电力电子技术 期末考试 简答题 复习总结王兆安

第一篇：电力电子技术 期末考试 简答题 复习总结王兆安

1.晶闸管静态效应：（1）当承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。（2）当承受反正电压时，仅在门极有触发电流的情况下才能开通。（3）一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否存在，晶闸管都保持导通。（4）若要使其关断，只能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0的某一数值以下。

2.电压型逆变电路的主要特点：（1）直流侧为电压源，或者并联有大电容，相当于电压源，直流侧电压基本无脉动，直流回路成低阻抗。（2）由于直流电压源的钳位作用，交流测输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角有关，且交流测输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同（3）当交流测为阻感负载时，需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用，为了给交流测向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。

3.产生逆变的条件：（1）极性和晶闸管导通方向一致的直流电动势，且大雨变流器直流侧的平均电压。（2）晶闸管的控制角大于90度，使ud为负值。4.逆变失败原因，后果，防止：（1）触发脉冲丢失。（2）电子器件发生故障。（3）交流电源发生缺相（4）换相角太小。后果：会在逆变桥和逆变电路之间产生强大电流，损坏开关器件。防止：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证支流电源的质量，流出足够的换向裕量角等。

5.晶闸管触发电路应满足下列要求：（1）应有足够大的电压和功率（2）门极正向偏压越小越好（3）触发脉冲前沿要陡，宽度应满足要求（4）要满足主电路移相

6.异步调制和同步调制区别：Fr变化时，载波比N变化。在信号波半个周期内，PWM波脉冲个数不固定相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期脉冲也不对称。同步调制特点:信号波频率Fr变化时，载波比N不变。信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。7.多重逆变电路解决了什么问题（1）加大了装置的容量（2）能够减少整流装置产生的谐波和无功功率对电网的冲击 8.多电平逆变电路解决什么问题：可以改变结构，是能输出较多电平，使输出电压接近正弦波形。

9.电力电子器件和处理信息的器件有什么异同？：（1）电力电子器件所处理的电功率远大于处理信息的电子器件（2）电力电子器件一般都工作在开关状态。（3）电力电子器件的控制电路一般都是由处理信息的器件构成，由于普通信号电子器件功率小不能直接控制，要对信号进行放大（4）电力电子器件的控制电路一般都是由处理信息的器件构成，由于普通信号电子器件功率小不能直接控制，要对信号进行放大

10.自锁效应：IGBT内部寄生一个N-PN+的晶体管和P+N-P晶体管组成的寄生晶闸管，一旦J3开通，栅极会失去对集电极电流的控制，导致集电极电流增大，这时即使撤销触发信号触发信号晶闸管仍然维持导通，这种现象就是自锁效应。

11.变压器漏感对整流电路的影响（1）出现换相重叠角，整流输出平均值ud降低（2）整流电路的工作状态增多。（3）晶闸管的电流变化率减小，有利于安全开通，有时候人为串入进线电抗器来抑制。（4）换相时晶闸管电压出现缺口，产生du比dt,可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电流。（5）换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。12.带隔离的直流-直流变流电路的特点（1）输出端和输入端隔离（2）输出电压和输入电压的壁纸远小于1或者远大于1（3）交流环节一般采用的频率较高。

13.电力电子器件驱动电路的作用：将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通和关断的信号。14.软开关技术：主要解决电路中开关损耗和开关噪声问题，提高开关频率。

15.电压型逆变电路中反馈二极管的作用是：为了给交流侧向支流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂开关器件都并联了反馈二极管。16.交流调压电路和交流调功电路的区别：电路形式相同，控制方式不同。（1）交流调压电路：每个电源周期都对输出电压波形进行控制。（2）交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期，再断开几个周期，通过通断波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。

17.功率因数校正的作用是什么？校正方法？原理？：作用：抑制由交流输入电流严重畸变而产生的谐波注入电网。校正方法：（1）无源：在主电路中串入无源LC滤波器。有源：在整流电路中加入有源开关。原理：通过控制有源开关的通断来强迫输入电流跟随输入电压的变化，从而获得接近正弦的输入电路波形。

18.双极性与单极性的区别：（1）单极性：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得到PWM波形在半个周期中也只有单极性范围内变化（2）双极性：三角波载波始终有正有负为双极性，所得PWM波形在半个周期有正有负。19.电流型逆变电路的特点：（1）直流侧串联大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗（2）电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。（3）当交流侧为阻感性负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因此为反馈无功能量时直流并不反向，因此不必反并联二极管。

20.如何提高PMW电路的直流电压利用率及作用：是指逆变电路所能输出的交流电压基波最大幅值和直流电压之比。如何提高：1采用梯形波控制方式，即用梯形波作为调制信号2.采用采用线电压控制方式，即叠加3的倍数次谐波和直流分量。作用：提高直流电压利用率可以提高逆变器输出能力。21.滞环比较方式的工作过程：

把希望输出的电流或电压波形作为指令信号，把实际电流或电压波形作为反馈信号，通过两者的瞬时值比较来决定逆变电路各功率开关器件的通断，是实际输出跟踪指令信号变化。

22.采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM交流电路特点：（1）硬件电路简单（2）属于实时控制，电流响应快（3）不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波分量（4）闭环控制（5）相同开关频率时输出电流中高次谐波含量较多 23.电力电子器件串联和并联的使用是为了解决什么问题？

对于较大的电力电子装置，当单个电力电子器件的电压或者电流定额不能满足要求时，往往需要将电力电子器件串联和并联起来工作，或者将电力电子装置串联或者并联起来工作。

应该注意什么 静态不均压问题 并联 应当注意 因为其静态特性的不同 其分流不均，有的电流不足 有的过载，有碍于提高整个装置的输出

24.电力电子器件的分类：半控型：晶闸管。全控型：绝缘栅双极晶体管（IGBT）、电力场效应晶体管（电力MOSFET）门极可关断晶闸管, 电力晶体管。不可控型：电力二极管

单极型 肖特二极管、电力MOSFET、SIT 双极型 电力二极管、晶闸管、GTO、GTR 复合型 IGBT SITH MCT 25与信息电子电路相比，电力二极管具有怎样的结构才使得耐高压：与信息电子电路中的普通双极结型晶体管相比，电力二极管中多了一个低掺杂N区，进而可以承受高电压。自然换相点 在相电压的交点处，均出现了二极管换向，即电流由一个二极管向另一个二极管转移 电流型逆变电路的特点 1直流侧串大电感，相当于电流源2交流输出电流为矩形波，输出电压波形和相位因负载不同而不同3直流侧电感起缓冲无功能量的作用不必给开关器件反并联二极管。与相控整流电路相比，PWM整流电路具有以下优点：

1、输入电流谐波含量较小；

2、输入交流功率因数可调；

3、通过改变控制策略可以实现能量双向流动；

4、输出直流电压纹波较小。

29软开关通过在开关过程前后引入谐振，使开关开通前电压先降到零，关断前电流先降到零，这样的开关是软开关。30驱动电路的作用：电气隔离、可靠控制、硬件保护 31驱动电路的性质：（1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（2）触发脉冲应有足够的幅度（3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和额定功率，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内（4）应有良好的抗干扰性、温度稳定及与主电路的电气隔离。

32驱动电路的分类：电流驱动型器件的驱动电路、电压驱动型器件的驱动电路 33 电力电子器件的保护方式

过电压保护，过电流保护，du/dt保护，di/dt保护

34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）。或：uAK>0且uGK>0。

1.晶闸管静态效应：（1）当承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。（2）当承受反正电压时，仅在门极有触发电流的情况下才能开通。（3）一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否存在，晶闸管都保持导通。（4）若要使其关断，只能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0的某一数值以下。

2.电压型逆变电路的主要特点：（1）直流侧为电压源，或者并联有大电容，相当于电压源，直流侧电压基本无脉动，直流回路成低阻抗。（2）由于直流电压源的钳位作用，交流测输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角有关，且交流测输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同（3）当交流测为阻感负载时，需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用，为了给交流测向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。

3.产生逆变的条件：（1）极性和晶闸管导通方向一致的直流电动势，且大雨变流器直流侧的平均电压。（2）晶闸管的控制角大于90度，使ud为负值。4.逆变失败原因，后果，防止：（1）触发脉冲丢失。（2）电子器件发生故障。（3）交流电源发生缺相（4）换相角太小。后果：会在逆变桥和逆变电路之间产生强大电流，损坏开关器件。防止：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证支流电源的质量，流出足够的换向裕量角等。

5.晶闸管触发电路应满足下列要求：（1）应有足够大的电压和功率（2）门极正向偏压越小越好（3）触发脉冲前沿要陡，宽度应满足要求（4）要满足主电路移相

6.异步调制和同步调制区别：Fr变化时，载波比N变化。在信号波半个周期内，PWM波脉冲个数不固定相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期脉冲也不对称。同步调制特点:信号波频率Fr变化时，载波比N不变。信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。7.多重逆变电路解决了什么问题（1）加大了装置的容量（2）能够减少整流装置产生的谐波和无功功率对电网的冲击 8.多电平逆变电路解决什么问题：可以改变结构，是能输出较多电平，使输出电压接近正弦波形。

9.电力电子器件和处理信息的器件有什么异同？：（1）电力电子器件所处理的电功率远大于处理信息的电子器件（2）电力电子器件一般都工作在开关状态。（3）电力电子器件的控制电路一般都是由处理信息的器件构成，由于普通信号电子器件功率小不能直接控制，要对信号进行放大（4）电力电子器件的控制电路一般都是由处理信息的器件构成，由于普通信号电子器件功率小不能直接控制，要对信号进行放大

10.自锁效应：IGBT内部寄生一个N-PN+的晶体管和P+N-P晶体管组成的寄生晶闸管，一旦J3开通，栅极会失去对集电极电流的控制，导致集电极电流增大，这时即使撤销触发信号触发信号晶闸管仍然维持导通，这种现象就是自锁效应。

11.变压器漏感对整流电路的影响（1）出现换相重叠角，整流输出平均值ud降低（2）整流电路的工作状态增多。（3）晶闸管的电流变化率减小，有利于安全开通，有时候人为串入进线电抗器来抑制。（4）换相时晶闸管电压出现缺口，产生du比dt,可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电流。（5）换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。12.带隔离的直流-直流变流电路的特点（1）输出端和输入端隔离（2）输出电压和输入电压的壁纸远小于1或者远大于1（3）交流环节一般采用的频率较高。

13.电力电子器件驱动电路的作用：将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通和关断的信号。14.软开关技术：主要解决电路中开关损耗和开关噪声问题，提高开关频率。

15.电压型逆变电路中反馈二极管的作用是：为了给交流侧向支流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂开关器件都并联了反馈二极管。16.交流调压电路和交流调功电路的区别：电路形式相同，控制方式不同。（1）交流调压电路：每个电源周期都对输出电压波形进行控制。（2）交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期，再断开几个周期，通过通断波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。

17.功率因数校正的作用是什么？校正方法？原理？：作用：抑制由交流输入电流严重畸变而产生的谐波注入电网。校正方法：（1）无源：在主电路中串入无源LC滤波器。有源：在整流电路中加入有源开关。原理：通过控制有源开关的通断来强迫输入电流跟随输入电压的变化，从而获得接近正弦的输入电路波形。

18.双极性与单极性的区别：（1）单极性：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得到PWM波形在半个周期中也只有单极性范围内变化（2）双极性：三角波载波始终有正有负为双极性，所得PWM波形在半个周期有正有负。19.电流型逆变电路的特点：（1）直流侧串联大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗（2）电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。（3）当交流侧为阻感性负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因此为反馈无功能量时直流并不反向，因此不必反并联二极管。

20.如何提高PMW电路的直流电压利用率及作用：是指逆变电路所能输出的交流电压基波最大幅值和直流电压之比。如何提高：1采用梯形波控制方式，即用梯形波作为调制信号2.采用采用线电压控制方式，即叠加3的倍数次谐波和直流分量。作用：提高直流电压利用率可以提高逆变器输出能力。21.滞环比较方式的工作过程：

把希望输出的电流或电压波形作为指令信号，把实际电流或电压波形作为反馈信号，通过两者的瞬时值比较来决定逆变电路各功率开关器件的通断，是实际输出跟踪指令信号变化。

22.采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM交流电路特点：（1）硬件电路简单（2）属于实时控制，电流响应快（3）不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波分量（4）闭环控制（5）相同开关频率时输出电流中高次谐波含量较多 23.电力电子器件串联和并联的使用是为了解决什么问题？

对于较大的电力电子装置，当单个电力电子器件的电压或者电流定额不能满足要求时，往往需要将电力电子器件串联和并联起来工作，或者将电力电子装置串联或者并联起来工作。

应该注意什么 静态不均压问题 并联 应当注意 因为其静态特性的不同 其分流不均，有的电流不足 有的过载，有碍于提高整个装置的输出

24.电力电子器件的分类：半控型：晶闸管。全控型：绝缘栅双极晶体管（IGBT）、电力场效应晶体管（电力MOSFET）。不可控型：电力二极管

25与信息电子电路相比，电力二极管具有怎样的结构才使得耐高压：与信息电子电路中的普通双极结型晶体管相比，电力二极管中多了一个低掺杂N区，进而可以承受高电压。

第二篇：电力电子技术简答题

2、什么叫逆变失败？逆变失败的原因是什么？

答：晶闸管变流器在逆变运行时，一旦不能正常换相，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器输出的平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败，或叫逆变颠覆。

造成逆变失败的原因主要有：

（2分）

触发电路工作不可靠。例如脉冲丢失、脉冲延迟等。

晶闸管本身性能不好。在应该阻断期间管子失去阻断能力，或在应该导通时不能导通。

交流电源故障。例如突然断电、缺相或电压过低等。

换相的裕量角过小。主要是对换相重叠角估计不足，使换相的裕量时间小于晶闸管的关断时间。

逆变失败后果会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件（4分）

防止逆变失败采用最小逆变角βmin防止逆变失败、晶闸管实现导通的条件是什么？关断的条件及如何实现关断？

答：在晶闸管阳极——阴极之间加正向电压，门极也加正向电压，产生足够的门极电流Ig，则晶闸管导通，其导通过程叫触发。关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。

（3分）

实现关断的方式：1>减小阳极电压。

2>增大负载阻抗。

3>加反向电压。

3、为什么半控桥的负载侧并有续流管的电路不能实现有源逆变？（5分）

答：由逆变可知，晶闸管半控桥式电路及具有续流二极管电路，它们不能输出负电压Ud固不能实现有源逆变。

（5分）

2、电压型逆变电路的主要特点是什么？（8分）

(1)

直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动；（2分）

(2)

输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同；（3分）

(3)

阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。（3分）

3、逆变电路必须具备什么条件才能进行逆变工作？

答：逆变电路必须同时具备下述两个条件才能产生有源逆变：

（1）变流电路直流侧应具有能提供逆变能量的直流电源电势Ed，其极性应与晶闸管的导电电流方向一致。

（3分）

（2）变流电路输出的直流平均电压Ud的极性必须为负（相对于整流时定义的极性），以保证与直流电源电势Ed构成同极性相连，且满足Ud

（2分）

1、3、简述实现有源逆变的基本条件，并指出至少两种引起有源逆变失败的原因哪些电路类型不能进行有源逆变？（5分）

（1）外部条件：要有一个能提供逆变能量的直流电源，且极性必须与直流电流方向一致，其电压值要稍大于Ud；（2分）

（2）内部条件：变流电路必须工作于β<90°区域，使直流端电压Ud的极性与整流状态时相反，才能把直流功率逆变成交流功率返送回电网。这两个条件缺一不可。（2分）

当出现触发脉冲丢失、晶闸管损坏或快速熔断器烧断、电源缺相等原因都会发生逆变失败。当逆变角太小时，也会发生逆变失败。（3分）

不能实现有源逆变的电路有：半控桥电路，带续流二极管的电路

3、下面BOOST升压电路中，电感L、电容C与二极管的作用是什么？（7分）

答：储存电能升压（3分）；保持输出电压稳定（4分）。

1、试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。（12分）

器

件

优

点

缺

点

IGBT

开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小

开关速度低于电力MOSFET,电压，电流容量不及GTO

GTR

耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低

开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题

GTO

电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电导调制效应，其通流能力很强

电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低

电

力

MOSFET

开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题

电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置

2、试分析下图间接交流变流电路的工作原理，并说明其局限性。（10分）

答：图是带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路，它在中间直流电容两端并联一个由电力晶体管V0和能耗电阻R0组成的泵升电压限制电路。当泵升电压超过一定数值时，使V0导通，把从负载反馈的能量消耗在R0上（5分）。其局限性是当负载为交流电动机，并且要求电动机频繁快速加减速时，电路中消耗的能量较多，能耗电阻R0也需要较大功率，反馈的能量都消耗在电阻上，不能得到利用（5分）。

3、软开关电路可以分为哪几类？各有什么特点？（10分）

答：根据电路中主要的开关元件开通及关断时的电压电流状态，可将软开关电路分为零电压电路和零电流电路两大类；根据软开关技术发展的历程可将软开关电路分为准谐振电路，零开关PWM电路和零转换PWM电路（4分）。

准谐振电路：准谐振电路中电压或电流的波形为正弦波，电路结构比较简单，但谐振电压或谐振电流很大，对器件要求高，只能采用脉冲频率调制控制方式（2分）。

零开关PWM电路：这类电路中引入辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过程前后，此电路的电压和电流基本上是方波，开关承受的电压明显降低，电路可以采用开关频率固定的PWM控制方式（2分）。

零转换PWM电路：这类软开关电路还是采用辅助开关控制谐振的开始时刻，所不同的是，谐振电路是与主开关并联的，输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小，电路在很宽的输入电压范围内并从零负载到满负载都能工作在软开关状态，无功率的交换被消减到最小（2分）。

3、晶闸管变流装置中为什么在主电路上要加入整流变压器进行降压？（7分）

答：采用整流变压器降压后可以使晶闸管工作在一个合适的电压上，可以使晶闸管的电压定额下降（2分），使晶闸管工作于小控制角，这有利于减少波形系数，提高晶闸管的利用率，实际上也减少的晶闸管的电流定额

由于控制角小，这对变流装置的功率因素的提高也大为有利（2分）。

4、单相电压型逆变电路中，电阻性负载和电感性负载对输出电压、电流有何影响？电路结构有哪些变化？（7分）

答：电阻性负载时，输出电压和输出电流同相位，波形相似，均为正负矩形波（2分）。

电感性负载时，输出电压为正负矩形波，输出电流近似为正弦波，相位滞后于输出电压，滞后的角度取决于负载中电感的大小（3分）。

在电路结构上，电感性负载电路，每个开关管必须反向并联续流二级管（2分）。、简述对触发电路的三点要求。（5分）

1）触发电路输出的脉冲应具有足够大的功率；（1分）

2）触发电路必须满足主电路的移相要求；（2分）

3）触发电路必须与主电路保持同步。（2分）

5、对于正弦脉冲宽度调制（SPWM），什么是调制信号？什么是载波信号？何谓调制比？（5分）

答：在正弦脉冲宽度调制（SPWM）中，把希望输出的波形称作调制信号；（2分）

而对它进行调制的三角波或锯齿波称为载波信号；（2分）

载波频率fc与调制信号频率fr之比，N=

fc

/

fr称为载波比。（1分）

1、什么是可控整流?它是利用晶闸管的哪些特性来实现的?（5分）

答：将交流电通过电力电子器件变换成大小可以调节的直流电的过程称为可控整流。

（3分）

可控整流主要利用了晶闸管的单向可控导电特性。（2分）

4、电压源型变频器和电流源型变频器的区别是什么？（5分）

答：电流型变频器的直流环节是电感器，而电压型变频器的直流环节是电容器。（3分）

电压型变频器不能工作于再生制动状态，因为电容两端电压不能跃变。（2分）

试简述三相半控桥式整流电路与三相全控桥式整流电路的特点。

1、答：三相全控桥式整流电路采用6只晶闸管构成，而三相半控桥式整流电路采用三只晶闸管和三只二极管构成；（2分）

三相全控桥可以工作在有源逆变状态，而三相半控桥只能工作在整流状态；（2分）

三相半控桥可能会出现失控现象，而全控桥不会。（1分）

3、举出三种常用过电流保护电器，并指出其动作时间的典型值。

答：1）快速熔断器，在流过6倍额定电流时熔断时间小于20ms（2分）

2）直流快速开关，动作时间只有2ms（1分）

3）电流检测和过电流继电器，开关动作几百毫秒。（2分）

在晶闸管可控整流电路的直流拖动中，当电流断续时电动机的机械特性有哪些特点？

答：在晶闸管可控整流电路的直流拖动中，当电流断续时，电动机的理想空载转速将抬高；机械特性变软，即负载电流变化很小也可引起很大的转速变化。

2、在三相半波可控整流电路中，如果控制脉冲出现在自然换流点以前，可能会出现什么情况？能否换相？、答：在三相半波可控整流电路中，如果每只晶闸管采用独立的触发电路，那么控制脉冲出现在自然换流点以前，电路将停止工作；如果三只晶闸管采用同一个触发电路（对共阴极连接），则控制脉冲出现在自然换流点以前，电路仍然能正常换相，但此时的控制角较大，输出电压较低。

3、在三相全控桥式有源逆变电路中，以连接于A相的共阳极组晶闸管V14为例说明，在一个周期中，其导通及关断期间两端承受电压波形的规律。

答：共阳极组三只晶闸管轮流导通1200，其顺序是VT4àVT6àVT2。所以，当VT4导通时，两端电压为零；当VT6导通时，VT4两端电压为线电压uvu；当VT2导通时，VT4两端电压为线电压uwu。

6、脉宽可调的斩波电路如图，说明电路中V12及L1、C、V22各有什么作用？V11承受反压的时间由哪些参数决定?（6分）

答：（1）V12为换相辅助晶闸管。

（1分）

（2）L1、C、V22构成换相单方向半周期谐振电路，C为换相电容

V22为单方向振荡限制二极管。

（2分）

（3）V11承受反压时间由C、L和R决定。

（2分）

5、试说明功率晶体管(GTR)的安全工作区SOA由哪几条曲线所限定?

答：功率晶体管(GTR)的安全工作区SOA由以下条曲线所限定：最高电压UceM、集电极最大电流IcM、最大耗散功率PcM以及二次击穿临界线。

什么是晶闸管交流开关？交流调压器的晶闸管常用哪些方式控制？

答：如果令交流调压器中的晶闸管在交流电压自然过零时关断或导通，则称之为晶闸管交流开关（1分）。交流调压器中的晶闸管有两种控制方式：(1)相位控制在电源电压的每一周期，在选定的时刻将负载与电源接通，改变选定的时刻即可达到调压的目的，即相控方式（2分）；(2)通-断控制将晶闸管作为开关，使负载与电源接通若干周波，然后再断开一定的周波，通过改变通断的时间比达到调压的目的。有全周波连续式和全周波间隔式两种形式（2分）。

3、3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？

答：在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压与电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压与电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道（3分）。在电流型逆变电路中，直流电流极性是一定的，无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时，电流并不反向，依然经电路中的控开关器件流通，因此不需要并联二极管（2分）。

4、什么是组合变流电路？一般的开关电源是怎样组合的？为什么要这样组合？

答：组合变流电路是将某几种基本的变流电路（AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/DC）组合起来，以实现一定新功能的变流电路（2分）。开关电源通常采用交-直-交-直方式组合（1分）。由于开关电源采用了工作频率较高的交流环节，变压器和滤波器都大大减小，因此同等功率条件下其体积和重量都远小于相控整流电源。除此之外，工作频率的提高还有利于控制性能的提高。由于这些原因，在数百KW以下的功率范围内，开关电源正逐渐取代相控整流电源（2分）。

4、什么叫过电流？过电流产生的原因是什么？

答：当流过晶闸管的电流大大超过其正常工作电流时，称为过电流。产生的原因有：

（1）直流侧短路；

（2）机械过载；

（3）可逆系统中产生环流或者逆变失败；

（4）电路中管子误导通及管子击穿短路等。

（5分）

5、IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点?。

IGBT驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻,ⅠGBT是电压驱动型器件,IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。

（1分）

GTR驱动电路的特点是:驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿,并有一定的过冲,这样可加速开通过程,减小开通损耗,关断时,驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流,并加反偏截止电压,以加速关断速度。

（1分）

GTO驱动电路的特点是:GTO要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度,且一般需要在整个导通期间施加正门极电流,关断需施加负门极电流,幅值和陡度要求更高,其驱动电路通常包括开通驱动电路,关断驱动电路和门极反偏电路三部分。（2分）

电力MOSFET驱动电路的特点:要求驱动电路具有较小的输入电阻,驱动功率小且电路简单。

（1分）

2、单相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路接大电感负载，负载两端并接续流二极管的作用是什么？两者的作用是否相同？

（2）其负载两端并接续流二极管是为了使交流电源电压进入负半周时，由续流二极管续流，使晶闸管关断，提高整流输出电压的平均值

（3）单相桥式半控整流电路接大电感负载，负载两端并接续流二极管的作用是为了避免失控现象的发生，保证整流电路的安全运行

4、变频器由那些基本部分构成？

答：1)整流器。2)逆变器。3)中间直流环节。4)控制电路。

1、什么是控制角а？导通角θ？为什么一定要在晶闸管承受正向电压时触发晶闸管？（5分）

答：（1）把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电度角称为控制角。

（2分）

（2）晶闸管一个周期内导通的电角度称为导通角。

（2分）

（3）晶体管的性能与三极管性能差不多，都是在正向压降触发导通，反向截止（1分）

4、用单结晶体管的触发电路,当移相到晶闸管达到某一导通角时,再继续调大导通角时,忽然晶闸管变成全关断是何原因?（5分）

答：单结晶体管导通后,如果由电源通过电位器加到发射极的电流超过谷点电流单结晶体管就关不了。这时，单结晶体管只产生一个脉冲，尚能保持晶闸管工作，但是若进一步减小电位器电阻，加大发射极电流，那么在同步电源的梯形波上升前沿发射极就与基极直通，电容冲不上电，不能发出触发脉冲，晶闸管就全关断了。

（5分）

1、单相可控整流电路供电给电阻负载或蓄电池充电（反电势负载），在控制角α相同，负载电流平均值相等的条件下，哪一种负载晶闸管的额定电流值大一些？为什么？（6分）

答：（1）反电动势负载电路中晶闸管的额定电流大一些。因为当控制角为α时，电阻性负载时，晶闸管的导通角θ＝π-α。

（1分）

（2）而反电动势式负载时，当α小于不导电角δ时，θ＝π-2δ；当α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ＝π-α-δ。

（2分）

（3）所以，反电动势负载时的波形系数Kf1大于电阻性负载时的波形系数Kf2。当负载电流平均值相等的条件下，反电动势负载时的晶闸管电流的有效值大于电阻性负载时的晶闸管电流的有效值。因此，反电动势负载晶闸管的额定电流大一些。

（3分）

4、什么是换相重叠角？换相重叠角是什么原因造成的？（5分）、在三相整流电路中，由于换相过程持续的时间电角度，称为换相重叠角。

原因由于变压器漏抗对电路的影响，造成换流电路中的电流不能发生突变引起的换相重叠角。

2、换流重叠角的产生给逆变电带来哪些不利影响？（4分）

答：（1）由于变压器漏感和线路电感等因素的影响，晶闸管的换流（换相）不能瞬时完成，均需一定的时间即换相重叠角γ所对应的时间。

（2分）

（2）如果逆变角β<γ，将使换相不能完成，造成逆变失败。

（2分）

1、直流电动机负载单相全控桥整流电路中，串接平波电抗器的意义是什么？平波电抗器电感量的选择原则是什么?（6分）

1）意义：利用电厂的储能作用来平衡电流的脉动和延长晶闸管的导通时间。

（3分）

（2）原则：在最小的负载电流时，保证电流连续，即使晶闸管导通角θ＝180°。

（2分）

3、如图为三相全控桥同步相控触发系统框图，试回答：

该触发系统采用哪种控制方式？

图中的1A、1B、1C、F、E以及1D~6D的电路名称是什么?（6分）

答：（1）横向控制原理。

（1分）

（2）1A为同步变压器。

（0.5）

（3）1B为同步信发发生器。

（0.5）

（4）1C为移相控制电路。

（1分）

（5）F为6倍频脉冲信号发生器。

（1分）

（6）E为环形分配器和译码器。

（0.5分）

（7）1D~6D为脉冲整形与功放电路。

（0.5分）

4、如图为单相桥式SPWM逆变器的主电路。试说明单极性控制方式在调制波ur的负半周的控制方法和工作过程?（6分）

答：设ur为正弦调制，uc为负向三角形载波，在ur的负半周，关断V31、V34、使V32始终受控导通，只控制V33。在ur＜uc时，控制V33导通，输出电压u0为－Ud，在ur

5、何谓斩波电路的直流调压和直流调功原理？分别写出降压和升压斩波电路直流输出电压U0电源电压Ud的关系式?（6分）

答：（1）改变导通比Kt即可改变直流平均输出电压U0又可改变负载上消耗功率的大小，这就是斩波电路的直流调压和调功原理。

（1分）

（2）降压斩波电路。

（2分）

（3）升压斩波电路。

（2分）

6、简述降压斩波电路的工作原理。(5分)

2、简述图3-1a

所示的降压斩波电路工作原理。

3、答：降压斩波器的原理是：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。

3、在三相交交变频电路中，采用梯形波输出控制的好处是什么？为什么？

答：可以改善输入功率因数。（2分）

因为梯形波的主要谐波成分是三次谐波，在线电压中，三次谐波相互抵消，结果线电压仍为正弦波。在这种控制方式中，因为桥式电路能够较长时间工作在高输出电压区域（对应梯形波的平顶区），a角较小，因此输入功率因数可提高15%左右。（3分）

1什么是换流？换流的四种方式是什么？（5分）

答：换流（commutation）指电力电子电路中支路间电流的转移。

换流方式可分为：

①

电网换流：换流电压取自交流电网。

②

负载换流：换流电压取自呈容性的负载端电压。

②

器件换流：利用全控型器件的自关断能力进行换流。

③

强迫换流：换流电压由附加的独立电路产生。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。（1分）

④

5、全桥和半桥电路对驱动电路有什么要求

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。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。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，即：

（3分）

化简得：

（1分）

式中的，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。（1分）

2、．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？（5分）

答：不是同一点。它们在相位上相差180°。

5、多相多重斩波电路有何优点？（5分）

答：多相多重斩波电路因在电源与负载间接入了多个结构相同的基本斩波电路，使得输入电源电流和输出负载电流的脉动次数增加、脉动幅度减小，对输入和输出电流滤波更容易，滤波电感减小。

此外，多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波单元之间互为备用，总体可靠性提高。

2什么是PWM控制？（5分）

答：它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制电流的目的。

简述绝缘栅双极型晶体管IGBT的特点是什么？（5分）

3、IGBT(Insulated

Gate

Bipolar

Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。

1、如题图2-21所示的单相桥式半控整流电路中可能发生失控现象，何为失控，怎样抑制失控？（5分）、当a

突然增大至180°或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，这使ud成为正弦半波，其平均值保持恒定，称为失控。

增加续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，避免了失控的现象。续流期间导电回路中只有一个管压降，有利于降低损耗。

3、交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？（5分）

效率较高（一次变流）、可方便地实现四象限工作、低频输出波形接近正弦波接线复杂，采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用36只晶闸管。受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低。输入功率因数较低。输入电流谐波含量大，频谱复杂。

主要用于500kW或1000kW以上的大功率、低转速的交流调速电路中。目前已在轧机主传动装置、鼓风机、矿石破碎机、球磨机、卷扬机等场合应用。

既可用于异步电动机，也可用于同步电动机传动。

2、什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？（5分）

载波信号和调制信号不同步的调制方式，是异步调制。载波信号和调制信号保持同步的调制方式，是同步调制。

异步调制的特点是当fr较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利影响都较小；当fr增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大。

同步调制的特点是使一相的PWM波正负半周镜对称，N为奇数。

分段同步调制——异步调制和同步调制的综合应用。在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式，这样把两者的优点结合起来，和分段同步方式效果接近。

3、什么是软开关？采用软开关技术的目的是什么？（5分）

通过在电路中增加小电感、小电容等谐振元件，在开关过程中实现零电压开通，零电流关断，消除电压、电流的重叠。降低开关损耗和开关噪声，这样的电路称为软开关电路，目的是进一步提高开关频率和减少损耗。

5、试说明SPWM控制的基本原理。（5分）

答：PWM控制技术是控制半导体开关元件的导通和关断时间比，即调节脉冲宽度的或周期来控制输出电压的一种控制技术。（2分）

用正弦基波电压作为调制电压，对它进行调制的三角波称为载波电压，当正弦基波与三角波相交时，通过比较二者之间的大小来控制逆变器开关的通断，从而获得一系列等幅不等宽正比于正弦基波电压的矩形波，这就是正弦脉宽调制方法（SPWM）。（3分）

6、试说明PWM控制的基本原理。

PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制

来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。

（1分）

在采样控制理论中有一条重要的结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯蚌的环节上时,其效果基本相同,冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理。

（1分）

以正弦pWM控制为例。把正弦半波分成Ⅳ等份,就可把其看成是N个彼此相连的脉

冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等,都等于/n,但幅值不等且脉冲顶部不是水平直

线而是曲线,各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替,使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合,且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积(冲量)相等,就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按下弦规律变化的。根据面积等效原理,PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周,也可以用同样的方法得到PWM波形。可见,所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。

（3分）

5、如何区分电压源型和电流源型变频器？

答：电压源型变频器：交-直-交变频器中，直流部分采用大电容器滤波，理想情况下直流电压波形为一直线，可看作是一个内阻为零的电压源，再经逆变器输出交流电压波形；交-交变频器虽无滤波电容器，但是交流电源系统的阻抗很低。（2分）电流源型变频器：交-直-交变频器中采用大电感滤波，其直流电流波形较平直，可看作是一个电流源；交-交变频器在输出端接有电抗器。（2分）两种类型变频器的区别在于滤波器形式的不同，于是在用途上也各不相同：电压源型变频器因电容器上的电压不能突变，所以对电压控制响应慢，对调整型负载动态响应慢，适于多台电动机同步运行的电源，且无快速加减速的负载；电流型变频器因滤波电感上的电流不能突变，虽对负载变化反应慢，但对系统调速的动态响应灵敏，因而适于单台变频器配用单台电动机的系统，可满足快速起动、制动和可逆运行的要求。如果将不可控整流改成可控整流，还可实现电动机的回馈制动。（1分）

三相半控桥与三相全控整流电路相比有哪些特点？

答：三相半控桥式整流电路是把全控桥中共阳极组的3个晶闸管换成整流二极管，其显著特点是共阴极组元件必须触发才能换流；共阳极元件总是在自然换流点换流。一周期中仍然换流6次，3次为自然换流，其余3次为触发换流，这是与全控桥根本的区别（3分）。改变共阴极组晶闸管的控制角α，仍可获得0~2.34U2Φ的直流可调电压。三相半控桥式整流电路只需三套触发电路、不需要宽脉冲或双脉冲触发、线路简单经济、调整方便。电路结构比三相全控桥更简单、经济，而带电阻性负载时性能并不比全控桥差。所以多用在中等容量或不要求可逆拖动的电力装置中（2分）。

晶闸管的额定电流IT(AV)、维持电流IH和擎住电流IL是如何定义？（5分）

答：1)

在环境温度小于40℃和标准散热及全导通的条件下，晶闸管可以连续导通的工频正弦半波电流平均值称为通态平均电流IV(AV)或正向平均电流，通常所说晶闸管是多少安就是指这个电流。

2）在室温且控制极开路时，维持晶闸管继续导通的最小电流称为维持电流IH。

3）给晶闸管门极加上触发电压，当元件刚从阻断状态转为导通状态时就撤除触发电压，此时元件维持导通所需要的最小阳极电流称为掣住电流IL。

4、变压器漏感对整流电路有什么影响？（8分）

答：出现换相重叠角，整流输出电压平均值Ud降低；整流电路的工作状态增多；（2分）

晶闸管的di/dt

减小，有利于晶闸管的安全开通；（2分）

有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt；

换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路（2分）；

换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。（2分）

第三篇：电力电子技术（王兆安第五版）课后习题全部答案

电力电子技术

2-1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？

答：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。

2-2.使晶闸管导通的条件是什么？

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）。或：uAK>0且uGK>0。

2-3.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：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导通的最小电流，即维持电流。

要使晶闸由导通变为关断，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，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。

2-4

图2-27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。

解：a)

Id1=

I1=

b)

Id2=

I2=

c)

Id3=

I3=

2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐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?

解：额定电流IT(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知

a)

Im1A,Id10.2717Im189.48A

b)

Im2

Id2

c)

Im3=2I=314

Id3=

2-6

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?

答：GTO和普通晶阐管同为PNPN结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益和，由普通晶阐管的分析可得，是器件临界导通的条件。两个等效晶体管过饱和而导通；不能维持饱和导通而关断。

GTO之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为GTO与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：

l)GTO在设计时较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO关断；

2)GTO导通时的更接近于l，普通晶闸管，而GTO则为，GTO的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件；

3)多元集成结构使每个GTO元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。

2-7

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它具有耐受高电压电流的能力？

答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。

2-8

试分析IGBT和电力MOSFET在内部结构和开关特性上的相似与不同之处

IGBT比电力MOSFET在背面多一个P型层，IGBT开关速度小，开关损耗少具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。开关速度低于电力MOSFET。电力MOSFET开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好。所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题。

IGBT驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻，ⅠGBT是电压驱动型器件，IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。

电力MOSFET驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。

2-11目前常用的全控型电力电子器件有哪些？

答：门极可关断晶闸管,电力晶闸管，电力场效应晶体管，绝缘栅双极晶体管。

3-1.单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2＝100V，求当α＝0°和60°时的负载电流Id，并画出ud与id波形。

解：α＝0°时，在电源电压u2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压u2的负半周期，负载电感L释放能量，晶闸管继续导通。因此，在电源电压u2的一个周期里，以下方程均成立：

考虑到初始条件：当wt＝0时id＝0可解方程得：

==22.51(A)

ud与id的波形如下图：

当α＝60°时，在u2正半周期60°~180°期间晶闸管导通使电感L储能，电感L储藏的能量在u2负半周期180°~300°期间释放，因此在u2一个周期中60°~300°期间以下微分方程成立：

考虑初始条件：当wt＝60°时id＝0可解方程得：

其平均值为==11.25(A)

此时ud与id的波形如下图：

3-2．图3-10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晶闸管承受的最大反向电压为2；②当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。

答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。

因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。

以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。

①

以晶闸管VT2为例。当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕组并联，所以VT2承受的最大电压为2。

②

当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角a

相同时，对于电阻负载：（0~α）期间无晶闸管导通，输出电压为0；（α~π）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VT1、VT4导通，输出电压均与电源电压u2相等；(π~π＋α)期间，均无晶闸管导通，输出电压为0；(π＋α

~

2π)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出电压等于-

u2。

对于电感负载：（α

~

π＋α）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VT1、VT4导通，输出电压均与电源电压u2相等；（π＋α

~

2π＋α）期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形等于-

u2。

可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。

3-3．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝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。

解：①ud、id、和i2的波形如下图：

②输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2分别为

Ud＝0.9

U2

cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97（V）

Id＝Ud

/R＝77.97/2＝38.99（A）

I2＝Id

＝38.99（A）

③晶闸管承受的最大反向电压为：U2＝100＝141.4（V）

考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：UN＝（2~3）×141.4＝283~424（V）

具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

流过晶闸管的电流有效值为：IVT＝Id∕＝27.57（A）

晶闸管的额定电流为：IN＝（1.5~2）×27.57∕1.57＝26~35（A）

具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

3-4．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内承受的电压波形。

解：注意到二极管的特点：承受电压为正即导通。因此，二极管承受的电压不会出现正的部分。在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。

整流二极管在一周内承受的电压波形如下：

3-5．单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势E=60V，当a=30°时，要求：作出ud、id和i2的波形；

①

求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2；

②

考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

解：①ud、id和i2的波形如下图：

②整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2分别为

Ud＝0.9

U2

cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97(A)

Id

＝(Ud－E)/R＝(77.97－60)/2＝9(A)

I2＝Id

＝9(A)

③晶闸管承受的最大反向电压为：U2＝100＝141.4（V）

流过每个晶闸管的电流的有效值为：IVT＝Id

∕＝6.36（A）

故晶闸管的额定电压为：UN＝(2~3)×141.4＝283~424（V）

晶闸管的额定电流为：IN＝(1.5~2)×6.36∕1.57＝6~8（A）

晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

3-6.晶闸管串联的单相半控桥（桥中VT1、VT2为晶闸管），电路如图2-11所示，U2=100V，电阻电感负载，R=2Ω，L值很大，当a=60°时求流过器件电流的有效值，并作出ud、id、iVT、iD的波形。

解：ud、id、iVT、iD的波形如下图：

负载电压的平均值为：＝67.5（V）

负载电流的平均值为：Id＝Ud∕R＝67.52∕2＝33.75（A）

流过晶闸管VT1、VT2的电流有效值为：IVT＝Id＝19.49（A）

流过二极管VD3、VD4的电流有效值为：IVD＝Id＝27.56（A）

3-7.在三相半波整流电路中，如果a相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压ud的波形。

解：假设，当负载为电阻时，ud的波形如下：

当负载为电感时，ud的波形如下：

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成为曲折接法，每段的电动势相同，其分段布置及其矢量如图2-60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2-60

变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图

答：变压器铁心不会被直流磁化。原因如下：变压器二次绕组在一个周期内：当a1c2对应的晶闸管导通时，a1的电流向下流，c2的电流向上流；当c1b2对应的晶闸管导通时，c1的电流向下流，b2的电流向上流；当b1a2对应的晶闸管导通时，b1的电流向下流，a2的电流向上流；就变压器的一次绕组而言，每一周期中有两段时间（各为120°）由电流流过，流过的电流大小相等而方向相反，故一周期内流过的电流平均值为零，所以变压器铁心不会被直流磁化。

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？

答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相之间换相的的自然换相点不是同一点。它们在相位上相差180°。

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，那末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？

答：相差180°。

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a=60°时，要求：画出ud、id和iVT1的波形；计算Ud、Id、IdT和IVT。

解：①ud、id和iVT1的波形如下图：

②Ud、Id、IdT和IVT分别如下Ud＝1.17U2cosa＝1.17×100×cos60°＝58.5（V）

Id＝Ud∕R＝58.5∕5＝11.7（A）

IdVT＝Id∕3＝11.7∕3＝3.9（A）

IVT＝Id∕＝6.755（A）

3-12．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，其他晶闸管受什么影响？

答：假设VT1不能导通，整流电压ud波形如下：

假设VT1被击穿而短路，则当晶闸管VT3或VT5导通时，将发生电源相间短路，使得VT3、VT5也可能分别被击穿。

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a=60°时，要求：

①

画出ud、id和iVT1的波形；

②

计算Ud、Id、IdT和IVT。

解：①ud、id和iVT1的波形如下：

②Ud、Id、IdT和IVT分别如下

Ud＝2.34U2cosa＝2.34×100×cos60°＝117（V）

Id＝Ud∕R＝117∕5＝23.4（A）

IDVT＝Id∕3＝23.4∕3＝7.8（A）

IVT＝Id∕＝23.4∕＝13.51（A）

3-14．单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，E=40V，U2=100V，LB=0.5mH，当a=60°时求Ud、Id与g的数值，并画出整流电压ud的波形。

解：考虑LB时，有：

Ud＝0.9U2cosα－ΔUd

ΔUd＝2XBId∕π

Id＝（Ud－E）∕R

解方程组得：

Ud＝（πR

0.9U2cosα＋2XBE）∕（πR＋2XB）＝44.55（V）

ΔUd＝0.455（V）

Id＝4.55（A）

又∵

－＝∕U2

即得出

=0.4798

换流重叠角

g

＝

61.33°-

60°=1.33°

最后，作出整流电压Ud的波形如下：

3-15．三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U2=100V，R=1Ω，L=∞，LB=1mH，求当a=30°时、E=50V时Ud、Id、g的值并作出ud与iVT1和iVT2的波形。

解：考虑LB时，有：

Ud＝1.17U2cosα－ΔUd

ΔUd＝3XBId∕2π

Id＝（Ud－E）∕R

解方程组得：

Ud＝（πR

1.17U2cosα＋3XBE）∕（2πR＋3XB）＝94.63（V）

ΔUd＝6.7（V）

Id＝44.63（A）

又∵

－＝2∕U2

即得出

=0.752

换流重叠角

g

＝

41.28°-

30°=11.28°

ud、iVT1和iVT2的波形如下：

3-16．三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、IVD、I2和g的值并作出ud、iVD和i2的波形。

解：三相桥式不可控整流电路相当于三相桥式可控整流电路α＝0°时的情况。

Ud＝2.34U2cosα－ΔUd

ΔUd＝3XBId∕π

Id＝Ud∕R

解方程组得：

Ud＝2.34U2cosα∕（1＋3XB/πR）＝486.9（V）

Id＝97.38（A）

又∵

－＝2∕U2

即得出

=0.892

换流重叠角

g

＝26.93°

二极管电流和变压器二次测电流的有效值分别为

IVD＝Id∕3＝97.38∕3＝32.46（A）

I2a＝

Id＝79.51（A）

ud、iVD1和i2a的波形如下：

3-17．三相全控桥，反电动势阻感负载，E=200V，R=1Ω，L=∞，U2=220V，a=60°，当①LB=0和②LB=1mH情况下分别求Ud、Id的值，后者还应求g

并分别作出ud与iT的波形。

解：①当LB＝0时：

Ud＝2.34U2cosα＝2.34×220×cos60°＝257.4（V）

Id＝（Ud－E）∕R＝（257.4－200）∕1＝57.4（A）

②当LB＝1mH时

Ud＝2.34U2cosα－ΔUd

ΔUd＝3XBId∕π

Id＝（Ud－E）∕R

解方程组得：

Ud＝（2.34πU2R

cosα＋3XBE）∕（πR＋3XB）＝244.15（V）

Id＝44.15（A）

ΔUd＝13.25（V）

又∵－＝2XBId∕U2

＝0.4485

γ＝63.35°－60°＝3.35°

ud、IVT1和IVT2的波形如下：

3-18．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？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？

答：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有2k（k=1、2、3…）次谐波，其中幅值最大的是2次谐波。变压器二次侧电流中含有2k＋1（k＝1、2、3……）次即奇次谐波，其中主要的有3次、5次谐波。

3-19．三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？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？

答：三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有6k（k＝1、2、3……）次的谐波，其中幅值最大的是6次谐波。变压器二次侧电流中含有6k±1(k=1、2、3……)次的谐波，其中主要的是5、7次谐波。

3-20．试计算第3题中i2的3、5、7次谐波分量的有效值I23、I25、I27。

解：在第3题中已知电路为单相全控桥，其输出电流平均值为

Id＝38.99（A）

于是可得：

I23＝2Id∕3π＝2×38.99∕3π＝11.7（A）

I25＝2Id∕5π＝2×38.99∕5π＝7.02（A）

I27＝2Id∕7π＝2×38.99∕7π＝5.01（A）

3-21．试计算第13题中i2的5、7次谐波分量的有效值I25、I27。

解：第13题中，电路为三相桥式全控整流电路，且已知

Id＝23.4（A）

由此可计算出5次和7次谐波分量的有效值为：

I25＝Id∕5π＝×23.4∕5π＝3.65（A）

I27＝Id∕7π＝×23.4∕7π＝2.61（A）

3-22试分别计算第3题和第13题电路的输入功率因数。

解：①第3题中基波电流的有效值为：

I1＝2Id∕π＝2×38.99∕π＝35.1（A）

基波因数为

n＝I1∕I＝I1∕Id＝35.1∕38.99＝0.9

电路的输入功率因数为：

l＝n

＝0.9

cos30°＝0.78

②第13题中基波电流的有效值：

I1＝Id∕π＝×23.39∕π＝18.243（A）

基波因数为

n＝I1∕I＝I1∕Id＝0.955

电路的输入功率因数为：

l＝n

＝0.955

cos60°＝0.48

3-23．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？

答：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以下异同点：

①三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者需要用平衡电抗器；

②当变压器二次电压有效值U2相等时，双反星形电路的整流电压平均值Ud是三相桥式电路的1/2，而整流电流平均值Id是三相桥式电路的2倍。

③在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电压ud和整流电流id的波形形状一样。

3-24．整流电路多重化的主要目的是什么？

答：整流电路多重化的目的主要包括两个方面，一是可以使装置总体的功率容量大，二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。

3-25．12脉波、24脉波整流电路的整流输出电压和交流输入电流中各含哪些次数的谐波？答：12脉波电路整流电路的交流输入电流中含有11次、13次、23次、25次等即12k±1、（k=1，2，3···）次谐波，整流输出电压中含有12、24等即12k（k=1，2，3···）次谐波。

24脉波整流电路的交流输入电流中含有23次、25次、47次、49次等，即24k±1（k=1，2，3···）次谐波，整流输出电压中含有24、48等即24k（k=1，2，3···）次谐波。

3-26．使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？

答：条件有二：①直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；②要求晶闸管的控制角α>π/2，使Ud为负值。

3-27．三相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，U2=220V，LB=1mH，当EM=-400V，b=60°时求Ud、Id与g的值，此时送回电网的有功功率是多少？

解：由题意可列出如下3个等式：

Ud＝2.34U2cos(π-β)－ΔUd

ΔUd＝3XBId∕π

Id＝（Ud－EM）∕R

三式联立求解，得

Ud＝[2.34πU2R

cos(π-β)＋3XBEM]∕(πR＋3XB)＝－290.3（V）

Id＝109.7（A）

由下式可计算换流重叠角：

－＝2XBId∕U2＝0.1279

＝-0.6279

γ＝128.90°－120°＝8.90°

送回电网的有功功率为

P==400×109.7-109.72×109.7×1=31.85(W)

3-28．单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，U2=100V，L=0.5mH，当EM=-99V，=60°时求Ud、Id和g的值。

解：由题意可列出如下3个等式：

Ud＝0.9U2cos(π-β)－ΔUd

ΔUd＝2XBId∕π

Id＝（Ud－EM）∕R

三式联立求解，得

Ud＝[πR

0.9U2cos(π-β)＋2XBEM]∕（πR＋2XB）＝－49.91（V）

Id＝49.09（A）

又∵

－＝∕U2=0.2181

即得出

=-0.7181

换流重叠角

g

＝135.9°-

120°=15.9°

3-29．什么是逆变失败？如何防止逆变失败？

答：逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过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有：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β等。

3-30．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，要求的晶闸管移相范围分别是多少？

答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0

~

180°，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0

~

90°。

三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0

~

120°，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0

~

90°。

4-l无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？

答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流侧接电网即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。

4-2换流方式各有那儿种？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。全控型器件采用此换流方式。

电网换流：由电网提供换流电压，只要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追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。

晶闸管电路不能采用器件换流,根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。

4-3什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点？

答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路的主要持点是：

①直流侧为电压源或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。

电流型逆变电路的主要特点是：①直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流测电惑起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。

4-4电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？

在电压型逆变电路中,当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起

缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压和电流的极性相同时,电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时,由反馈二极管提供电流通道。

4-5三相桥式电压型逆变电路，180º导电方式，Ud=100V

。试求输出相电压的基波幅值UUN1m

和有效值UUN1﹑输出线电压的基波幅值UUV1m和有效值

UUV1﹑输出线电压中5次谐波的有效值UUV5。

解：

并联谐振式逆变电路利用负载电源进行变换

4-6.并联谐振式逆变电路利用负载电压进行换相,为保证换相应满足什么条件?

答;假设在t时刻触发VT2、VT3使其导通,负载电压u。就通过VT2、VT3施加在VTl、VT4上,使其承受反向电压关断,电流从VTl、VT4向VT2、VT3转移触发VT2、VT3时刻/必须在u。过零前并留有足够的裕量,才能使换流顺利完成。

4-7串联二极管式电流型逆变电路中,二极管的作用是什么?试分析换流过程。

答:二极管的主要作用,一是为换流电容器充电提供通道,并使换流电容的电压能够得以保持,为晶闸管换流做好准备;二是使换流电容的电压能够施加到换流过程中刚刚关断的晶闸管上,使晶闸管在关断之后能够承受一定时间的反向电压,确保晶闸管可靠关断，从而确保晶闸管换流成功。

以VTl和VT3之间的换流为例,串联二极管式电流型逆变电路的换流过程可简述如下:

给VT3施加触发脉冲,由于换流电容C13电压的作用,使VT3导通而VTl被施以反向电压而关断。直流电流Id从VTl换到VT3上,C13通过VDl、U相负载、W相负载、VD2、VT2、直流电源和VT3放电,如图5-16b所示。因放电电流恒为/d,故称恒流放电阶段。在C13电压Uc13下降到零之前,VTl一直承受反压,只要反压时间大于晶闸管关断时间rq，就能保证可靠关断。

Uc13降到零之后在U相负载电感的作用下,开始对C13反向充电。如忽略负载冲电阻的压降,则在Uc13=0时刻后,二极管VD3受到正向偏置而导通,开始流过电流,两个二极管同时导通,进入二极管换流阶段,如图5-16c所示。随着C13充电电压不断增高,充电电流逐渐减小,到某一时刻充电电流减到零,VDl承受反压而关断,二极管换流阶段结束。之后,进入VT2、VT3稳定导逗阶段,电流路径如图5-Ⅰ6d所示。

4-8.逆变电路多重化的目的是什么?如何实现?串联多重和并联多重逆变电路备用于什么场合?

答:逆变电路多重化的目的之一是使总体上装置的功率等级提高,二是可以改善输出电压的波形。因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波,还是电流型逆变电路输出的矩形电流波,都含有较多谐波,对负载有不利影响,采用多重逆变电路,可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。

逆变电路多重化就是把若干个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来,使它们所含的某些主要谐波分量相互抵消,就可以得到较为接近正弦波的波形。组合方式有串联多重和并联多重两种方式。串联多重是把几个逆变电路的输出串联起来,并联多重是把几个逆变电路的输出并联起来。

串联多重逆变电路多用于电压型逆变电路的多重化。

并联多重逆变电路多用于电流型逆变电路的多重化。

在电流型逆变电路中,直流电流极性是一定的,无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时,电流并不反向,依然经电路中的可控开关器件流通,因此不需要并联反馈二极管。

5-1简述图5-la所示的降压斩波电路工作原理。

答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V导通一段时间。，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，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。

5-2．在图5-1a所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω，L值微大，E=30V，T=50μs，ton=20μs，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。

解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为

输出电流平均值为

5-3．在图5-la所示的降压斩波电路中，E=100V，L=lmH，R=0．5Ω，=10V，采用脉宽调制控制方式，T=20μs，当=5μs时，计算输出电压平均值，输出电流平均值，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。当=3μs时，重新进行上述计算。

解：由题目已知条件可得：

当时，有

由于

所以输出电流连续。

5-4．简述图5-2a所示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,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。设V处于通态的时间为，此阶段电感L上积蓄的能量为E。当V处于断态时E和己共同向电容C充电并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为，则在此期间电感L释放的能量为；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，即：

化简得：

式中的T／1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。

5-5．在图3-2a所示的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs，=25μs时，计算输出电压平均值，输出电流平均值。

解：输出电压平均值为：

输出电流平均值为：

5-6．试分别简述升降压斩波电路和Cuk斩波电路的基本原理，并比较其异同点。

答：升降压斩波电路的基本原理：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L供电使其贮存能量，此时电流为，方向如图。3-4中所示。同时，电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。此后，使V关断，电感L中贮存的能量向负载释放，电流为i2，方向如图3-4所示。可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反。

稳态时，一个周期T内电感L两端电压对时间的积分为零，即

当V处于通态期间，=E：而当V处于断态期间。于是：

改变导通比，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<

Cuk斩波电路的基本原理：当V处于通态时，E——V回路和R—-C—V回路分别流过电流。当V处于断态时，回路和R--VD回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路如图3-5b所示，相当于开关S在A、B两点之间交替切换。

假设电容C很大使电容电压的脉动足够小时。当开关S合到B点时，B点电压=0，A点电压；相反，当S合到A点时。因此，B点电压的平均值为(Uc为电容电压“c的平均值)，又因电感Ll的电压平均值为零，所以。另一方面，A点的电压平均值为，且的电压平均值为零，按图3—5b中输出电压Uo的极性，有。于是可得出输出电压Uo与电源电压E的关系：

两个电路实现的功能是一致的，均可方便的实现升降压斩波。与升降压斩波电路相比，Cuk斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。

5-7．试绘制Speic斩波电路和Zeta斩波电路的原理图，并推导其输入输出关系。

解：Sepic电路的原理图如下：

在V导通期间，左V关断期间

当电路工作于稳态时，电感L、L的电压平均值均为零，则下面的式子成立

由以上两式即可得出

Zeta电路的原理图如下：

在V导通期间

在V关断期间

当电路工作稳定时，电感、的电压平均值为零，则下面的式子成立

由以上两式即可得出

5-8．分析图5-7a所示的电流可逆斩波电路，并结合图3-7b的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。

解：电流可逆斩波电路中，Vl和VDl构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，电动机为电动运行，工作于第l象限：V2和构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于第2象限。

图3-7b中，各阶段器件导通情况及电流路径等如下：

导通，电源向负载供电：

关断，VD，续流：

也导通，L上蓄能:

关断，导通，向电源回馈能量

5-9对于图5-8所示的桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于反转电动状态，试分析此时电路的工作情况，并绘制相应的电流流通路径图，同时标明电流流向。

解：需使电动机工作于反转电动状态时，由V3和VD3构成的降压斩波电路工作，此时需要V2保持导通，与V3和VD3构成的降压斩波电路相配合。

当V3导通时，电源向M供电，使其反转电动，电流路径如下图：

当V3关断时，负载通过VD3续流，电流路径如下图：

5-10．多相多重斩波电路有何优点?

答：多相多重斩波电路因在电源与负载间接入了多个结构相同的基本斩波电路，使得输入电源电流和输出负载电流的脉动次数增加、脉动幅度减小，对输入和输出电流滤波更容易，滤波电感减小。

此外，多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波单元之间互为备用，总体可靠性提高。

5-11．试分析正激电路和反激电路中的开关和整流二极管在工作时承受的最大电压。

解：正激电路和反激电路中的开关和整流二极管在工作时承受最大电压的情况如下表所示：

开关S

整流二极管VD

正激电路

(1+N1/N3)U1

U1*N2/N3

反激电路

Ui+Uo*N1/N3

Ui*N2/N1+Uo

5-12．试分析全桥、半桥和推挽电路中的开关和整流二极管在工作中承受的最大电压，最大电流和平均电流。

答：以下分析均以采用桥式整流电路为例。①全桥电路

最大电压

最大电流

平均电流

开关S

Ui

Id*N2/N1

Id*N2/(2*N1)

整流二极管

Ui*N2/N1

Id

Id/2

②半桥电路

最大电压

最大电流

平均电流

开关S

Ui

Id*N2/N1

Id*N2/(2*N1)

整流二极管

Ui*N2/(2*N1)

Id

Id/2

③推挽电路

(变压器原边总匝数为2N1)

最大电压

最大电流

平均电流

开关S

2*Ui

Id*N2/N1

Id*N2/(2*N1)

整流二极管

Ui*N2/N1

Id

Id/2

5-13．全桥和半桥电路对驱动电路有什么要求?

答：全桥电路需要四组驱动电路，由于有两个管子的发射极连在一起，可共用一个电源所以只需要三组电源；半桥电路需要两组驱动电路，两组电源。

5-14．试分析全桥整流电路和全波整流电路中二极管承受的最大电压，最大电流和平均电流。

解：两种电路中二极管承受最大电压：电流及平均电流的情况如下表所示：

最大电压

最大电流

平均电流

全桥整流

Um

Id

Id/2

全波整流

2Um

Id

Id/2

5-15

一台输出电压为

5V、输出电流为

20A的开关电源：

①如果用全桥整流电路，并采用快恢复二极管，其整流电路中二极管的总损耗是多少？

②如果采用全波整流电路，采用快恢复二极管、肖特基二极管整流电路中二极管的总损耗

是多少？如果采用同步整流电路，整流元件的总损耗是多少？

注：在计算中忽略开关损耗，典型元件参数见下表。

元件类型

型号

电压(V)

电流(A)

通态压降（通态电阻）

快恢复二极管

25CPF10

0.98V

肖特基二极管

3530CPQ035

0.64V

MOSFET

IRFP048

0.018

6-1一台调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看作电阻负载，在=0°时输出功率为最大值，试求功率为最大输出功率的80%、50%时的开通角。

解：=0°时的输出电压最大，为

Uomax=

此时负载电流最大，为

Iomax=

因此最大输出功率为

Pmax=Uomax

Iomax

输出功率为最大输出功率的80%时，有：

Pmax=Uomax

Iomax=

此时

Uo=

又由

Uo=U1

解得

同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有：

Uo=

又由

Uo=U1

6-2一单相交流调压器，电源为工频220V，阻感串联作为负载，其中R=0.5Ω，L=2mH。

试求：①开通角a的变化范围；②负载电流的最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧的功率因数；④当a=p/2

时，晶闸管电流有效值﹑晶闸管导通角和电源侧功率因数。

解：（1）

所以

（2）时，电流连续，电流最大且导通角q=p

Io=

(3)

P=

(4)由公式当时

对上式q求导

则由得

6-3交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？

答：:交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。

交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。

交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供用电系统中,还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。

交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。

6-4交交变频电路的最高输出频率是多少?制约输出频率提高的因素是什么?答：一般来讲，构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出频率就越高。当交交变频电路中采用常用的6脉波三相桥式整流电路时，最高输出频率不应高于电网频率的1/3~1/2。当电网频率为50Hz时，交交变频电路输出的上限频率为20Hz左右。

当输出频率增高时，输出电压一周期所包含的电网电压段数减少，波形畸变严重，电压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。

6-5交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？

答：交交变频电路的主要特点是：只用一次变流效率较高；可方便实现四象限工作，低频输出时的特性接近正弦波。

交交变频电路的主要不足是：接线复杂，如采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用36只晶闸管；受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低；输出功率因数较低；输入电流谐波含量大，频谱复杂。

主要用途：500千瓦或1000千瓦以下的大功率、低转速的交流调速电路，如轧机主传动装置、鼓风机、球磨机等场合。

6-6.三相交交变频电路有那两种接线方式？它们有什么区别？

答：三相交交变频电路有公共交流母线进线方式和输出星形联结方式两种接线方式。

两种方式的主要区别在于：公共交流母线进线方式中，因为电源进线端公用，所以三组单相交交变频电路输出端必须隔离。为此，交流电动机三个绕组必须拆开，共引出六根线。

而在输出星形联结方式中，因为电动机中性点和变频器中中性点在一起；电动机只引三根线即可，但是因其三组单相交交变频器的输出联在一起，其电源进线必须隔离，因此三组单相交交变频器要分别用三个变压器供电。

6-7在三相交交变频电路中，采用梯形波输出控制的好处是什么？为什么？

答：在三相交交变频电路中采用梯形波控制的好处是可以改善输入功率因数。因为梯形波的主要谐波成分是三次谐波，在线电压中，三次谐波相互抵消，结果线电压仍为正弦波。在这种控制方式中，因为桥式电路能够较长时间工作在高输出电压区域（对应梯形波的平顶区），角较小，因此输入功率因数可提高15%左右。

6-8试述矩阵式变频电路的基本原理和优缺点。为什么说这种电路有较好的发展前景？答：矩阵式变频电路的基本原理是：对输入的单相或三相交流电压进行斩波控制，使输出成为正弦交流输出。

矩阵式变频电路的主要优点是：输出电压为正弦波；输出频率不受电网频率的限制；输入电流也可控制为正弦波且和电压同相；功率因数为l，也可控制为需要的功率因数；能量可双向流动，适用于交流电动机的四象限运行；不通过中间直流环节而直接实现变频，效率较高。

矩阵式交交变频电路的主要缺点是：所用的开关器件为18个，电路结构较复杂，成本较高，控制方法还不算成熟；输出输入最大电压比只有0.866，用于交流电机调速时输出电压偏低。

因为矩阵式变频电路有十分良好的电气性能，使输出电压和输入电流均为正弦波，输入功率因数为l，且能量双向流动，可实现四象限运行；其次，和目前广泛应用的交直交变频电路相比，虽然多用了6个开关器件，却省去直流侧大电容，使体积减少，且容易实现集成化和功率模块化。随着当前器件制造技术的飞速进步和计算机技术的日新月异，矩阵式变频电路将有很好的发展前景。

7-1试说明PWM控制的基本原理。

答：PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。

在采样控制理论中有一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理

以正弦PWM控制为例。把正弦半波分成N等份，就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。

7-2设图7-3中半周期的脉冲数是5，脉冲幅值是相应正弦波幅值的两倍，试按面积等效原理计算脉冲宽度。

解：将各脉冲的宽度用di（i=1,2,3,4,5）表示，根据面积等效原理可得

d1==

=0.09549(rad)=0.3040(ms)

d2

==

=0.2500(rad)=0.7958(ms)

d3

==

=0.3090(rad)=0.9836(ms)

d4

==d2

=0.2500(rad)=0.7958(ms)

d5

==d1

=0.0955(rad)=0.3040(ms)

7-3单极性和双极性PWM调制有什么区别？三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流电源中点的电压）和线电压SPWM波形各有几种电平？

答：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM控制方式。

三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性PWM控制方式。

三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压有两种电平：0.5Ud和-0.5

Ud。输出线电压有三种电平Ud、0、-

Ud。

7-4．特定谐波消去法的基本原理是什么？设半个信号波周期内有10个开关时刻（不含0和p

时刻）可以控制，可以消去的谐波有几种？

答：首先尽量使波形具有对称性，为消去偶次谐波，应使波形正负两个半周期对称，为消去谐波中的余弦项，使波形在正半周期前后1/4周期以p

/2为轴线对称。

考虑到上述对称性，半周期内有5个开关时刻可以控制。利用其中的1个自由度控制基波的大小，剩余的4个自由度可用于消除4种频率的谐波。

7-5什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？

答：载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。在异步调制方式中，通常保持载波频率fc

固定不变，因而当信号波频率fr变化时，载波比N是变化的。

异步调制的主要特点是：在信号波的半个周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。

这样，当信号波频率较低时，载波比N较大，一周期内的脉冲数较多，正负半周期脉冲不对称和半周期内前后1/4周期脉冲不对称产生的不利影响都较小，PWM波形接近正弦波。

而当信号波频率增高时，载波比N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大，有时信号波的微小变化还会产生PWM脉冲的跳动。这就使得输出PWM波和正弦波的差异变大。对于三相PWM型逆变电路来说，三相输出的对称性也变差。

载波比N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。

同步调制的主要特点是：在同步调制方式中，信号波频率变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。

当逆变电路输出频率很低时，同步调制时的载波频率fc也很低。fc过低时由调制带来的谐波不易滤除。当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声。

当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的载波频率fc会过高，使开关器件难以承受。

此外，同步调制方式比异步调制方式复杂一些。

分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。

7-6．什么是SPWM

波形的规则化采样法？和自然采样法比规则采样法有什么优点？

答：规则采样法是一种在采用微机实现时实用的PWM波形生成方法。规则采样法是在自然采样法的基础上得出的。规则采样法的基本思路是：取三角波载波两个正峰值之间为一个采样周期。使每个PWM脉冲的中点和三角波一周期的中点（即负峰点）重合，在三角波的负峰时刻对正弦信号波采样而得到正弦波的值，用幅值与该正弦波值相等的一条水平直线近似代替正弦信号波，用该直线与三角波载波的交点代替正弦波与载波的交点，即可得出控制功率开关器件通断的时刻。

比起自然采样法，规则采样法的计算非常简单，计算量大大减少，而效果接近自然采样法，得到的SPWM波形仍然很接近正弦波，克服了自然采样法难以在实时控制中在线计算，在工程中实际应用不多的缺点。

7-7单相和三相SPWM波形中，所含主要谐波频率为多少？

答：单相SPWM波形中所含的谐波频率为：

式中，n=1,3,5,…时，k=0,2,4,…；n=2,4,6,…时，k=1,3,5,…

在上述谐波中，幅值最高影响最大的是角频率为wc的谐波分量。

三相SPWM波形中所含的谐波频率为：

式中，n=1,3,5,…时，k=3(2m-1)±1，m=1,2,…；

n=2,4,6,…时，在上述谐波中，幅值较高的是wc±2w

r和2w

c±w

r。

7-8如何提高PWM逆变电路的直流电压利用率？

答：采用梯形波控制方式，即用梯形波作为调制信号，可以有效地提高直流电压的利用率。

对于三相PWM逆变电路，还可以采用线电压控制方式，即在相电压调制信号中叠加3的倍数次谐波及直流分量等，同样可以有效地提高直流电压利用率。

7-9．什么是电流跟踪型PWM变流电路？采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器有何特点？

答：电流跟踪型PWM变流电路就是对变流电路采用电流跟踪控制。也就是，不用信号波对载波进行调制，而是把希望输出的电流作为指令信号，把实际电流作为反馈信号，通过二者的瞬时值比较来决定逆变电路各功率器件的通断，使实际的输出跟踪电流的变化。

采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器的特点：

①硬件电路简单；

②属于实时控制方式，电流响应快；

③不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波分量；

④与计算法和调制法相比，相同开关频率时输出电流中高次谐波含量较多；⑤采用闭环控制。

7-10．什么是PWM整流电路？它和相控整流电路的工作原理和性能有何不同？

答：PWM

整流电路就是采用PWM控制的整流电路，通过对PWM整流电路的适当控制，可以使其输入电流十分接近正弦波且和输入电压同相位，功率因数接近1。

相控整流电路是对晶闸管的开通起始角进行控制，属于相控方式。其交流输入电流中含有较大的谐波分量，且交流输入电流相位滞后于电压，总的功率因数低。

PWM整流电路采用SPWM控制技术，为斩控方式。其基本工作方式为整流，此时输入电流可以和电压同相位，功率因数近似为1。

PWM整流电路可以实现能量正反两个方向的流动，即既可以运行在整流状态，从交流侧向直流侧输送能量；也可以运行在逆变状态，从直流侧向交流侧输送能量。而且，这两种方式都可以在单位功率因数下运行。

此外，还可以使交流电流超前电压90°，交流电源送出无功功率，成为静止无功功率发生器。或使电流比电压超前或滞后任一角度j。

7-11．在PWM整流电路中，什么是间接电流控制？什么是直接电流控制？

答：在PWM整流电路中，间接电流控制是按照电源电压、电源阻抗电压及PWM整流器输入端电压的相量关系来进行控制，使输入电流获得预期的幅值和相位，由于不需要引入交流电流反馈，因此称为间接电流控制。

直接电流控制中，首先求得交流输入电流指令值，再引入交流电流反馈，经过比较进行跟踪控制，使输入电流跟踪指令值变化。因为引入了交流电流反馈而称为直接电流控制

8-1．高频化的意义是什么?为什么提高开关频率可以减小滤波器的体积和重量?为什么提高关频率可以减小变压器的体积和重量?

答：高频化可以减小滤波器的参数，并使变压器小型化，从而有效的降低装置的体积和重量。使装置小型化，轻量化是高频化的意义所在。提高开关频率，周期变短，可使滤除开关频率中谐波的电感和电容的参数变小，从而减轻了滤波器的体积和重量；对于变压器来说，当输入电压为正弦波时，当频率提高时，可减小N、S参数值，从而减小了变压器的体积和重量。

8-2．软开关电路可以分为哪几类?其典型拓扑分别是什么样子的?各有什么特点?

答：根据电路中主要的开关元件开通及关断时的电压电流状态．可将软开关电路分为零电压电路和零电流电路两大类：根据软开关技术发展的历程可将软开关电路分为准谐振电路，零开关PWM电路和零转换PWM电路。准谐振电路：准谐振电路中电压或电流的波形为正弦波，电路结构比较简单，但谐振电压或谐振电流很大，对器件要求高，只能采用脉冲频率调制控制方式。

零电压开关准谐振电路的基本开关单元

零电流开关准谐振电路的基本开关单元

零开关PWM电路：这类电路中引入辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过程前后，此电路的电压和电流基本上是方波，开关承受的电压明显降低，电路可以采用开关频率固定的PWM控制方式。

零电压开关PWM电路的基本开关单元

零电流开关PWM电路的基本开关单元

零转换PWM电路：这类软开关电路还是采用辅助开关控制谐振的开始时刻，所不同的是，谐振电路是与主开关并联的，输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小，电路在很宽的输入电压范围内并从零负载到满负载都能工作在软开关状态，无功率的交换玻消减到最小。

零电压转换PWM电路的基本开关单元

零电流转换PWM电路的基本开关单元

8-3．在移相全桥零电压开关PWM电路中，如果没有谐振电感L，电路的工作状态将发生哪些变化，哪些开关仍是软开关，哪些开关将成为硬开关?

答：如果没有谐振电感Lr，电路中的电容，与电感L仍可构成谐振电路，而电容Cs3，Cs4将无法与Lr构成谐振回路，这样，S3、S4将变为硬开关，、仍为软开关。

8-4．在零电压转换PWM电路中，辅助开关Sl和二极管VDI是软开关还是硬开关，为什么?答：在开通时，不等于零；在关断时，其上电流也不为零，因此为硬开关。由于电感L的存在，开通时的电流上升率受到限制，降低了的开通损耗。由于电感L的存在，使的电流逐步下降到零，自然关断，因此为软开关。

9-2为什么要对电力电子主电路和控制电路进行电气隔离？其基本方法有哪些？一是安全，因为主回路和控制回路工作电压等级不一样、电流大小也不一样，各有各的过流保护系统。强电进入弱电系统会对弱电系统造成损坏；二是为了弱电系统的工作稳定性，因为弱电系统尤其模拟量型号很容易受到电磁干扰。

基本方法二种，电磁隔离，光电隔离。

9-3电力电子器件过电压的产生原因有哪些？过电压分为外因过电压和内因过电压两类。

■外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，包括

◆操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起的过电压。

◆雷击过电压：由雷击引起的过电压。

■内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括

◆换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后，反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压。

◆关断过电压：全控型器件在较高频率下工作，当器件关断时，因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。

9-5电力电子器件过电压和过电流保护各有哪些主要方法？

过压的保护器件有：稳压二级管;压敏二级管;双向触发二级管;过流的有：压敏电阻，晶闸管;继电器，还有一些是作电阻取样用IC作检测的保护等。

10-3．试阐明图10-7间接交流变流电路的工作原理，并说明该电路有何局限性。

答：间接交流变流电路是先将交流电整流为直流电，在将直流电逆变为交流电，图8.1所示的是不能再生反馈电力的电压型间接交流变流电路。该电路中整流部分采用的是不可控整流，它和电容器之间的直流电压和直流电流极性不变，只能由电源向直流电路输送功率，而不能由直流电路向电源反馈电力，这是它的一个局限。图中逆变电路的能量是可以双向流动的，若负载能量反馈到中间直流电路，导致电容电压升高。由于该能量无法反馈回交流电源。故电容只能承担少量的反馈能量，这是它的另一个局限。

10-4．试分析10-8间接交流变流电路的工作原理，并说明其局限性。

答：图8—2是带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路，它是在图8一l的基础上，在中间直流电容两端并联一个由电力晶体管Vo和能耗电阻‰组成的泵升电压限制电路。当泵升电压超过一定数值时，使Vo导通，把从负载反馈的能量消耗在Ro上。其局限性是当负载为交流电动机，并且要求电动机频繁快速加减速时，电路中消耗的能量较多，能耗电阻R0也需要较大功率，反馈的能量都消耗在电阻上，不能得到利用。

10-5试说明图10-9间接交流变流电路是如何实现负载能量回馈的。

答：图8—3为利用可控变流器实现再生反馈的电压型间接交流变流电路，它增加了一套变流电路，使其工作于有源逆变状态。当负载回馈能量时，中间直流电压上升，使不可控整流电路停止工作，可控变流器工作于有源逆变状态，中间直流电压极性不变，而电流反向，通过可控变流器将电能反馈回电网。

10-6．何为双PWM电路?其优点是什么?

答：双PWM电路中，整流电路和逆变电路都采用PWM控制，可以使电路的输入输出电流均为正弦波，输入功率因数高，中间直流电路的电压可调。当负载为电动机时，可工作在电动运行状态，也可工作在再生制动状态；通过改变输出交流电压的相序可使电动机正转或反转，因此，可实现电动机四象限运行。

10-7．什么是变频调速系统的恒压频比控制?

答：即对变频器的电压和频率的比率进行控制，使该比率保持恒定。这样可维持电动机气隙磁通为额定值，使电动机不会因为频率变化而导致磁饱和和造成励磁电流增大，引起功率因数和效率的降低。

10-8．何为UPS

?

试说明图8.11所示UPS系统的工作原理。

答：UPS是指当交流输入电源发生异常或断电时，还能继续向负载供电，并能保证供电质量，使负载供电不受影响的装置，即不间断电源。图8—11为用柴油发电机作为后备电源的UPS，其工作原理为：一旦市电停电，则蓄电池投入工作，同时起动油机，由油机代替市电向整流器供电，整流后再通过逆变器逆变为50Hz恒频恒压的交流电向负载供电，市电恢复正常后，再重新由市电供电。因为蓄电池只作为市电与油机之间的过渡，柴油发电机作为后备电源，所以此系统可保证长时间不问断供电

自动控制理论

第一章习题参考答案

1-1多速电风扇的转速控制为开环控制。家用空调器的温度控制为闭环控制。

1-2

设定温度为参考输入，室内温度为输出。

1-3

室温闭环控制系统由温度控制器、电加热装置、温度传感器等组成，其中温度控制器可设定希望达到的室温，作为闭环控制系统的参考输入，温度传感器测得的室温为反馈信号。温度控制器比较参考输入和反馈信号，根据两者的偏差产生控制信号，作用于电加热装置。

1-4

当实际液面高度下降而低于给定液面高度hr，产生一个正的偏差信号，控制器的控制作用使调节阀增加开度，使液面高度逼近给定液面高度。

第二章

习题参考答案

2-1

（1）；

（2）；

（3）

2-2

（1）单位脉冲响应；单位阶跃响应；

(2)单位脉冲响应；单位阶跃响应。

2-3

（1）极点，零点；

(2)

极点.2-4

.2-5

(a)

;

(b)

2-6

(a)

;

(b)

;

(c)

.2-7

设激磁磁通恒定

.2-8

.2-9

.2-10

(2-6)

2-11(2-7)

2-12

前向传递函数改变、反馈通道传递函数改变可引起闭环传递函数改变。

2-14

(a)

.(b)

.2-15

框图化简中间结果如图A-2-1所示。

图A-2-1

题2-9框图化简中间结果

.2-16

.2-17

2-18

(a)

;

(b)

.2-19

由选加原理,可得

.第三章习题参考答案

3-1

分三种情况讨论

(a)

当时

(b)

当时

(c)

当时

3-3

（1）；

（2）；

（3），过阻尼系统，无超调。

3-4

.3-7

(1)

(2)，.3-8

（1）

;

(2),.3-10

（1）系统稳定。

（2）劳斯阵列第一列符号改变两次，根据劳斯判据，系统有两个极点具有正实部，系统不稳定。

（3）劳斯阵列第一列符号改变两次，根据劳斯判据，系统不稳定。

（4）系统处于稳定的临界状态，由辅助方程可求得系统的两对共轭虚数极点。须指出，临界稳定的系统在实际中是无法使用的。

3-11

（1）K>0时,系统稳定。

（2）K>0时，系统不稳定。

（3）0

3-12

系统的特征方程为

列写劳斯表，得出系统稳定应满足的条件

由此得到和应满足的不等式和条件

3.3

2.5

2.28

2.13

2.04

根据列表数据可绘制为横坐标、为纵坐标的曲线，闭环系统稳定的参数区域为图A-3-3中的阴影部分。

图A-3-3

闭环系统稳定的参数区域

3-13

根据系统特征方程，列写劳斯表

根据劳斯判据可得系统稳定的值范围

当时系统有一对共轭虚数极点，此时产生等幅振荡，因此临界增益。

根据劳斯表列写时的辅助方程

解得系统的一对共轭虚数极点为，系统的无阻尼振荡频率即为。

3-14

(1)

(2)

(3)

(4)

3-15

首先求系统的给定误差传递函数

误差系数可求得如下

(1)，此时有，于是稳态误差级数为，(2)，此时有，于是稳态误差级数为，(3)，此时有，于是稳态误差级数为，3-16

首先求系统的给定误差传递函数

误差系数可求得如下

稳态误差级数为

3-21

系统在单位斜坡输入下的稳态误差为

加入比例—微分环节后

可见取，可使。

3-22。

3-23

按照条件（2）可写出系统的特征方程

将上式与比较，可得系统的开环传递函数

根据条件（1），可得

解得，于是由系统的开环传递函数为

3-24

（1）当a

=

0时。

（2）不变，要求，求得a

=

0.25

3-25

1.单位脉冲响应

(a)

无零点时

（b）有零点时

比较上述两种情况，可见有零点时，单位脉冲响应的振幅较无零点时小，而且产生相移，相移角为。

2．单位阶跃响应

(a)

无零点时

（b）有零点时

加了的零点之后，超调量和超调时间都小于没有零点的情况。

3-26

系统中存在比例-积分环节，当误差信号时，由于积分作用，该环节的输出保持不变，故系统输出继续增长，知道出现时，比例-积分环节的输出才出现减小的趋势。因此，系统的响应必然存在超调现象。

3-27

在为常量的情况下，考虑扰动对系统的影响，可将框图重画如下

图A-3-2

题3-14系统框图等效变换

根据终值定理，可求得为单位阶跃函数时，系统的稳态误差为0，为单位斜坡函数时，系统的稳态误差为。

从系统的物理作用上看，因为在反馈回路中有一个积分环节，所以系统对阶跃函数的扰动稳态误差为零。在反馈回路中的积分环节，当输出为常量时，可以在反馈端产生一个与时间成正比的信号以和扰动信号平衡，就使斜坡函数的扰动输入时，系统扰动稳态误差与时间无关。

第四章习题参考答案

4-1

4-2（1）

分离点()，与虚轴交点

（2）

分离点，与虚轴交点

4-3

（1）

分离点为；从根轨迹图可见，当便有二个闭环极点位于右半平面。所以无论取何值，系统都不稳定。

（2）

分离点为；从根轨迹图看，加了零点后，无论取何值，系统都是稳定的。

4-7

系统特征方程为

以为可变参数可写为

分离点为，出射角为。

（1）

无局部反馈时，单位速度输入信号作用下的稳态误差为；阻尼比为；调节时间为

（2）

时，，可见，当加入局部反馈之后，阻尼比变大，调节时间增大，稳态误差加大。

(3)当时，系统处于临界阻尼状态。

4-9

主根轨迹图的分离点为，和虚轴的交点为，的稳定范围为。

4-10

主根轨迹分离点；与虚轴交点，临界值。

4-11

（1）

（2）

分离点；会合点；

与虚轴交点；临界稳定值为。

（3）

分离点

当较小时，且在某一范围内时，可取近似式。

若较大，取上述近似式误差就大，此时应取近似式。

第五章习题参考答案

5-1

(1)

0.5

1.0

1.5

2.0

5.0

10.0

1.79

0.707

0.37

0.224

0.039

0.0095

-116.6

-135

-146.3

-153.4

-168.7

-174.2

系统的极坐标图如图A-5-1所示。

图A-5-1

题5-1系统（1）极坐标图

(2)

0

0.2

0.5

0.8

1.0

2.0

5.0

0.91

0.63

0.414

0.317

0.172

0.0195

0

-15.6

-71.6

-96.7

-108.4

-139.4

-162.96

系统的极坐标图如图A-5-2所示。

图A-5-2

题5-1系统（2）极坐标图

(3)

0.2

0.3

0.5

4.55

2.74

1.27

0.317

0.054

0.0039

-105.6

-137.6

-161

-198.4

-229.4

-253

系统的极坐标图如图A-5-3所示。

图A-5-3

题5-1系统（3）极坐标图

(4)

0.2

0.25

0.3

0.5

0.6

0.8

22.75

13.8

7.86

2.52

0.53

0.65

0.317

-195.6

-220.6

-227.6

-251.6

-261.6

-276.7

-288.4

系统的极坐标图如图A-5-4所示。

图A-5-4

题5-1系统（4）极坐标图

5-2

(1)

系统的伯德图如图A-5-5所示。

图A-5-5

题5-2系统（1）伯德图

(2)

系统的伯德图如图A-5-6所示。

图A-5-6

题5-2系统（2）伯德图

(3)

系统的伯德图如图A-5-7所示。

图A-5-7

题5-2系统（3）伯德图

(4)

系统的伯德图如图A-5-8所示。

图A-5-8

题5-2系统（4）伯德图

5-3

0.5

1.0

1.5

2.0

3.0

5.0

10.0

17.3

8.9

5.3

3.5

1.77

0.67

0.24

-106.89

-122.3

-135.4

-146.3

-163

-184.76

-213.7

系统的极坐标图如图A-5-9所示。

图A-5-9

题5-3系统极坐标图

系统的伯德图如图A-5-10所示。

图A-5-10

题5-3系统伯德图

相角裕度,增益裕量

5-4

（1），此为非最小相位环节，其幅频、相频特性表达式为

该环节的伯德图如图A-5-11所示。

图A-5-11

题5-4伯德图

（2）惯性环节是最小相位的，其幅频、相频特性表达式为

该环节的伯德图如图A-5-11点划线所示。由图可见，两个环节具有相同的幅频特性，相频特性有根本区别。

5-7

(a)，系统的相频特性曲线如图A-5-12所示。

图A-5-12

题5-7相频特性曲线

(b)，系统的相频特性曲线如图A-5-13所示。

图A-5-13

题5-7相频特性曲线

(c)，系统的相频特性曲线如图A-5-14所示。

图A-5-14

题5-7相频特性曲线

5-8

(a)

闭环系统不稳定。

(b)

闭环系统稳定。

(c)

闭环系统稳定。

(d)

闭环系统稳定。

5-9

时，经误差修正后的伯德图如图A-5-15所示。从伯德图可见系统的剪切频率，在剪切频率处系统的相角为

由上式，滞后环节在剪切频处最大率可有的相角滞后，即

解得。因此使系统稳定的最大值范围为。

图A-5-15

题5-9系统伯德图

5-10

由知两个转折频率。令，可绘制系统伯德图如图A-5-16所示。

图A-5-16

题5-10系统伯德图

确定所对应的角频率。由相频特性表达式

可得

解出

在图A-5-16中找到，也即对数幅频特性提高，系统将处于稳定的临界状态。因此

为闭环系统稳定的临界增益值。

5-11

由知；

由知是惯性环节由的转折频率；

从1增大到10，下降约，可确定斜率为，知系统无其他惯性环节、或微分环节和振荡环节。

由和知系统有一串联纯滞后环节。系统的开环传递函数为

由解得。可确定系统的传递函数为

5-12

系统的开环传递函数为

系统稳定的增益范围。

第六章

6-1

(a)，超前网络的伯德图如图A-6-1所示。

图A-6-1

题6-1超前网络伯德图

(b)，滞后网络的伯德图如图A-6-2所示。

图A-6-2

题6-1滞后网络伯德图

6-2

(1)

无源校正装置的特点是简单，但要达到理想的校正效果，必须满足其输入阻抗为零，输出阻抗为无限大的条件，否则很难实现预期效果。且无源校正装置都有衰减性。而有源装置多是由直流运算放大器和无源网络构成，能够达到较理想的校正效果。

（2）采用比例-积分校正可使系统由I型转变为II型。

(3)

利用串联超前校正装置在剪切频率附近提供的相位超前角，可增大系统的相角裕度，从而改善系统的暂态性能。

(4)

当减小，相频特性朝方向变化且斜率较大时，加串联滞后校正可以提高系统的稳定程度。

(5)

可根据扰动的性质，采用带有积分作用的串联校正，或采用复合校正。

6-3

（1）校正前；

（2）串联超前校正，；

（3）串联滞后校正。

（4）串联超前校正装置使系统的相角裕度增大，从而降低了系统响应的超调量。与此同时，增加了系统的带宽，使系统的响应速度加快。

在本题中，串联滞后校正的作用是利用其低通滤波器特性，通过减小系统的剪切频率，提高系统的相角稳定裕度，以改善系统的稳定性和某些暂态性能。

6-4

校正前

加串联超前校正装置后。

经超前校正，提高了系统的稳定裕度。系统校正前、后伯德图如图A-6-3所示。

图A-6-3

题6-4系统校正前、后伯德图

6-5

校正前系统伯德图如图A-6-4所示。取新的剪切频率为

图A-6-4

题6-5系统校正前伯德图

滞后校正装置传递函数为，校正后系统伯德图如图A-6-5所示。

图A-6-5

题6-5系统校正后伯德图

6-7，超前校正装置，校正后系统的开环增益为，满足设计要求。

6-8

校正之前，取处的为新的剪切频率，该处增益为，故取，则，滞后校正装置传递函数为，校正后系统开环传递函数为，满足要求。系统校正前、后伯德图如图A-6-6所示。

图A-6-6

题6-8系统校正前、后伯德图

6-9

未采用反馈校正时，带宽为。采用反馈校正后，调整，使，此时。带宽为。可见，采用反馈校正，可提高系统的稳定裕度，并可使带宽增大。系统反馈校正前、后伯德图如图A-6-7所示。

图A-6-7

题6-9系统反馈校正前、后伯德图

第七章

7-1

(a)

其中

(b)

其中

7-3

时绘制的系统线性部分的极坐标图和非线性环节的负倒幅特性如图A-7-1所示，与无交点，故系统稳定。

图A-7-1

题7-3系统的稳定性分析

令=-180，可求得，将代入=1，可得，当时，系统不会产生自持振荡。

7-4，系统线性部分的极坐标图和非线性环节的负倒幅特性如图A-7-2所示，其中是实轴上从到的直线。

图A-7-2

题7-4系统的稳定性分析

与有交点，系统将出现自持振荡，振荡频率为，振幅为1.7。

7-6

令得

即有

用等倾线法绘制的相轨迹如图A-7-3所示，奇点为稳定焦点。

图A-7-3

题7-6系统的相平面图

7-8

以下结果可和仿真结果比较。

相平面分为三个区：

I区

II区

III区

用等倾线法绘制的相轨迹如图A-7-4所示。

图A-7-4

题7-8系统相平面图

根据图A-7-4，系统有一个稳定的极限环，且自持振荡的振幅为0.2。进一步可用谐波平衡法确定自持振荡的频率。由图A-7-5中与的交点可确定自持振荡的频率为。

图A-7-5

题7-8系统极坐标图和负倒幅特性

7-9

相平面分为三个区：

I区

II区

III区

用等倾线法绘制的相轨迹如图A-7-6所示。

图A-7-6

题7-9系统相平面图

根据系统的相轨迹，可知系统奇点的类型是稳定焦点，系统响应是衰减振荡的。

7-10

对题7-9系统加入微分负反馈后，令非线性环节的输入变量为E，输出变量为y。

相平面分为三个区：

I区

II区

III区

取，用等倾线法绘制的相轨迹如图A-7-7所示。

图A-7-7

题7-10系统相平面图

与未加速度反馈的情形比较，系统将在较短的时间内到达平衡点（调整时间短），奇点为稳定节点，其响应具有单调衰减的性质。

7-13

系统的各变量名如图A-7-8所示。

图A-7-8

题7-13系统框图及变量名

(1)

用等倾线法绘制的相轨迹如图A-7-9所示。

图A-7-9

题7-13系统（1）的相平面图

(2)。

用等倾线法绘制的相轨迹如图A-7-10所示。

图A-7-10

题7-13系统（2）的相平面图

第八章

8-1

(1)，(2)，(3)，(4)，(5)，8-2

（1），（2），（3），（4），8-3

(1)，(2)，(3)，(4)，8-4

(a)

(b)

(c)

8-5

系统的开环脉冲传递函数；

闭环脉冲传递函数；

差分方程

8-6

(1)

令

可得系统稳定的条件。

(2)，采样系统的根轨迹如图A-8-1所示。

图A-8-1

题8-6采样系统根轨迹

8-7

特征方程为

令

根据劳斯判据,要使系统稳定，应有。

所以采样系统的临界稳定的值为2.165。

8-10

采样系统在输入时的稳态误差终值为。

8-12

系统的开环脉冲传递函数；

实轴上的根轨迹；

分离点；

和虚轴交点；采样系统的根轨迹如图A-8-2所示。

图A-8-2

采样系统根轨迹

8-13

由，可求得，将，代入，得

采样系统域的伯德图如图A-8-3所示。剪切频率为，相角裕量为13.6。

图A-8-3

采样系统域伯德图

选用相位超前校正，取，则

取幅值为处的频率为新的剪切频率。校正装置传函为

校正后，系统的相角裕量为

将代入，可得校正装置的脉冲传递函数

第九章

9-1

解

9-2

解

给定误差传递函数

扰动误差传递函数

给定控制随机信号的谱密度

=

=2

=

扰动随机信号的谱密度

系统的均方误差

=

9-3

解

给定误差传递函数

扰动误差传递函数

=

=

上式对求一阶导数并令其等于零解得，当时，有最小值。

9-4

解

输入到输出的传递函数为

等效带宽为

电力3班专用

第四篇：电力电子技术简答题及答案

电力电子技术简答题及答案

1•晶闸管导通和关断条件是什么？

当晶闸管上加有正向电压的同时，在门极施加适当的触发电压，晶闸管就正向导通；当晶闸管的阳极电流小于维持电流时，就关断，只要让晶闸管两端的阳极电压减小到零或让其反向，就可以让晶闸管关断。

2、有源逆变实现的条件是什么？

①直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；②要求晶闸管的控制角α>π/2，使Uβ为负值；③主回路中不能有二极管存在。

3、什么是逆变失败，造成逆变失败的原因有哪些？如何防止逆变失败?

答：1逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过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。2逆变失败的原因3防止逆变失败的方法有：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β等。

4、电压型逆变器与电流型逆变器各有什么样的特点？

答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路

电压型逆变电路的主要特点是：

①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流

回路呈现低阻抗。

②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无

关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。

③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为

了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。

电流型逆变电路的主要特点是：

①直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻

抗。

②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。

③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。

5、换流方式有哪几种？分别用于什么器件？

答：换流方式有

种：

器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。

电网换流：由电网提供换流电压，只要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。

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。

7、单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的，两者的区别？

答：1单相全波可控整流电路中变压器是二次侧绕组带中心抽头，结构较复杂。绕组集体恶心对铜铁等材料的消耗比单相全控桥多2单相全波可控整流电路中只用两个晶闸管，比单相全控桥可控整流电路少两个，相应地，晶闸管的门机驱动也少两个。3单项全波整流电路中，导电回路只含一个晶闸管，比单相桥少一个，因而管压降也少一个

8、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。

答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是

0

~

180°，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是

0

~

90°。

三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是

0

~

120°，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是

0

~

90°。

10、交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？

答：交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。

交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。

交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供用电系统中，还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。

交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。

9、画出降压斩波电路原理图并简述降压斩波电路工作原理。

答：降压斩波器的原理是：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

Uo＝ton/(ton

++t

off)

E

。输出电压小于电源电压，起到降压的作用

11、单极性和双极性PWM调制有什么区别？三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流电源中点的电压）和线电压SPWM波形各有几种电平？

答：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM

波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性

PWM

控制方式。

三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM

波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性

PWM

控制方式

三相桥式

PWM

型逆变电路中，输出相电压有两种电平：0.5Ud

和-0.5

Ud。输出线电压有三种电平

Ud、0、-

Ud。

12、三相桥式全控整流电路，其整流输出电压含有哪些谐波？幅值最大的为那一次？

答：三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有

6k（k＝1、2、3……）次的谐波，其中幅值最大的是

次谐波。变压器二次侧电流中含有

6k±1(k=1、2、3……)次的谐波，其中主要的是5、7

次谐波。

13、试分析为何正激电路在开关S关断到下一次开通的一段时间内必须使励磁电流降回零？

答：否则下一个开关周期中，励磁电流将在本周期结束时的剩余值基础上继续增加，并在以后的开关周期中依次累积起来，越来越大，从而导致变压器励磁电感饱和，励磁电感饱和后，励磁电流会更加迅速的增长，最终会毁坏电路中的开关元件。

14、多相多重斩波电路有何优点？

多相多重斩波电路因在电源与负载间接入了多个结构相同的基本斩波电路，使得输入电源电流和输出负载电流的脉动次数增加、脉动幅度减小，对输入和输出电流滤波更容易，滤波电感减小。此外，多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波单元之间互为备用，总体可靠性提高。

15、交交变频电路的最高输出频率是多少？制约输出频率提高的因素是什么？

一般来讲，构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出频率就越高。当交交变频电路中采用常用的6

脉波三相桥式整流电路时，最高输出频率不应高于电网频率的1/3~1/2。当电网频率为

50Hz

时，交交变频电路输出的上限频率为

20Hz

左右。当输出频率增高时，输出电压一周期所包含的电网电压段数减少，波形畸变严重，电压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。

17、电力电子装置产生的谐波对公用电网会造成危害，主要包括哪些方面？

1）谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低发电，输电及用电设备的效率，大量的三次谐波流过中型线会使线路过热甚至发生火灾。

2）谐波影响各种电气设备的正常工作，使电机发生机械振动，噪声和过热，使变压器局部严重过热，使电容器，电缆等设备过热，使绝缘老化，寿命缩短以致损坏。

3）谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，使上述危害增大，甚至引起事故。

4）谐波会导致继电器保护和自动装置的误动作，并使电气测量仪表计量不准确。

5）谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

18、试比较双反星形可控整流电路和三相桥式整流可控电路的异同点。

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以下异同点：

①三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者需要用平衡电抗器；

②当变压器二次电压有效值

U2

相等时，双反星形电路的整流电压平均值

Ud

是三相桥式电路的1/2，而整流电流平均值

Id

是三相桥式电路的2

倍。

③在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电压

ud

和整流电流

id的波形形状一样。

19、逆变电路多重化的目的是什么，串联多重和并联多重各用于什么场合？

逆变电路多重化的目的之一是使总体上装置的功率等级提高，二是可以改善输出电压的波形。因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波，还是电流型逆变电路输出的矩形电流波，都含有较多谐波，对负载有不利影响，采用多重逆变电路，可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。逆变电路多重化就是把若干个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来，使它们所含的某些主要谐波分量相互抵消，就可以得到较为接近正弦波的波形。组合方式有串联多重和并联多重两种方式。串联多重是把几个逆变电路的输出串联起来，并联多重是把几个逆变电路的输出并联起来。

串联多重逆变电路多用于电压型逆变电路的多重化。

并联多重逆变电路多用于电流型逆变电路得多重化。

20、交交变频电路的优缺点是什么？应用在哪些场合？

交交变频电路的主要特点是：只用一次变流，效率较高；可方便实现四象限工作；低频输出时的特性接近正弦波。

主要不足是：接线复杂，如采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用

只晶闸管；受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低；输出功率因数较低；输入电流谐波含量大，频谱复杂。

主要用途：500

千瓦或

1000

千瓦以下的大功率、低转速的交流调速电路，如轧机主传动装置、鼓风机、球磨机等场合。

24、变压器漏感对整流电路有哪些影响？

1）出现换相重叠角γ，整流输出电压平均值Ud降低2）整流电路的工作状态增多

3）晶闸管的di/dt减少，有利于晶闸管的安全开通。有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。

4）换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。

25•单相桥式半控整流电路什么情况下会发生失控，如何避免？

当α突然增至180度或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，这使ud成为正弦半波，即半周期ud为正弦，另外半周期为ud为零，其平均值保持恒定，相当于单相半波不可控整流电路时的波形，称为失控。

在实际应用中，加入续流二极管VDr，续流过程由VDr完成，在续流阶段晶闸管关断，这就避免了某一晶闸管持续导通从而导致失控现象

26•GTO与普通晶闸管的不同之处为？GTO能够自行关断，而普通晶闸管不能

27•电力二极管由零偏置转换为正偏置时，出现过压的原因是什么？

1）电导调制效应起作用时所需的大量少子需要一定的时间来存储，在达到稳态导通之前管压降较大。

2）正向电流的上升会因器件自身的的电感而产生较大压降。电流上升率越大，Ufp越高，当电力二极管由反向偏执转换为正向偏执时，除上述时间外，势垒电容电荷的调整也需要更多时间来完成28•晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常是用来作为“最后一道保护”用？

答：晶闸管的过电流保护常用快速熔断器保护；过电流继电器保护；限流与脉冲移相保护和直流快速开关过电流保护等措施进行。其中快速熔断器过电流保护通常是用来作为“最后一道保护”用的。

29•对晶闸管的触发电路有哪些要求？

答：为了让晶闸管变流器准确无误地工作要求触发电路送出的触发信号应有足够大的电压和功率；门极正向偏压愈小愈好；触发脉冲的前沿要陡、宽度应满足要求；要能满足主电路移相范围的要求；触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压取得同步。

30•正确使用晶闸管应该注意哪些事项？

答：由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小的多，使用中除了要采取必要的过电流、过电压等保护措施外，在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的安全余量。另外，使用中的晶闸管时还应严格遵守规定要求。此外，还要定期对设备进行维护，如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情况。

31•晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用？

答：在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出，可降低脉冲电压，增大输出的触发电流，还可以使触发电路与主电路在电气上隔离，既安全又可防止干扰，而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配，达到同时触发多个晶闸管的目地。

32•一般在电路中采用哪些措施来防止晶闸管产生误触发？

答：为了防止晶闸管误导通，①晶闸管门极回路的导线应采用金属屏蔽线，而且金属屏蔽层应接“地”；②控制电路的走线应远离主电路，同时尽可能避开会产生干扰的器件；③触发电路的电源应采用静电屏蔽变压器。同步变压器也应采用有静电屏蔽的，必要时在同步电压输入端加阻容滤波移相环节，以消除电网高频干扰；④应选用触发电流稍大的晶闸管；⑤在晶闸管的门极与阴极之间并接0.01μF～0.1μF的小电容，可以有效地吸收高频干扰；⑥采用触发电流大的晶闸管。；

第五篇：电力电子技术期末考试试题及答案

电

力

电

子

复

习

姓名：

电力电子技术试题

第1章

电力电子器件

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为__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.电力电子器件组成的系统，一般由__控制电路__、_驱动电路_、_主电路_三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路__。

4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_、_双极型器件_、_复合型器件_三类。

5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。

6.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_。

7.肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。

8.晶闸管的基本工作特性可概括为

__正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__。

9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于__IH。

10.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。

11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。

12.GTO的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。

13.MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。

14.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。

15.IGBT的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET。

16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。

17.IGBT的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数，在1/2或1/3额定电流以上区段具有__正___温度系数。

18.在如下器件：电力二极管（Power

Diode）、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、GTO、GTR

_，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

_。

第2章

整流电路

1.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_0-180O_。

2.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_0-180O，其承受的最大正反向电压均为，续流二极管承受的最大反向电压为（设U2为相电压有效值）。

3.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__0-180O

_，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和；带阻感负载时，α角移相范围为_0-90O

_，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和；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_。

4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角d时，晶闸管的导通角q

=_π-α-d_；

当控制角a小于不导电角

d

时，晶闸管的导通角

q

=_π-2d_。

5.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，晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-150o_，使负载电流连续的条件为(U2为相电压有效值)。

6.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差_120o

_，当它带阻感负载时，a的移相范围为__0-90o

_。

7.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是_最高__的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_最低_的相电压；这种电路

a

角的移相范围是_0-120o

_，ud波形连续的条件是。

8.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使用输出电压平均值__下降_。

9.电容滤波单相不可控整流带电阻负载电路中，空载时，输出电压为，随负载加重Ud逐渐趋近于_0.9

U2_，通常设计时，应取RC≥_1.5-2.5_T，此时输出电压为Ud≈__1.2_U2(U2为相电压有效值，T为交流电源的周期)。

10.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流

id

断续和连续的临界条件是__，电路中的二极管承受的最大反向电压为__U2。

11.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当

a

从0°～90°变化时，整流输出的电压ud的谐波幅值随

a的增大而

_增大_，当

a

从90°～180°变化时，整流输出的电压

ud的谐波幅值随

a的增大而_减小_。

12.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；对于单相全波电路，当控制角

0<

a

p

/2

时，电路工作在__整流_状态；

p

/2<

a

p

时，电路工作在__逆变_状态。

13.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

90O，使输出平均电压Ud为负值_。

14.晶闸管直流电动机系统工作于整流状态，当电流连续时，电动机的机械特性为一组_平行的直线，当电流断续时，电动机的理想空载转速将_抬高_，随

a的增加，进入断续区的电流_加大_。

15.直流可逆电力拖动系统中电动机可以实现四象限运行，当其处于第一象限时，电动机作_电动__运行，电动机_正__转，正组桥工作在_整流_状态；当其处于第四象限时，电动机做_发电_运行，电动机_反转_转，___正_组桥工作在逆变状态。

16.大、中功率的变流器广泛应用的是_晶体管__触发电路，同步信号为锯齿波的触发电路，可分为三个基本环节，即_脉冲的形成与放大__、_锯齿波的形成与脉冲移相_和_同步环节_。

第3章

直流斩波电路

1.直流斩波电路完成得是直流到_直流_的变换。

2.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_。

3.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。

4.升压斩波电路的典型应用有_直流电动机传动_和_单相功率因数校正_等。

5.升降压斩波电路呈现升压状态的条件为________。

6.CuK斩波电路电压的输入输出关系相同的有__升压斩波电路___、__Sepic斩波电路_和__Zeta斩波电路__。

7.Sepic斩波电路和Zeta斩波电路具有相同的输入输出关系，所不同的是：_

Sepic斩波电路_的电源电流和负载电流均连续，_

Zeta斩波电路_的输入、输出电流均是断续的，但两种电路输出的电压都为__正_极性的。

8.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。

9.桥式可逆斩波电路用于拖动直流电动机时，可使电动机工作于第_1、2、3、4_象限。

10.复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作一个_升压_斩波电路和一个__降压_斩波电路的组合；多相多重斩波电路中，3相3重斩波电路相当于3个__基本__斩波电路并联。

第4章

交流—交流电力变换电路

1.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_交直交变频_电路两种形式，前者又称为_直接变频电路__，后者也称为_间接变频电路_。

2.单相调压电路带电阻负载，其导通控制角a的移相范围为_0-180O_，随

a的增大，Uo_降低_，功率因数l_降低__。

3.单相交流调压电路带阻感负载，当控制角a＜j(j=arctan(wL/R))时,VT1的导通时间_逐渐缩短_,VT2的导通时间__逐渐延长_。

4.根据三相联接形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式，TCR属于_支路控制三角形_联结方式，TCR的控制角

a的移相范围为_90O-180O_，线电流中所含谐波的次数为_6k±1_。

5.晶闸管投切电容器

选择晶闸管投入时刻的原则是：_该时刻交流电源电压应和电容器预先充电电压相等_。

6.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_。

7.单相交交变频电路带阻感负载时，哪组变流电路工作是由_输出电流的方向_决定的，交流电路工作在整流还是逆变状态是根据_输出电流方向和输出电压方向是否相同_决定的。

8.当采用6脉波三相桥式电路且电网频率为50Hz时，单相交交变频电路的输出上限频率约为_20Hz__。

9.三相交交变频电路主要有两种接线方式，即_公共交流母线进线方式_和_输出星形联结方式_，其中主要用于中等容量的交流调速系统是_公共交流母线进线方式_。

10.矩阵式变频电路是近年来出现的一种新颖的变频电路。它采用的开关器件是_全控_器件；控制方式是_斩控方式__。

1、请在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

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

安。

6、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。

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

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。

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、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

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。

11、直流斩波电路按照输入电压与输出电压的高低变化来分类有

降压

斩波电路；

升压

斩波电路；

升降压

斩波电路。

12、由晶闸管构成的逆变器换流方式有

负载

换流和

强迫

换流。

13、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。

14、有一晶闸管的型号为KK200－9，请说明KK　快速晶闸管　；

200表示表示　　　200A，9表示　　　900V。

15、单结晶体管产生的触发脉冲是

尖脉冲

脉冲；主要用于驱动　小　　功率的晶闸管；锯齿波同步触发电路产生的脉冲为　　强触发脉冲　　　脉冲；可以触发

大

功率的晶闸管。

17、为了减小变流电路的开、关损耗，通常让元件工作在软开关状态，软开关电路种类很多，但归纳起来可分为

零电流开关

与

零电压开关

两大类。

18、直流斩波电路在改变负载的直流电压时，常用的控制方式有

等频调宽控制；等宽调频控制；脉宽与频率同时控制

三种。

19、由波形系数可知，晶闸管在额定情况下的有效值电流为ITn等于

1.57

倍IT（AV），如果IT（AV）=100安培，则它允许的有效电流为

157

安培。通常在选择晶闸管时还要留出

1.5—2

倍的裕量。

20、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。

21、在单相交流调压电路中，负载为电阻性时移相范围是，负载是阻感性时移相范围是。

22、在电力晶闸管电路中，常用的过电压保护有

避雷器；阻容吸收；硒堆；压敏电阻；整流式阻容吸收等几种。

23、。晶闸管的维持电流IH是指在温40度以下

温度条件下，门极断开时，晶闸管从较大通态电流下降到刚好能保持导通所必须的最小

阳极

电流。

25、普通晶闸管的图形符号是，三个电极分别是

阳极A，阴极K

和门极G

晶闸管的导通条件是阳极加正电压，阴极接负电压，门极接正向电压形成了足够门极电流时晶闸管导通；关断条件是当晶闸管阳极电流小于维持电流IH时，导通的晶闸管关断。

27、绝缘栅双极型晶体管是以

电力场效应晶体管栅极；

作为栅极，以

以电力晶体管集电极和发射极

复合而成。

28、在电力晶闸管电路中，常用的过电流保护有

快速熔断器；电路串电抗器；过流时快速移相；直流快速开关；等几种。

29、晶闸管的换相重叠角与电路的触发角α；变压器漏抗XB；平均电流Id；电源相电压U2。等到参数有关。

31、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为。三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为。（电源相电压为U2）

32、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用

大于60º小于120º的宽脉冲，触发；二是用

脉冲前沿相差60º的双窄脉冲

触发。

35、带平衡电抗器的双反星形电路，变压器绕组同时有两相

相导电；晶闸管每隔

度换一次流，每只晶闸管导通

120

度，变压器同一铁心柱上的两个绕组同名端

相反，所以以两绕组的电流方向也

相反，因此变压器的铁心不会被

磁化。

36、三相桥式全控整流电路是由一组共

阴

极三只晶闸管和一组共

阳

极的三只晶闸管串联后构成的，晶闸管的换相是在同一组内的元件进行的。每隔

60度

换一次相，在电流连续时每只晶闸管导通

120

度。要使电路工作正常，必须任何时刻要有

两

只晶闸管同时导通，一个是共

阴

极的，另一个是共

阳

极的元件，且要求不是

不在同一桥臂上的两个元件。

37、从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为

控制

角，用

α

表示。

38、一般操作引起的过电压都是瞬时尖峰电压，经常使用的保护方法是

阻容保护、而对于能量较大的过电压，还需要设置非线性电阻保护，目前常用的方法有

压敏电阻和

硒堆。

39、交流零触发开关电路就是利用

过零触发

方式来控制晶闸管导通与关断的。

40、型号为KS100-8的元件表示

双向晶闸管

管、它的额定电压为

800V、伏、额定电流为

100A

安。

41、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。

42、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。

43、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。

44、给晶闸管阳极加上一定的正向

电压；在门极加上

正向门极

电压，并形成足够的门极触发

电流，晶闸管才能导通。

45、当负载为大电感负载，如不加续流二极管时，在电路中出现触发脉冲丢失时单相桥式半控整流桥，与

三相桥式半控整流桥

电路会出现失控现象。

46、三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为

150

HZ；而三相全控桥整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为

300

HZ；这说明

三相桥式全控整流桥

电路的纹波系数比

三相半波可控流电路

电路要小。

47、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。

48、晶闸管在触发开通过程中，当阳极电流小于

掣住

电流之前，如去掉

触发脉冲

脉冲，晶闸管又会关断。

49、对三相桥式全控变流电路实施触发时，如采用单宽脉冲触发，单宽脉冲的宽度一般

取

90º

度较合适；如采用双窄脉冲触发时，双窄脉冲的间隔应为

60º

度。

50、三相半波可控整流电路电阻性负载时，电路的移相范围

0º--150º，三相全控桥电阻性负载时，电路的移相范围

0º--120º，三相半控桥电阻性负载时，电路的移相范围

0º~150。

51、锯齿波触发电路的主要环节是由

同步环节；锯齿波形成；脉冲形成；整形放大；强触发及输出

环节组成。

电力电子技术问答分析题

1、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？

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、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？

直流侧必需外接与直流电流Id同方向的直流电源E，其数值要稍大于逆变器输出平均电压Ud，才能提供逆变能量。

逆变器必需工作在β<90º（α>90º）区域，使Ud<

0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。

3、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？

A:触发信号应有足够的功率。

B触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。

C：触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。

4、单相桥式半控整流电路，电阻性负载。当控制角

α=90º时，画出：负载电压ud、晶闸管VT1电压uVT1、整流二极管VD2电压uVD2，在一周期内的电压波形图。

6、什么是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成的原因是什么

逆变失败指的是：逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的器件末导通。从而使逆变桥进入整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。逆变失败后果是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件。产生逆变失败的原因：一是逆变角太小；二是出现触发脉冲丢失；三是主电路器件损坏；四是电源缺相等。

8、指出下图中①～⑦各保护元件及VD、Ld的名称和作用。

①星形接法的硒堆过电压保护；②三角形接法的阻容过电压保护；

③桥臂上的快速熔断器过电流保护；④晶闸管的并联阻容过电压保护；

⑤桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护；⑥直流侧的压敏电阻过电压保护；

⑦直流回路上过电流快速开关保护；VD是电感性负载的续流二极管；

Ld是电动机回路的平波电抗器；

9、为使晶闸管变流装置正常工作，触发电路必须满足什么要求？

A、触发电路必须有足够的输出功率；B、触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步；C、触发脉冲要有一定的宽度，且脉冲前沿要陡；D、触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求；

10、下图为一单相交流调压电路，试分析当开关Q置于位置1、2、3时，电路的工作情况并画出开关置于不同位置时，负载上得到的电压波形。

Q置于位置1：双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上无电压。

Q置于位置2：正半周，双向晶闸管Ⅰ+触发方式导通。负半周，由于二极管VD反偏，双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上得到半波整流电压。

Q置于位置3：正半周，双向晶闸管Ⅰ+触发方式导通。负半周，双向晶闸管Ⅲ-触发方式导通，负载上得到近似单相交流电压。

11、在下面两图中，一个工作在整流电动机状态，另一个工作在逆变发电机状态。

（1）、标出Ud、ED及id的方向。

（2）、说明E与Ud的大小关系。

（3）、当α与β的最小值均为30度时，控制角α的移向范围为多少？

整流电动机状态：电流方向从上到下，电压方向上正下负，反电势E方向上正下负，Ud大于E，控制角的移相范围0°~90°。

逆变发电机状态：电流方向从上到下，电压Ud方向上负下正，发电机电势E方向上负下正，Ud小于E，控制角的移相范围90°~150°。

一、填空

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。

6、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。

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。

2、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。

3、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。

4、有一晶闸管的型号为KK200－9，请说明KK　快速晶闸管　；

200表示表示

200A，9表示　　900V。

5、单结晶体管产生的触发脉冲是    尖脉冲

脉冲；主要用于驱动　小

功率的晶闸管；锯齿波同步触发电路产生的脉冲为　强触发脉冲　脉冲；可以触发     大

功率的晶闸管。

1、普通晶闸管的图形符号是，三个电极分别是 阳极A，阴极K

和

门极G

晶闸管的导通条件是  阳极加正电压，阴极接负电压，门极接正向电压形成了足够门极电流时晶闸管导通      ；关断条件是   当晶闸管阳极电流小于维持电流IH时，导通的晶闸管关断。

2、可关断晶闸管的图形符号是

；电力场效应晶体管的图形符号是

绝缘栅双极晶体管的图形符号是

；电力晶体管的图形符号是；

3、单相交流调压在电阻性负载电路的移相范围在  0º—180º

变化，在阻感性负载时移相范围在—180º 变化。

4、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。

5、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。

7、在电力晶闸管电路中，常用的过电流保护有   快速熔断器

；    电路串电抗器

； 过流时快速移相  ；和    直流快速开关

等几种。

8、晶闸管的换相重叠角与电路的  触发角α、变压器漏抗XB、平均电流Id、电源相电压U2   等参数有关。

2、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为   U2。三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为   U2

。（电源相电压为U2）

3、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用   大于60º小于120º的宽脉冲

触发；二是用   脉冲前沿相差60º的双窄脉冲

触发。

4、在同步电压为锯齿波的触发电路中，锯齿波底宽可达   240º   度；实际移相才能达   0º-180 º

度。

6、软开关电路种类很多，大致可分成  零电压

电路、零电流

电路两大类。

8、逆变器环流指的是只流经  两组反并联的逆变桥、而不流经   负载    的电流，环流可在电路中加  采用串联电抗器

来限制。

10、绝缘栅双极型晶体管是以  电力场效应晶体管栅极为栅极

作为栅极，以   以电力晶体管集电极和发射极

作为发射极与集电极复合而成。

1、晶闸管的图形符号是，三个电极分别是  阳极A、阴极K、和门极G，双向晶闸管的图形符号是，它的三个极分是  第一阳极T1、第二阳极T2、和 门极G。

4、从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为 控制角，用 α

表示。

5、同步电压为锯齿波的触发电路锯齿波底宽可达  240º  度；正弦波触发电路的理想移相范围可达

180º 度，实际移相范围只有 150º。

6、一般操作过电压都是瞬时引起的尖峰电压，经常使用的保护方法是 阻容保护

而对于能量较大的过电压，还需要设置非线性电阻保护，目前常用的方法有压敏电阻和  硒堆。

7、交流零触发开关电路就是利用    过零触发

方式来控制晶闸管导通与关断的。

四、问答分析题

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？

答：（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。

（2）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。、3、由下面单结晶体管的触发电路图画出各点波形。

答：

1、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件？

答：（1）直流侧必需外接与直流电流Id同方向的直流电源E，其数值要稍大于逆变器输出平均电压Ud，才能提供逆变能量。

（2）逆变器必需工作在β<90º（α>90º）区域，使Ud<

0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。

2、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求？

答：（1）触发信号应有足够的功率。

（2）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。

（3）触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。

2、PWM逆变电路的控制方法主要有哪几种？简述异步调制与同步调制各有哪些优点？

答：（1）PWM逆变电路的常用控制方法有两种，一是计算法；二是调制法。其中调制法又可分为两种，一是异步调制法；二是同步调制法。

（2）通常异步调制法是保持载波频率不变，信号频率根据需要而改变时，载波比是变化的。优点是：信号频率较低时载波比较大，一周期内脉冲数较多，输出较接近正弦波。

（3）同步调制时，保持载波比为常数，并在变频时使载波和信号波保持同步变化。优点是：信号波一周内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的，对称性好。

3、什么是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成的原因是什么

答：（1）逆变失败指的是：逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的器件末导通。从而使逆变桥进入整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。

（2）逆变失败后果是严重的，会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件。

（3）产生逆变失败的原因：一是逆变角太小；二是出现触发脉冲丢失；三是主电路器件损坏；四是电源缺相等。

2、根据对输出电压平均值进行控制的方法不同，直流斩波电路可有哪三种控制方式？并简述其控制原理。

答：（1）第一种调制方式为：保持开关周期不变，改变开关导通时间ton称为脉宽调制。简称“PWM”调制。

（2）第二种调制方式为：保持开关导通时间ton不变，改变开关周期，称为频率调制。简称为“PFM”调制。

（3）第三种调制方式为：同时改变周期T与导通时间ton。使占空比改变，称为混合调制。

3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？

答：电压型逆变器当交流侧为阻感性负载时，需要向电源反馈无功功率。直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂开关器件都反并联了反馈二极管。

1、对晶闸管的触发电路有哪些要求？

答：为了让晶闸管变流器准确无误地工作要求触发电路送出的触发信号应有足够大的电压和功率；门极正向偏压愈小愈好；触发脉冲的前沿要陡、宽度应满足要求；要能满足主电路移相范围的要求；触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压取得同步。

2、正确使用晶闸管应该注意哪些事项？

答：由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小的多，使用中除了要采取必要的过电流、过电压等保护措施外，在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的安全余量。另外，使用中的晶闸管时还应严格遵守规定要求。此外，还要定期对设备进行维护，如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情况。

3、晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用？

答：在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出，可降低脉冲电压，增大输出的触发电流，还可以使触发电路与主电路在电气上隔离，既安全又可防止干扰，而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配，达到同时触发多个晶闸管的目地。

6、晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常是用来作为“最后一道保护”用？

答：晶闸管的过电流保护常用快速熔断器保护；过电流继电器保护；限流与脉冲移相保护和直流快速开关过电流保护等措施进行。其中快速熔断器过电流保护通常是用来作为“最后一道保护”用的。

五、计算题

1、指出下图中①～⑦各保护元件及VD、Ld的名称和作用。

解：

①星形接法的硒堆过电压保护；

②三角形接法的阻容过电压保护；

③桥臂上的快速熔断器过电流保护；

④晶闸管的并联阻容过电压保护；

⑤桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护；

⑥直流侧的压敏电阻过电压保护；

⑦直流回路上过电流快速开关保护；

VD是电感性负载的续流二极管；

Ld是电动机回路的平波电抗器；

2、在下面两图中，一个工作在整流电动机状态，另一个工作在逆变发电机状态。

（1）、标出Ud、ED及id的方向。

（2）、说明E与Ud的大小关系。

（3）、当α与β的最小值均为30度时，控制角α的移向范围为多少？

2、解：

整流电动机状态：

电流方向从上到下，电压方向上正下负，反电势E方向上正下负，Ud大于E，控制角的移相范围0°~90°。

逆变发电机状态：

电流方向从上到下，电压Ud方向上负下正，发电机电势E方向上负下正，Ud小于E，控制角的移相范围90°~150°。

3.单相桥式全控整流电路，负载中，L值极大，当时，要求：

（1）作出、和的波形；

（2）求整流输出平均电压、平均电流，变压器二次电流有效值；

解：（1）作图。

（2）

当时，4.在图1所示的降压斩波电路中，已知，L值极大。（1）分析斩波电路的工作原理；（2）采用脉宽调制控制方式，当，时，计算输出电压平均值、输出电流平均值。

解：（1）参考书上简要说明。

（2）根据公式得

三、填空（每空1分,共30分）

1、请在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，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、它的额定电压为

800  伏、额定有效电流为  100   安。

6、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。

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）。

11、双向晶闸管的触发方式有：

I+

触发：第一阳极T1接

正

电压，第二阳极T2接  负

电压；门极G接   正   电压，T2接  负  电压。

I-

触发：第一阳极T1接   正   电压，第二阳极T2接  负   电压；门极G接

负  电压，T2接 正  电压。

Ⅲ+触发：第一阳极T1接  负  电压，第二阳极T2接 正

电压,门极G接  正   电压，T2接  负  压。

Ⅲ-触发：第一阳极T1接  负  电压，第二阳极T2接 正 电压；门极G接 负  电压，T2接 正  电压。

12、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。

13、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。

14、有一晶闸管的型号为KK200－9，请说明KK　快速晶闸管　　；

200表示表示　　　200A，9表示　　900V。

15、单结晶体管产生的触发脉冲是 尖脉冲 脉冲；主要用于驱动　小　功率的晶闸管；锯齿波同步触发电路产生的脉冲为强触发脉冲脉冲；可以触发 大 功率的晶闸管。

16、一个单相全控桥式整流电路，交流电压有效值为220V，流过晶闸管的电流有效值为15A，则这个电路中晶闸管的额定电压可选为　　；晶闸管的额定电流可选　为。

17、为了减小变流电路的开、关损耗，通常让元件工作在软开关状态，软开关电路种类很多，但归纳起来可分为零电压电路与零电流电路两大类。

18、对异步电动机实施变频调速控制，通常的控制方式有恒压频控制、差频率控制、量控制、接转矩控制等四种。

19、PWM逆变电路的控制方法有计算法、调制法、跟踪控制法

三种。其中调制法又可分为异步调控法、同步调控法两种。

20、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。

21、在单相交流调压电路中，负载为电阻性时移相范围是，负载是阻感性时移相范围是。

22、在电力晶闸管电路中，常用的过电压保护有 避雷器  ； 阻容吸收  ； 硒堆 ；    压敏电阻

和   整流式阻容吸收

等几种。

23、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

几种。

24、目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有

GTO、GTR、MOSFET、IGB

几种。

25、普通晶闸管的图形符号是，三个电极分别

是   阳极A，阴极K  和 门极G

晶闸管的导通条件是  阳极加正电压，阴极接负电压，门极接正向电压形成了足够门极电流时晶闸管导通   ；关断条件是

当晶闸管阳极电流小于维持电流IH时，导通的晶闸管关断

.。

26、可关断晶闸管的图形符号是；电力场效应晶体管的图形符号是

绝缘栅双极晶体管的图形符号是；电力晶体管的图形符号是；

27、绝缘栅双极型晶体管是以  电力场效应晶体管栅极

作为栅极，以  电力晶体管集电极和发射极   作为发射极与集电极复合而成。

28、在电力晶闸管电路中，常用的过电流保护有 快速熔断器

； 电路串电抗器；

过流时快速移相 ；和 直流快速开关

等几种。

29、晶闸管的换相重叠角与电路的 触发角α、变压器漏抗XB、平均电流Id、电源相电压U2

等到参数有关。

30、双向晶闸管的图形符号是，三个电极分别是

第一阳极T1，第二阳极T2 和 门极G

；双向晶闸管的的触发方式有

I+、I-、III+、III31、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为  U2

。三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为  U2。（电源相电压为U2）

32、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用 大于60º小于120º的宽脉冲   触发；二是用 脉冲前沿相差60º的双窄脉冲

触发。

33、在同步电压为锯齿波的触发电路中，锯齿波底宽可达  240º

度；实际移相

才能达  0º-180

º 度。

34、异步电动机变频调速时，对定子频率的控制方式 恒压频比控制、转差劲频率控、矢量控制、直接转矩控制。

35、软开关电路种类很多，大致可分成 零电压

电路、零电流

电路两大类。36、37、从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为  控制

角，用

a  表示。

38、一般操作引起的过电压都是瞬时尖峰电压，经常使用的保护方法是  阻容保护

而对于能量较大的过电压，还需要设置非线性电阻保护，目前常用的方法有  压敏电阻  和

硒堆。

39、交流零触发开关电路就是利用  过零触发 方式来控制晶闸管导通与关断的。

40、型号为KS100-8的元件表示

双向晶闸

管、它的额定电压为

800 伏、额定电流为  100

安。

41、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

和逆变桥必须工作在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。

42、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。

43、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。

44、给晶闸管阳极加上一定的 正向

电压；在门极加上 正向门极 电压，并形成足够的 门极触发  电流，晶闸管才能导通。

45、当负载为大电感负载，如不加续流二极管时，在电路中出现触发脉冲丢失时 单相桥式半控整流桥 与  三相桥式半控整流桥

电路会出现失控现象。

46、三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为 150

HZ；而三相全控桥整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为 300

HZ；这说明 三相桥式全控整流桥  电路的纹波系数比 三相半波可控流电路

电路要小。

47、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。

48、晶闸管在触发开通过程中，当阳极电流小于 掣住

电流之前，如去掉 触发

脉冲，晶闸管又会关断。

49、对三相桥式全控变流电路实施触发时，如采用单宽脉冲触发，单宽脉冲的宽度一般

取 90 度较合适；如采用双窄脉冲触发时，双窄脉冲的间隔应为 60

度。

50、三相半波可控整流电路电阻性负载时，电路的移相范围  0--150，三相全控桥电阻性负载时，电路的移相范围  0--120，三相半控桥电阻性负载时，电路的移相范围

0--180。

51、锯齿波触发电路的主要环节是由

同步环节、锯齿波形成、脉冲形成、整形放大、强触发及输出

环节组成。

52、逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为 电压

型逆变器和  电流

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

元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是  180

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

元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是

120

度。

53、SPWM脉宽调制型变频电路的基本原理是：对逆变电路中开关器件的通断进行有规律的调制，使输出端得到  等高不等宽

脉冲列来等效正弦波。

54、直流斩波电路在改变负载的直流电压时，常用的控制方式有 定频调宽控制、定宽调频控制、脉宽和频率同时控制

三种。

55、由波形系数可知，晶闸管在额定情况下的有效值电流为ITn等于 1.57

倍IT（AV），如果IT（AV）=100安培，则它允许的有效电流为  1.57 安培。通常在选择晶闸管时还要留出  1.5--2  倍的裕量。

56、晶闸管的维持电流IH是指在标准室温

温度条件下，门极断开时，晶闸管从较大通态电流下降到刚好能保持导通所必须的最小  阳极

电流。

57、带平衡电抗器的双反星形电路，变压器绕组同时有  两

相导电；晶闸管每隔  60

度换一次流，每只晶闸管导通 120

度，变压器同一铁心柱上的两个绕组同名端  相反，所以以两绕组的电流方向也  相反，因此变压器的铁心不会被  磁化。

58、三相桥式全控整流电路是由一组共

阴

极三只晶闸管和一组共 阳 极的三只晶闸管串联后构成的，晶闸管的换相是在同一组内的元件进行的。每隔  60°

换一次相，在电流连续时每只晶闸管导通 120

度。要使电路工作正常，必须任何时刻要有 两 只晶闸管同时导通，一个是共 阴  极的，另一个是共  阳

极的元件，且要求不是  在同一桥臂上的两个元件。

59、PWM逆变电路的控制方式有 正弦波、单项正弦波、双极性正弦波。

60、直流斩波电路按照输入电压与输出电压的高低变化来分类有   降压

斩波电路； 升压

斩波电路；  升降 斩波电路。

一、填空题：

1、电力电子技术的两个分支是电力电子器件制造技术和

变流技术。

2、举例说明一个电力电子技术的应用实例

变频器、调光台灯等。

3、电力电子承担电能的变换或控制任务，主要为①交流变直流（AC—DC）、②直流变交流（DC—AC）、③直流变直流（DC—DC）、④交流变交流（AC—AC）四种。

4、为了减小电力电子器件本身的损耗提高效率，电力电子器件一般都工作在开关状态，但是其自身的功率损耗（开通损耗、关断损耗）通常任远大于信息电子器件，在其工作是一般都需要安装

散热器。

5、电力电子技术的一个重要特征是为避免功率损耗过大，电力电子器件总是工作在开关状态，其损耗包括三个方面：通态损耗、断态损耗

和

开关损耗。

6、通常取晶闸管的断态重复峰值电压UDRM和反向重复峰值电压URRM中较

小

标值作为该器件的额电电压。选用时，额定电压要留有一定的裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2~3倍。

7、只有当阳极电流小于

维持

电流时，晶闸管才会由导通转为截止。导通：正向电压、触发电流

（移相触发方式）

8、半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路可能会出现

失控

现象，为了避免单相桥式半控整流电路的失控，可以在加入

续流二极管

来防止失控。

9、整流电路中，变压器的漏抗会产生换相重叠角，使整流输出的直流电压平均值

降低。

10、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。

☆从晶闸管导通到关断称为导通角。

☆单相全控带电阻性负载触发角为180度

☆三相全控带阻感性负载触发角为90度

11、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为

2√2U1

。（电源相电压为U1）

三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为  2.45U2

。（电源相电压为U2）

为了保证三相桥式可控整流电路的可靠换相，一般采用

双窄脉冲

或者宽脉冲触发。

12、四种换流方式分别为

器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流。

13、强迫换流需要设置附加的换流电路，给与欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流而关断。

14、直流—直流变流电路，包括

直接直流变流电路

电路和

间接直流变流电路

。（是否有交流环节）

15、直流斩波电路只能实现直流

电压大小

或者极性反转的作用。

☆6种斩波电路：电压大小变换：降压斩波电路（buck变换器)、升压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路

升压斩波电路输出电压的计算公式

U=E

β=1-

ɑ。

降压斩波电路输出电压计算公式：

U=ɑE

ɑ=占空比，E=电源电压

☆直流斩波电路的三种控制方式是PWM、频率调制型、混合型。

16、交流电力控制电路包括

交流调压电路，即在没半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调节输出电压有效值的电路，调功电路

即以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断，改变通态周期数和断态周期数的比，调节输出功率平均值的电路，交流电力电子开关

即控制串入电路中晶闸管根据需要接通或断开的电路。

17、普通晶闸管（用正弦半波电流平均值定义）与双向晶闸管的额定电流定义不一样，双向晶闸管的额定电流是用电流有效值来表示的。（双向晶闸管工作在交流电路中，正反向电流都可以流过）

18、斩控式交流调压电路

交流调压电路一般采用全控型器件,使电路的功率因数接近1。

19、PWM控制技术的理论基础是

(面积等效原理)冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同

20、PWM调制中常用的计算法有

特定谐波消去法。

.21、PWM逆变电路的控制方法有

计算法、调制法

和

规则采样法

三种。

其中调制法又可以分为

同步调制

和

异步调制

两种.（同步调制：载波比相等）

22、直流斩波电路的三种控制方式是PWM、频率调制型、混合型。

23、在调制信号上叠加

直流分量（三次谐波）

可以提高直流电压利用率。

☆改变调制信号的频率就可以改变输出直流信号的频率

☆改变调制比可以改变输出电压有效值

电力电子器件串联必须考虑静态和动态

均压

（每个器件并联一个电阻）。

☆

静态均压：每个器件并联电阻

☆动态均压：每个器件串联电容

☆并联时要考虑均流

方法：一般是串联电感

24、电力电子器件的驱动电路的目的是给器件施加

开通、关断的信号，提供控制电路与主电路之间的电气隔离

。（光隔离（光耦）、磁隔离（变压器）等等）

25、电力MOSFET和IGBT由于具有正温度系数，所以在并联使用时能够实现

均流。

26、晶闸管额定电流为100A，通过半波交流电时，电流的波形系数为Kf=1.57，电流的有效值计算为，则通过电流最大值为

314

A。

27、单相交流调压电阻性负载电路的移相范围在  0度～ 180度

内，在阻感性负载时移相范围在 功率因素角

～

180度

内。

28、交流调压电路和交流调功电路异同点：

电路结构相同，控制方式不同，（交流调压电路采用移相触发对一个周期内导通角控制，调功电路对导通周波数与阻断周波数的比值进行控制）。

29、电压型逆变电路中的反馈二极管的作用是

给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道。

30、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一相上下两个桥臂

元件之间进行；而120º导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在上桥臂或者下桥臂组内

上的元件之间进行的。

31、在SCR(Silicon

Controlled

Rectifier)、GTO(Gate

Turn-Off

Thyristor)、GTR(Giant

Transistor)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor

Field-Effect

Transistor)、IGBT(Insulated

Gate

Bipolar

Transistor)中半控型器件有

SCR，全控型器件有

GTO、GTR、MOSFET、IGBT，电流驱动器件有

SCR、GTO、GTR。

32、单相桥式可控整流电路带电阻性负载，在控制角为a时，其输出的直流电压为

33、带平衡电抗器的双反星型可控整流电路中平衡电抗器的作用是

使两组三相半波整流电路能够同时导电。

34、有源逆变最小逆变角bbmin=d

+g

+

q′，其每个参数的意义是

dd：晶闸管关断时间，gg

：换相重叠角，q′：安全裕量角。

35、单相电压型桥式逆变电路输出给负载的电压波形是方波，电流波形是

近似正弦波。

36、三相电流型桥式逆变电路的换流一般为同一组桥臂组内换流，称为

横向换流。

37、交交变频是一种直接变频，其输出的电压是由多段电网电压拼接而成，决定了其输出频率不高，当采用50Hz工频电压，三相六脉波桥式逆变电路，其输出的上限频率一般不超过

20Hz。

38、晶闸管串联使用的动态均压方法是

电阻电容串联后并联到晶闸管两端。

二、简答题：

1、晶闸管的触发电路有哪些要求？

1触发电路发U的触发信号应具有足够大的功率

2不该触发时，触发电路因漏电流产生的漏电压应小于控制极不触发电压UGT

3触发脉冲信号应有足够的宽度，4触发脉冲前沿要陡

5触发脉冲应与主回路同步，且有足够的移相范围。

导通：正向电压、触发电流

半控：晶闸管

全控：门极可关断晶、电力晶体管、电力场效应管，IGBT

电流控门极可关断晶、电力晶体管、电压控

电力场效应管，IGBT

半控型器件有

SCR（晶闸管），全控型器件有

GTO、GTR、MOSFET、IGBT

电流驱动器件有

SCR、GTO、GTR

电压型驱动器件：MOSFET、IGBT

☆半控器件：大电压大电流，即大功率场合☆全控器件：中小功率

2、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？

具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路中，因为变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题

（变压器变流时双向流动的就没有磁化

存在磁化的：单相半波整流、三相半波整流）

3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？

在电压型逆变电路中,当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起

缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压和电流的极性相同时,电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时,由反馈二极管提供电流通道。

在电流型逆变电路中,直流电流极性是一定的,无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时,电流并不反向,依然经电路中的可控开关器件流通,因此不需要并联反馈二极管。

电压型有电容器（电源侧），电流型一般串联大电感

4、绘制直流升压斩波电路原理图。

直流降压斩波电路：

升降压：

5、电压型逆变电路的特点。

（1）直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动；

(2)输出电压为矩形波（电流为正弦波），输出电流因负载阻抗不同而不同；

(3)阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。

电流型压型逆变电路的特点

②

流侧串联有大电感，②交流侧输出电流为矩形波（电压为正弦波），并且与负载阻抗角无关。

③

不必给开关器件反并联二极管

6、什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？

（频率高异步调制，频率低同步调制）

分段调制优点：1载波频率不会太高

2开关损耗不会太大

3载波频率在低频时不会太低

波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。在异步调制方式中，通常保持载波频率fc固定不变，因而当信号波频率fr变化时，载波比N是变化的。

异步调制的主要特点是：在信号波的半个周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。这样，当信号波频率较低时，载波比N较大，一周期内的脉冲数较多，正负半周期脉冲不对称和半周期内前后1/4周期脉冲不对称产生的不利影响都较小，PWM波形接近正弦波。而当信号波频率增高时，载波比N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大，有时信号波的微小变化还会产生PWM脉冲的跳动。这就使得输出PWM波和正弦波的差异变大。对于三相PWM型逆变电路来说，三相输出的对称性也变差。

载波比N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。同步调制方式中，信号波频率变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。当逆变电路输出频率很低时，同步调制时的载波频率fc也很低。fc过低时由调制带来的谐小组不易滤除。当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声。当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的载波频率fc会过高。使开关器件难以承受。此外，同步调制方式比异步调制方式复杂一些。

分段同步高调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围

(1)

简述PWM调制方式的同步调制和异步调制的定义及特点。

答：

载波频率fc与调制信号频率fr之比，N=

fc

/

fr，根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式分为异步调制和同步调制。

异步调制：通常保持fc固定不变，当fr变化时，载波比N是变化的。在信号波的半周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。当fr较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利影响都较小。当fr增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大。

同步调制：fr变化时N不变，信号波一周期内输出脉冲数固定。三相电路中公用一个三角波载波，且取N为3的整数倍，使三相输出对称；为使一相的PWM波正负半周镜对称，N应取奇数。fr很低时，fc也很低，由调制带来的谐波不易滤除。fr很高时，fc会过高，使开关器件难以承受。

1.如下图所示（L和R串联后作为负载），说明晶闸管导通的条件是什么？关断时和导通后晶闸管的端电压、流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定?

答：晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。导通后的晶闸管管压降很小。

晶闸管的关断时其两端电压大小由电源电压UA决定，电流近似为零。

导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压UA决定。

2.缓冲电路的作用是什么？关断缓冲与开通缓冲在电路形式上有何区别，各自的功能是什么？

答：缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内因过电压du/dt或者过电流di/dt,减少器件的开关损耗。缓冲电路分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路是对du/dt抑制的电路，用于抑制器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。开通缓冲电路是对di/dt抑制的电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。

3.变压器漏抗对整流电路有什么影响?

答：出现换相重叠角，整流输出电压平均值Ud降低；整流电路的工作状态增多；晶闸管的di/dt减小，有利于晶闸管的安全导通。有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/di，可能使晶闸管误导通，为此，必须加吸收电路。换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。

4.在三相桥式整流电路中，为什么三相电压的六个交点就是对应桥臂的自然换流（相）点？（请以a、b两相电压正半周交点为例，说明自然换向原理）

答：三相桥式整流电路中，每只二级管承受的是相邻二相的线电压，承受正向电压时导通，反向电压时截止。三相电压的六个交点是其各线电压的过零点，是二级管承受正反向电压的分界点，所以，是对应桥臂的自然换流点。

5.试述斩波电路时间比控制方式中的三种控制模式？

答：斩波电路时间比控制方式中的三种控制模式为：

（1）定频调宽控制模式

定频就是指开关元件的开、关频率固定不变，也就是开、关周期T固定不变，调宽是指通过改变斩波电路的开关元件导通的时间Ton来改变导通比Kt值，从而改变输出电压的平均值。

（2）定宽调频控制模式

定宽就是斩波电路的开关元件的导通时间Ton固定不变，调频是指用改变开关元件的开关周期T来改变导通比Kt。

（3）调频调宽混合控制模式

这种方式是前两种控制方式的综合，是指在控制驱动的过程中，即改变开关周期T，又改变斩波电路导通时间Ton的控制方式。通常用于需要大幅度改变输出电压数值的场合.6.SPWM调制方式是怎样实现变压功能的？又是怎样实现变频功能的？

答：改变调制比M可以改变输出电压uO基波的幅值，所以，SPWM调制是通过改变调制波ur的幅值实现变压功能的。

改变正弦调制波的频率时，可以改变输出电压u0的基波频率，所以，SPWM调制是通过改变调制波ur的频率实现变频功能的。

(2)

晶闸管的主要动静态性能参数是哪些？晶闸管触发导通后，触发脉冲结束时它又关断的原因是什么？

答：

静态性能指标：

电压定额：断态重复峰值电压、反向重复峰值电压、通态电压。

电流定额：通态平均电流、维持电流、擎住电流、浪涌电流。

动态参数：

开通时间、关断时间、断态电压临界上升率、通态电流临界上升率。

晶闸管触发导通后，触发脉冲结束时它又关断的原因是：a：刚刚导通后电流小于擎住电流，脉冲撤除后晶闸管关断；b：完全导通后，由于电路电流小于维持电流，晶闸管关断。

(3)

变压器漏感对整流电路的影响是什么？

答：

a：出现换相重叠角γ,整流输出电压平均值Ud降低。

b：整流电路的工作状态增多。

c：晶体管的di/dt减小,有利于晶闸管的安全开通。

d：换相时晶闸管电压出现缺口,产生正的du/dt,可能使晶闸管误导通,为此必须加吸收电路。

.e：换相使电网电压出现缺口,成为干扰源。

(4)

什么是逆变失败，逆变失败的原因是什么？

答：

逆变失败指的是：逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的器件末导通。从而使逆变桥进入整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。逆变失败会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件。

产生逆变失败的原因：（1）触发电路工作不可靠，造成脉冲丢失、脉冲延迟等。（2）晶闸管发生故障，失去正常通断能力。（3）交流电源发生异常现象，如断电、缺相、或电压过低。（4）换相的裕量角不足，晶闸管不能可靠关断。

(5)

说明下图单相半桥电压逆变电路中二极管VD1和VD2的作用。

答：

VD1或VD2通时，io和uo反向，电感中贮能向直流侧反馈，VD1、VD2称为反馈二极管,还使io连续，又称续流二极管。

三、分析计算题：

1、在下图中，E=50V,R=0.5Ω，L=0.5H，晶闸管擎住电流为15mA,要使晶闸管导通，门极触发电流脉冲宽度至少应为多少？

解：晶闸管导通后，主回路电压方程为

主电路电流按下式由零上升

晶闸管要维持导通，id必须上升达到擎住电流值以上，在此期间，门极脉冲应继续维持，将Id=15mA代入，得

取，t≥150μs。

所以，门极触发电流脉冲宽度至少应大于150μs。

2、三相桥式整流电路，U2=100V，带电阻电感负载R=50Ω，L值极大，当α=60度时，计算Ud,Id,IdT和Ivt。

☆单相桥式全控整流：

☆

☆

☆

☆

某一电热装置（电阻性负载），要求直流平均电压为75V，电流为20A，采用单相半波可控整流电路直接从220V交流电网供电。计算晶闸管的控制角α、导通角θ、负载电流有效值，解：(1)整流输出平均电压

Ｕd==

=

cosα=

则　　　控制角α≈60°

导通角θ=π-α=120°

(2).负载电流平均值

Id==20(A)

则

R＝Ud／Id＝75／20=3.75Ω

负载电流有效值I，即为晶闸管电流有效值IV1，所以

I=IV1==＝37.6(A)

分析下图示升压斩波电路原理并计算，已知E=50V，负载电阻R=20Ω，L值和C值极大，采用脉宽调制控制方式，当T=40µs，ton=25µs时，计算输出电压平均值U0，输出电流平均值I0。

解：

开关元件导通（模式1）时，电感L储能，负载R上的电压uo和电流io由电容器C上的电压uc提供。

开关元件关断（模式2）时，直流电源Ud和电感L储能向负载R和电容器C提供能量，电容器C充电。

因此，可达到输出平均直流电压高于电源输入的直流电压。输出电压平均值Uo为

其中，Ton为导通时间，T为开关周期，Kt为导通比。

设流过晶闸管的周期电流波形如下图所示，其最大值均为Im，当采用额定电流为200A的晶闸管，当不考虑安全余量时，所能送出的平均电流为多少?相应的电流最大值是多少？(7分)。

(在环境温度为40℃和规定的散热冷却条件下，晶闸管在电阻性负载的单相、工频正弦半波导电、结温稳定在额定值125℃时，所对应的通态平均电流值定义为晶闸管的额定电流。

因此当晶闸管的额定电流为200A时，其允许通过的电流有效值为314A。)

解：电流平均值:

Idb=

电流有效值Ia==

200A的晶闸管允许通过电流的有效值为314A，因此相应的电流最大值为314*A，所能送出的平均电流IDb=314/

=181A。

三相全控桥整流电路，带阻感负载，U2＝100V，R＝10W，wL>>R

R，求当a＝30oo时，输出电压平均值Ud，输出电流平均值Id，变压器二次侧电流有效值I2。

（8分）

解：

整流变压器二次侧电流为正负半周各宽120°、前沿相差180°的矩形波，其有效值为：