電力電子模擬試卷九

電力電子模擬試卷九（附答案） 一、 填空題（本題共7小題，每空1分，共20分） 1、 晶閘管除了在門極觸發(fā)下可能導(dǎo)通之外，在以下幾種情況下也可能被觸發(fā)導(dǎo)通： 陽極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成效應(yīng)；陽極電壓過高；結(jié)溫較高和光觸發(fā)。但 只有是最精確、迅速而可靠的控制手段。對(duì)于其它幾種情況，在晶閘管的應(yīng)用中 要采取措施防止因其造成晶閘管誤導(dǎo)通。 2、 在PWM控制電路中，根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及載波比的變化情況，PWM調(diào) 制方式可分為 調(diào)制和 調(diào)制，調(diào)制方法克服了以上二者的 缺點(diǎn)。 3、 設(shè) DC/DC 變換器的 Boost 電路中，E=10V，a=0.5，則 U°=。 4、 整流電路中變壓器漏抗對(duì)電路的影響是、、、。 5、換流的方式有、、、，全 控型器件用 方式換流 6、 電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)采取的主要保護(hù)措施有：、、。 7、 防止單相橋式半控整流電路失控的最有效方法是。 二、 選擇題（本題共10小題，每題1分，共10分） 1、 若晶閘管電流有效值是157A，則其額定電流為（） A、157A B、100A C、80A D、246.5A 2、 下列全控器件中，屬于電流控制型的器件是（）。 A、P-MOSFET B、SIT C、GTR D、IGBT 3、 將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能供給負(fù)載的變流器是（ ） A、有源逆變器B、A/D變換器C、D/A變換器D、無源逆變器 4、 在PWM逆變電路的相電壓正弦波調(diào)制信號(hào)中疊加適當(dāng)?shù)?次諧波，使之成為鞍 形波的目的在于（） A、消除諧波分量 B、包含幅值更大的基波分量 C、減少開關(guān)次數(shù) D、削弱直流分量 5、 帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載的電路，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí)負(fù)載上的電壓Ud為（） A、Ud=0 B、Ud=E C、Ud=E/2 D、Ud= - E 6、 若減小SPWM逆變器輸出電壓基波幅值，可采用的控制方法是（） A、減小三角波頻率B、減小三角波幅值 C、減小輸入正弦波控制電壓幅值D、減小輸入正弦波控制電壓頻率 7、 三相半波可控整流電路的自然換相點(diǎn)是（） A、交流相電壓的過零點(diǎn)B、本相相電壓與相鄰相電壓正半周的交點(diǎn)處 C、 比三相不可控整流電路的自然換相點(diǎn)超前30° D、 比三相不可控整流電路的自然換相點(diǎn)滯后60° 8、 壓敏電阻在晶閘管整流電路中主要是用來（） A、分流B、降壓C、過電壓保護(hù) D、過電流保護(hù) 9、 可實(shí)現(xiàn)有源逆變的電路為（）。 A、三相半波可控整流電路 B、三相半控橋整流橋電路 C、單相全控橋接續(xù)流二極管電路D、單相半控橋整流電路 10、 軟開關(guān)變換器中，輔助電路與功率主回路并聯(lián)，能有效地降低輔助回路自身的損 耗的變換器是（） A、 準(zhǔn)諧振變換器 B、多諧振變換器 B、 零電壓/零電流PWM變換器 D、零電壓/零電流轉(zhuǎn)換變換器 三、簡答題（本題共6小題，每小題5分，共30分） 1、 三相半控橋與三相全控整流電路相比有哪些特點(diǎn)？ 2、 什么是晶閘管交流開關(guān)？交流調(diào)壓器的晶閘管常用哪些方式控制？ 3、 電壓型逆變電路中反饋二極管的作用是什么？為什么電流型逆變電路中沒有反饋 二極管？ 4、什么是組合變流電路？ 一般的開關(guān)電源是怎樣組合的？為什么要這樣組合? 5、如何區(qū)分電壓源型和電流源型變頻器? 6、什么是觸發(fā)延遲角？什么是導(dǎo)通角？ 四、作圖題：（本題1小題，共10分） 1、在三相半波整流電路中，如果a相的觸發(fā)脈沖消失，試?yán)L出在a = 0。時(shí)電阻性負(fù) 載和電感性負(fù)載下整流電壓ud的波形。 阻性負(fù)載時(shí) 電感性負(fù)載時(shí) 五、計(jì)算題（本題共2小題，每題15分，共30分） 1、單相橋式全控整流電路，U2=100V，負(fù)載中，R=2Q，L值極大，反電動(dòng)勢(shì) E=60V，當(dāng) a=30o 時(shí)，求：（15 分） （1） 作出ud、id和i2的波形圖； （2） 求整流輸出平均電壓七、平均電流Id和12； （3）考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流，并選擇晶閘管的 2、一單相交流調(diào)壓器，電源為工頻220V，阻感串聯(lián)作為負(fù)載，其中R=0.5Q， L=2mH。求：（15 分） （1） 開通角a的變化范圍； （2） 負(fù)載電流的最大有效值； （3） 最大輸出功率及此時(shí)電源側(cè)的功率因數(shù)。 參考答案 、填空題：（本題共7小題，每空1分，共20分） 1、空1 雪崩； 空2 上升率du/dt； 空3門極觸發(fā)。 2、空1 同步； 空2 異步；空3 分段同步。 3、 空1 4、 空1 20V。 輸出平均電壓降低；空2 電壓出現(xiàn)缺口； 空3 di/dt減少；空4整流電路工作狀態(tài)增多。 5、 空1器件換流；空2電網(wǎng)換流；空3負(fù)載換流；空4強(qiáng)迫換流；空5器件換流 6、 空1過電壓；空2過電流；空3緩沖電路保護(hù)。 7、 空1負(fù)載并聯(lián)續(xù)流二極管。 二、 選擇題：（本題共10小題，每小題1分，共10分） 1、 （B） 2、 （C） 3、 （D） 4、 （B） 5、 （B） 6、 （C） 7、 （B） 8、 （C） 9、 （A） 10、 （D） 三、 問答題：（本題共6小題，每小題5分，共30分） 1、（5 分） 答：三相半控橋式整流電路是把全控橋中共陽極組的3個(gè)晶閘管換成整流二極管，其顯著特 點(diǎn)是共陰極組元件必須觸發(fā)才能換流；共陽極元件總是在自然換流點(diǎn)換流。一周期中仍然換 流6次，3次為自然換流，其余3次為觸發(fā)換流，這是與全控橋根本的區(qū)別（3分）。改變共 陰極組晶閘管的控制角a，仍可獲得0~2.34U2①的直流可調(diào)電壓。三相半控橋式整流電路只 需三套觸發(fā)電路、不需要寬脈沖或雙脈沖觸發(fā)、線路簡單經(jīng)濟(jì)、調(diào)整方便。電路結(jié)構(gòu)比三相 全控橋更簡單、經(jīng)濟(jì)，而帶電阻性負(fù)載時(shí)性能并不比全控橋差。所以多用在中等容量或不要 求可逆拖動(dòng)的電力裝置中（2分）。 2、 （5 分） 答：如果令交流調(diào)壓器中的晶閘管在交流電壓自然過零時(shí)關(guān)斷或?qū)?，則稱之為晶閘管交流 開關(guān)（1分）。交流調(diào)壓器中的晶閘管有兩種控制方式：⑴相位控制在電源電壓的每一周期， 在選定的時(shí)刻將負(fù)載與電源接通，改變選定的時(shí)刻即可達(dá)到調(diào)壓的目的，即相控方式（2分）； （2）通-斷控制將晶閘管作為開關(guān)，使負(fù)載與電源接通若干周波，然后再斷開一定的周波，通 過改變通斷的時(shí)間比達(dá)到調(diào)壓的目的。有全周波連續(xù)式和全周波間隔式兩種形式（2分）。 3、 （5 分） 答：在電壓型逆變電路中，當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無 功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋 二極管。當(dāng)輸出交流電壓與電流的極性相同時(shí)，電流經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通，而當(dāng)輸 出電壓與電流極性相反時(shí)，由反饋二極管提供電流通道（3分）。在電流型逆變電路中，直 流電流極性是一定的，無功能量由直流側(cè)電感來緩沖。當(dāng)需要從交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能 量時(shí)，電流并不反向，依然經(jīng)電路中的控開關(guān)器件流通，因此不需要并聯(lián)二極管（2分）。 4、 （5 分） 答：組合變流電路是將某幾種基本的變流電路（AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/DC）組合起來， 以實(shí)現(xiàn)一定新功能的變流電路（2分）。開關(guān)電源通常采用交-直-交-直方式組合（1分）。由 于開關(guān)電源采用了工作頻率較高的交流環(huán)節(jié)，變壓器和濾波器都大大減小，因此同等功率條 件下其體積和重量都遠(yuǎn)小于相控整流電源。除此之外，工作頻率的提高還有利于控制性能的 提高。由于這些原因，在數(shù)百KW以下的功率范圍內(nèi)，開關(guān)電源正逐漸取代相控整流電源（2 分）。 5、 （5 分） 答：電壓源型變頻器：交-直-交變頻器中，直流部分采用大電容器濾波，理想情況下直流電 壓波形為一直線，可看作是一個(gè)內(nèi)阻為零的電壓源，再經(jīng)逆變器輸出交流電壓波形；交-交 變頻器雖無濾波電容器，但是交流電源系統(tǒng)的阻抗很低。（2分）電流源型變頻器：交-直- 交變頻器中采用大電感濾波，其直流電流波形較平直，可看作是一個(gè)電流源；交-交變頻器 在輸出端接有電抗器。（2分）兩種類型變頻器的區(qū)別在于濾波器形式的不同，于是在用途 上也各不相同：電壓源型變頻器因電容器上的電壓不能突變，所以對(duì)電壓控制響應(yīng)慢，對(duì)調(diào) 整型負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，適于多臺(tái)電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行的電源，且無快速加減速的負(fù)載；電流型變 頻器因?yàn)V波電感上的電流不能突變，雖對(duì)負(fù)載變化反應(yīng)慢，但對(duì)系統(tǒng)調(diào)速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)靈敏， 因而適于單臺(tái)變頻器配用單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，可滿足快速起動(dòng)、制動(dòng)和可逆運(yùn)行的要求。如 果將不可控整流改成可控整流，還可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的回饋制動(dòng)。（1分） 6、 （5 分） 從晶閘管開始承受正向電壓起，到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)時(shí)的電角度，稱為觸發(fā)延遲角；移相觸發(fā)就 是改變晶閘管每周其導(dǎo)通的起始點(diǎn)即觸發(fā)延遲角的大小，達(dá)到改變輸出電壓，功率的目的。 移相觸發(fā)的主要缺點(diǎn)是使電路中出現(xiàn)包含高次諧波的缺角正弦波，在換流時(shí)刻會(huì)出現(xiàn)缺口 “毛刺”，造成電源電壓波形畸變和高頻電磁波輻射干擾。大觸發(fā)延遲角運(yùn)行時(shí)，功率因數(shù)較 低（3分）。晶閘管在一個(gè)電源周期中處于通態(tài)的電角度稱導(dǎo)通角，導(dǎo)通角的最大值與電路 的結(jié)構(gòu)形式和負(fù)載性質(zhì)有關(guān)（2分）。 四、作圖題：（本題1小題，共10分） 當(dāng)負(fù)載為電阻時(shí)，ud的波形如下：（5分） 當(dāng)負(fù)載為電感時(shí)，ud的波形如下：(5分) 五、計(jì)算題：(本題共2小題，每題15分，共30分) 1、 (15) 解：(1)ud、id和i2的波形如下圖：(5分) (2) 整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次側(cè)電流有效值I2分別為 Ud = 0.9 U2 cosa=0.9x100xcos30° = 77.97(A) (1 分) Id = (Ud-E)/R = (77.97-60)/2 = 9(A) (2 分) I2 = Id =9(A) (2 分) (3) 晶閘管承受的最大反向電壓為： ^U2 = 100龍=141.4 (V) 流過每個(gè)晶閘管的電流的有效值為： IVT=Id /把=6.36 (A) 故晶閘管的額定電壓為： UN = (2~3)x141.4=283~424 (V)(2 分) 晶閘管的額定電流為： IN = (1.5~2)x6.36/1.57=6~8 (A) (3 分) 晶閘管額定電壓和電流的具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。 2、(15 分) 解:①負(fù)載川抗角為; .COL 2/Fx50x2x 10"^ . _ i/） -flrctflii （ ）-Cretan （ ）一。39864= % 1,49 R 0.5 開通角”的變化范圍為： 即 『—*」—?，? （5分） 魚"如二討|］寸，輸出電壓最大，負(fù)載電流也為最大，此時(shí).而出功率最大，為 2 （ 220 X ?WR一 ， , 一, RT"gw）（5 分） 頃-+S）） 功率因數(shù)為 ；_ —_ ——_「■二己一 （5 分） L ］」.：上。