3个桥臂导通。

7.电压型逆变电路一般采用_全空型_______器件，换流方式为_器件换流_______；电流型逆变电路中，较多采用__半控型______器件，换流方式有的采用 _负载换流_______，有的采用_器件换流_______。

8.单相电流型逆变电路采用__负载______换相的方式来工作的，其中电容C和L、R构成__并联谐振电路______电路，单相电流型逆变电路有自励和他励两种控制方式，在启动过程中，应采用先__他励______后__自励______的控制方式。 9.三相电流型逆变电路的基本工作方式是_120°_______导电方式，按VT1到VT6的顺序每隔_60°_______依次导通，各桥臂之间换流采用 __横向______换流方式。

10.从电路输出的合成方式来看，多重逆变电路有串联多重和并联多重两种方式。电压型逆变电路多用___串联_____多重方式；电流型逆变电路多采用_并联_______多重方式。

11交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分是__逆变电路________

12变频电路常用的换流方式有 负载谐振换流、 脉冲（强迫）换流 两种。 13、逆变器环流指的是只流经 逆变电源 、逆变桥晶闸管 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用α大于 β工作方式。 14、由晶闸管构成的逆变器换流方式有 负载 换流和 强迫（脉冲）换流。 15、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分为 有源 逆变器与 无源 逆变器两大类。

16、变流电路的换流方式有 器件换流 、 电网换流 、 负载换流 、 强迫换流 等四种。

17、提高变流置的功率因数的常用方法有 减小触发角 、 增加整流相数 、 采用多组变流装置串联供电 、 设置补偿电容 。

18.180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在__统一桥臂______的上、下二个开关元件之间进行。

19在电流型逆变器中，输出电压波形为 正弦波 波，输出电流波形为 方波波

20、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_同一桥臂 上的上、下二个元件之间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_不同桥臂 上的元件之间进行的。

21、在有环流逆变系统中，环流指的是只流经 两组变流器之间 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用控制角α = β的工作方式。 22、逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为 电压型 型逆变器和 电流型 型逆变器，电压型逆变器直流侧是电压源，通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧用 电容 器进行滤波，电压型三相桥式逆变电路的换流是在桥路的 本桥元件之间元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是 180o 度；而电流型逆变器直流侧是电流源，通常由可控整流输出在最

靠近逆变桥侧是用 电感 滤波，电流型三相桥式逆变电路换流是在 异桥元件之间元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是 120o 度。

23、由晶闸管构成的逆变器换流方式有负载 换流和 强迫 换流 24、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分为 有源、 逆变器与 无源 逆变器两大类。

25、通常变流电路实现换流的方式有 器件换流，电网换流，负载换流，强迫换流四种。 26、实现有源逆为的条件为 要有一个直流逆变电源，它的极性方向与晶闸管的导通方向一致，其幅极应稍大于逆变桥直流侧输出的平均电压；逆变桥必须工作在β<90o（即α>90o）区间，使输出电压极性与整流时相反，才能把直流能量逆变成交流能量反送到交流电网。 27、在由两组反并联变流装置组成的直流电机的四象限运行系统中，两组变流装

置分别工作在正组 整流 状态、 逆变 状态、反组 整流状态，逆变状态。 28、有源逆变指的是把直流 能量转变成 交流 能量后送给 电网的 装

置。

29、造成逆变失败的原因有 逆变桥晶闸管或元件损坏，供电电源缺相，逆变角太小，触发脉冲丢失或未按时到达，等几种。

30、有源逆变产生的条件之一是：变流电路输出的直流平均电压Ud的极性必须与整流时输出的极性___相同________，且满足|Ud|<|Ed|。

31.确定最小逆变角βmin要考虑的三个因素是晶闸管关断时间toff所对应的电角度δ，换相重叠角γ和___安全裕量角?________。

32.有源逆变产生的条件之一是：变流电路输出平均电压Ud的极性必须保证与直流电势Ed的极性成同极性相连，且满足___|Ud|<|Ed|_______。

33.多重化抑制就是以多个逆变电路在输出端叠加，各个逆变器用相同的频率不同的相位工作，使输出的多个矩形波组合叠加起来，达到减少输出_谐波_________的目的。

34.有源逆变电路中，晶闸管大部分时间承受______电压。 35.脉冲宽度调制逆变电路可以实现调压和______。

36.可用于斩波和高频逆变电路，关断时间为数十微秒的晶闸管派生器件是____________。

37.电压型逆变器，其中间直流环节以___大电容_________贮能，具有稳定直流侧电压的作用。

38.单相反并联(双重)全控桥式整流电路，采用α1=π-α2配合有环流的控制方式，当变流器I工作在待逆变状态时，变流器Ⅱ工作在____________状态。 39.为了保证逆变器能正常工作，最小逆变角应为 30°～35° 。

40、由两套晶闸管组成的变流可逆装置中，每组晶闸管都有四种工作状态，分别是 待整流 状态、 整流 状态、 待逆变 状态和 逆变 状态。 41、逆变角β与控制角α之间的关系为 α=π－β 。

42、逆变角β的起算点为对应相邻相 负半周 的交点往 左 度量。

43、当电源电压发生瞬时与直流侧电源 顺极性串 联，电路中会出现很大的短路电流流过晶闸管与负载，这称为 逆变失败 或 逆变颠覆 。

判断题：

下列各变流装置中，能实现有源逆变电路的，在括号内打“√”，不能则打“×” 1、单相双半波可控整流电路（√）

2、连续流二极管的单相双半波可控整流电路（×） 3、单相全控桥式整流电路（×） 4、三相半波可控整流电路（×） 5、单相全控桥式整流电路（√）

6、带连续二级管的三相半波可控整流电路（×） 7、三相桥式全控整流电路（√）

8、变频调速装置是属于无源逆变的范畴。 （√ ） 9、并联与串联谐振式逆变器属于负载换流方式，无需专门换流关断电路。 （×） 10、逆变失败，是因主电路元件出现损坏，触发脉冲丢失，电源缺相，或是逆变角太

小造成的。 （√ ）

11、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。 （ × ）

12、逆变角太大会造成逆变失败。 （√ ） 13、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。 （ × ） 14、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。 （ × ） 15、有源逆变装置是把逆变后的交流能量送回电网。 （ √ ） 16、供电电源缺相、逆变桥元件损坏、逆变换流失败等故障。也会引起逆变失败 （√ ) 17、电压型逆变电路，为了反馈感性负载上的无功能量，必须在电力开关器件上反并联反馈二极管。 （√ ）

18、用多重逆变电路或多电平逆变电路，可以改善逆变电路的输出波形，使它更接近正弦波。 （ √ ）

19、无源逆变电路，是把直流电能逆变成交流电能，送给电网， （ × ） 20、无源逆变指的是不需要逆变电源的逆变电路。 （ × ） 21、逆变角太小会造成逆变失败。 （√ ）

22、电流型并联谐振逆变电路负载两端电压波形是很好的正弦波 （√ ） 23、并联谐振逆变电路采用负载换流方式时，谐振回路不一定要呈电容性。（√ ）

24、电压型并联谐振逆变电路，负载电压波形是很好的正弦波 （× ）

25、有源逆变电路是把直流电能变换成50Hz交流电能送回交流电网。 （× ） 26、无源逆变电路是把直流电能逆变成交流电能送给交流电网。 （√ ） 27、把交流电变成直流电的过程称为逆变。 （×） 28、应急电源中将直流电变为交流电供灯照明，其电路中发生的“逆变”称有源逆变。（×）

29、晶闸管变流可逆装置中出现的“环流”是一种有害的不经过电动机的电流，必须想办法减少或将它去掉。 （√）30、只要控制角α＞90°，变流器就可以实现逆变。 （×） 31、采用接触器的可逆电路适用于对快速性要求不高的场合。 （√）

选择题

1、可实现有源逆变的电路为 A 。

A、单相半波可控整流电路， B、三相半波可控整流桥带续流二极管电路， C、单相全控桥接续流二极管电路， D、三相半控桥整流电路。 2、一般可逆电路中的βmin选 A 合理。

A、30o-35o， B、10o-25o， C、0o-10o， D、0o。 3、能够实现有源逆变的电路为 ( B ) 。

A、三相桥式全控整流电路， B、三相半控桥整流电路， C、单相全控桥接续流二极管电路， D、单相半控桥整流电路。 4、下面哪种功能不属于变流的功能（ C ）

A、有源逆变 B、交流调压 C、变压器降压 D、直流斩波 5.串联谐振式逆变电路晶闸管的换流方式为（ C ）。 A.器件换流 B.电网换流 C.负载换流 D.脉冲换流 6.采用多重化电压源型逆变器的目的，主要是为( C )

A.减小输出幅值 B.增大输出幅值

C.减小输出谐波 D.减小输出功率 7.电流型逆变器中间直流环节贮能元件是( B ) A.电容 B 电感 C蓄电池 D.电动机

8．为了防止逆变失败，最小逆变角限制为（ C）。

A.10。～15。 B.20。～25。 C.30。～35。 D.40。～45。 9．下列电路中，不可以实现有源逆变的有（C ）。

A.三相半波可控整流电路 B.三相桥式半控整流电路

C.单相桥式可控整流电路 D.单相全波可控整流电路外接续流二极管

10. 可实现有源逆变的电路为 A 。

A、三相半波可控整流电路， B、三相半控桥整流桥电路，

C、单相全控桥接续流二极管电路， D、单相半控桥整流电路。

11、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。 12、在下面几种电路中，不能实现有源逆变的电路有哪几种 BCD 。

A、三相半波可控整流电路。 B、三相半控整流桥电路。

C、单相全控桥接续流二极管电路。 D、单相半控桥整流电路。

13、在有源逆变电路中，逆变角?的移相范围应选 B 为最好。 A、?=90o∽180o， B、?=35o∽90o， C、?=0o∽90o， 14、采用晶闸管的无源逆变电路能够采用的换流方式有

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