电力电子复习考研讲解.doc

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？ （应用于电力领域的电子技术 ）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？（单级、双极、复合型） 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？ （不可控、半控、全控）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。IGBT、绝缘栅双极晶体管（）MOSFET.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 I ；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h电流小于维持电流I，其时间大于晶闸管的 关断时间。h8、简述IGBT，GTRGTO和电力MOSEF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 ）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： BA .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： （B）允许通过最大电流有效值。 A.B. 通态平均电流 I。 V）T（A 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l（AV）是指：（ A ） tA .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： （ B ）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 （控制从（相电a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）.压过零点）开始计算。、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？ 3最中哪一个的瞬时 三个二极管对应的 相电压 举例：三相半波不可控整流电路，此（承受反压）关断 大，则 该相所对应的二极管导通，并使另两相的二极管相电压（电压值）时输出整流电压即为该相的 三相（、在可控整流电路中由于负载不同，其控制角 a的移相范围各为多少？ 49090单相180 150 90；单相180 ） （全控 三相120、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？5。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 D1 D、C A、B、UU26U22U2 22222 。C 举例：单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大电压为.1、 DB、C、A、U6U2U22U2 22222、晶单相、三相可控整流电路中，变压器二次电流的电流有效值I、负载电流I、6d2闸管的电流有效值I之间的关系是什么？ T，那么变压 器二举例：三相桥式可控整流电路带大电感负载，设直流侧电流为Id 。次电流的电流有效值I为D2 2112IC、 D、A、B、Illd3qdd333，那么晶闸管的Id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2Id的关系是什么？和 电流有效值I叶37、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？ 相控&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（串联）；双反星形电路是两.组三相半波电路的（并联），并且需要（平衡电抗器）;举例：三相桥式全控整流电路为（C ）脉波整流电路。9、D6、C3、B2、A.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（丫 ）。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（差）。.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（直流）电转变成（交流）电，是（整流）的逆向过程；逆变可分为：（有源 ）逆变和（无源 ）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： 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。 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。 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。 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（ 电压 ）。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；C、电阻性负载；D、电阻性负载或电容性负载；2、什么是自换流？什么是外部换流 ?由器件或变流器自身的原因而实现换流的称为自换流，如器件换 流和强迫换流。借助于外部手段（电网电压或负载电压）来实现换流的，称为外 部换流，如电网换流和负载换流。3、电压型逆变器和电流型逆变器的主要特点各是什么？（1）电压型逆变器的主要特点有： 直流侧为电压源或并联有 大的电容器，直流侧电压基本无脉动； 交流侧输出的电压波形为 矩形波，且于负载阻抗角无关； 逆变桥各臂都并联了反馈二极管， 为无功能量反馈提供通道。（2）电流型逆变器的主要特点有： 直流侧串有大电感相当于 电流源，直流侧电流基本无脉动，直流回路呈高阻抗； 交流侧输 出的电流波形为矩形波，且于负载阻抗角无关； 直流侧电感起缓 冲无功能量的作用， 由于无功能量时电流并不反向， 所以不必在逆变 桥各臂并联反馈二极管。4、三相电压型逆变电路采用的是什么导电方式？而电流型桥式逆变 电路采用什么导电方式？5、三相电压型逆变电路的换流在同一相的两臂之间进行，称为（纵 向）换流。三相电流型桥式逆变电路每时刻上下桥臂组中各有一个臂 导通，为（横向）换流。 。第五章直流-直流变流电路1、基本的直流斩波电路包括哪3种电路？升压斩波，降压斩波，升降压斩波2、简述升压斩波电路的基本工作原理。答： 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I,同时电容C上的 电压向负载R供电，因Ci值很大，基本保持输出电压为恒值u。设V 处于通态的时间为t，此阶段电感Lon。上积蓄的能量为。 当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载RtEIoni；释放的能量为V处于断态的时间为t，则在此期间电感L设提供能量。I UtEoffofi。 当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等， t tT，输出电压，式中的。化简得：即：offont(UI) EItE it T/E E U。伽101,off0ttoffoff 咼于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。3、简述降压斩波电路的基本工作原理。JJ一 匚厂答：在一个控制周期中，让 V导通一段时间t。，由电源E向L、R、E 供电，montt ononEUE EoTt toffo n在此期间，u=E。然后使V关断一段时间t,电感L通过二极管VD向R和Emooff供电，u= 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。4、什么是复合斩波电路？什么是多相多重斩波电路？复合斩波电路是：不同结构的基本斩波电路的组合； 多相多重斩波电路是：相同结构基本斩波电路的组合；5、斩波电路的三种控制方式？（脉冲宽度调制、频率调制、混合控制）第六章交流-交流变流电路1、交流调压和交流调功电路的区别及各自的特点有什么？各适用于 什么负载？答： 交流调压采用相位控制；交流调功是以电源周波数为控制单 位进行控制的； 交流调压电路调节的是电路输出的电压 U;而交 流调功电路则调节的是电路0输出的平均功率； 调压电路的负载 通常是灯光、异步电动机的软起动、异步电动机的串极调速等； 调 功电路的负载一般为时间常数较大的电炉等 （因为对时间常数较大的 负载没有必要在交流电源的每个周波内进行频繁的控制，而以周波为单位进行控制即可满足负载的要求）。2、单相交交变频电路在一个输出电压周期内的四个工作状态是什么？ 举例：对于单相交交变频电路如下图，在tt时间段内，P组晶闸管 变流装置32与N组晶闸管变流装置的工作状态是（ d ）。A、P组阻断，N组逆变B、P组阻断，N组整流C、N组阻断，P组整流D、N组阻断，P组逆变举例：单相半桥电压型逆变电路工作过程中，tt时间段内，电流的通路为（D ）。32A、VB、V C、VDD、VD（ U =U ） /2dm 212 仁控制技术PWM第七章PWM波形分为几种？控制？什么是 SPWM波形？ 1、什么是PWMPWM控制就是对脉冲的宽度进行调制控制的技术；PWM波形；脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的，波两种；PWM波和不等幅PWM 等幅 单相桥式PWM逆变电路 中的单极性调制（控制）方式的工作原理？ 2、单相桥式PWM逆变 电路中的双极性调制（控制）方式的工作原理？D ）。 在电压的负半周是举例：单相桥式PWM逆变电路在单极性调制工作时，（V关断；与V导通，V与A、V3214 V交替通断；V常断，V与B、V常通，4231V与V导通；C、V与V关断，3142与V交替通断。、DV常断，V 常通，V4231）。单相桥式举例：PWM逆变电路在单极性调制工作时，在电压的 正半周是（B关断；与与V导通，VV、AV3214与常断，VV交替通 断；VB、常通，V4312与V导通；与C、VV关断，V3421交替通断。 V常通，V与V常断，D、V4213什么是载波比N ? 3、称为：载波比。f/=之比f与调制信号频率载 波频率fNfrccr什么是异步调制？什么是同步调制？、4 .举例：根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为（异步调制）和（同步调制） 。第八章软开关技术1、什么是零电压开关？什么是零电流开关?使开关开通前两端电压为零，则开关开通时就不会产生损耗和噪 声，这种开通方式称为零电压开通，简称零电压开关；使开关关断前其流过的电流零，则开关关断时也不会产生损耗和 噪声，这种关断方式称为零电流关断，简称零电流开关；2、根据电路中主要的开关元件是零电压开通还是零电流关断，可以 将软开关电路分成哪两大类？ 举例：软开关电路分成 （ 零电压 ）电路和（ 零电流 ）电路两大类。3、根据软开关技术发展的历程，可以将软开关电路分成那三类？ 举例： 根据软开关技术发展的历程，可以将软开关电路分成 （ 准谐 振电路 ）、（ 零开关 PWM 电路 ）和（ 零转换 PWM 电路 ）。第九章 电力电子器件应用的共性问题1、多个晶闸管并联工作时通常采用如下均压措施： （ ）A .挑选管压降相近的晶闸管并联，串均流电抗器。B .挑选管压降相近的晶闸管并联，串均流电阻。C. 串均流电阻，串均流电抗器。D. 挑选管压降相近的晶闸管并联，串均流电阻，串均流电抗器。）（可起到以下保护作用：RC、给晶闸管两端并联2.A.吸收过电压，限制du/dt、di/dt，有多个晶闸管串联时还可起均压作用B. 吸收过电压，限制du/dt,有多个晶闸管串联时还可起均压作用。C. 吸收过电压，限制du/dt、限制di/dt。D.限制du/dt、di/dt，有多个晶闸管串联时还可起均压作用。3、驱动电路的主要作用是什么？ 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： （） 吸收电路A .并联硒堆、压敏电阻或 RCRC吸收电路或串联电抗器 B .并联硒堆、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，U = 220V，负载中R= 0.8 Q, L = , 2 变压器漏感L = 1mH，反电动势Em= 120V。当a =300时，求：B 画出电路原理图和输出电压u波形；d 实 际输出平均电压U,输出电流I，变压器二次电流有效值I ； 2dd 输入的功率因数入； 考虑安全裕量为 2，确定晶闸管的额定电流 I 。 VTA)(注： U = 2X X I/ n ddB举例2:三相全控桥逆变电路，反电势阻感负载，R = 0.7Q, L =, U = 200V,2 变压器漏感L = 1mH,当电动势Em= 400V。p= 45o时，求：B 实 际输出平均电压 U,输出电流I ； dd 此时回送电网的有功功率是多少? 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。画出输出电压u波形图。d注： Ud = 3X X1/ n dB举例3:单相桥式全控整流电路，反电动势阻感负载，U = 110V, 负载中R= 1Q, 2L =乂，反电动势E = 60V。当a = 30o时，求：m 画出电路原理图和输出电压u波形；d 输出平均电压U，输出 电流I，变压器二次电流有效值I ； 2dd 输入的功率因数入； 考虑安全裕量为2,确定晶闸管的额定电流I 。VTA)(.,200VU = 0.7Q, L值极大，举例4:三相全控桥逆变电路，反电动 势阻感负载，R=2 o时，求：=120 = 300V, a变压器漏感L = 1mH, 当EmB I ；实际输出平均电压U，输出电流dd此时回送电网的有 功功率是多少？ 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： U = 3X X I/ n dBd1Q,负载中R =举例5：单相桥式全控整流电路，反电动势阻感 负载，U = 180V2时，求：a= 30o100V= = ,反电动势E=。当Lm波 形；画出电路原理图和输出电压 Ud ； I，变压器二次电流有效值I 输出平均电压U,输出电流2dd ；输入的功率因数入。考虑安全裕量为2,确定晶闸管的额定电流IVAT)(1)解: )V140.29(9 180 cos30 0U .9Ucos30 0.2d100140 U Emd)( 40AI dII 1R )40(AI I d2pui140dd 780.SUI18022|d )A 28( 1丁21丁 )(A 35. 2I 7)avt(1.57选择 I =50A的晶闸管。t(av)2 )画主电路原理图3)输出电压ud波形图,=110VL值极大，U :三相全控桥逆变电路，反电动势阻感负载,R= 0.7Q,举例 62 1500时：求：，a = 1mH,当 E=-300V 变压器漏感LmB I ；实际输出平均电压U，输出电流dd此时回送电网的有功功率是多少？I考虑安全裕量为2,确定晶闸管的额定电流VTA)(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。/n) I =(注： U3X X ddB 解:1) )V223(.866 0 2.34 110U 2.34Ucos?d L fU3 2 Bd .30010. R 0 3001 RR)(V77 23 Id 0.3 U R)V 246( 223 23 U' Ud Udd223300 U Emd)(A I 77d-d ；为77A为-实际输出平均电压U246V，输出电流IddId )2)A5( 44I .T3IT)(A 56I 2 .7)(avt 1.57 选择 I = 60A 的晶闸回送电网的管； T(AV)22 3) 300 77 18.95(kW)RP I EmI0.7 77dd 功率为 18.95kW4)电路原理图如下：