2018年7月电力电子技术复习范围

第一篇：2018年7月电力电子技术复习范围

选10 20分

一．1．电力电子技术通常可分为 电力电子器件制造 技术和 变流 技术两个分支。2．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 矩形波。3．PWM逆变电路的控制方法有 计算法 和 调制法 两种。其中调制法又可以分为 异步调制 和 同步调制 两种。

4．为减少自身损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在 开关 状态，当器件的工作频率较高时，开关 损耗会成为主要的损耗。

5．单相桥式全控整流电路，在交流电源一个周期里，输出电压脉动 2 次。6．在PWM控制电路中，载波频率与调制信号频率之比称为 载波比，当它为常数时的调制方式称为 同步 调制。

7．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。8．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。9．具有自关断能力的电力半导体器件称为

全控型器件。

10．晶闸管的伏安特性指的是

阳极电压

和

阳极电流的关系。11．改变频率的电路称为 变频 电路，变频电路可以分为 交交变频 电路和 交直交变 电路两种类型，前者又称为直接变频电路，后者又称为间接变频 12．三相桥式全控整流电路中带大电感负载，控制角α的范围是 0°到90°。13．直流斩波电路是一种 DC/DC 变换电路。

14．在单相半控桥式带电感性负载电路中，在负载两端并联一个续流二极管的作用是 防止失控现象产生。

15．三相全控桥式整流电路带电阻负载，当触发角α=0°时，输出的负载电压平均值为 2.34U2。

16.单相桥式全控整流电路电阻性负载的移相范围为___0°~180°_____，三相桥式全控整流电路电阻性负载的移相范围为_____0°~120°_______.17．对于单相全波电路，当控制角0<α<90°时，电路工作在_____整流_______状态，当控制角90°<α<180°时，电路工作在_____逆变_______状态。

18三相桥式全控整流电路的触发方式有_双脉冲_触发和_宽脉冲_触发两种，常用的是______双脉冲______触发。

19.单相桥式全控整流电路，控制角α为_____180°______时，输出电压为0。

20.当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在 _______反向关断 ___状态。

21.电阻性负载三相半波可控整流电路，相电压的有效值为U2，当控制角α≤30゜时，整流输出电压平均值等于_____1.17U2COSα______。

22.电流型三相桥式逆变电路，120度导通型，在任一时刻开关管导通的个数是不同相的上下桥臂各_____1______只。简答

8选5(30分)1.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？ 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而对电流型逆变器来说，当交流侧为阻感负载时，也需要提供无功能量反馈，但直流电感起缓冲无功能量的作用，因反馈无功能量时，直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变器那样要给开关器件反并联二极管。

2．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？ 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：

1)GTO 在设计时2 a 较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO 关断； 2)GTO 导通时的1 a + 2 a 更接近于1，普通晶闸管1 a + 2 a 3＞1.05，而GTO 则为1 a + 2 a ≈1.05，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．试分析IGBT和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在背面多了一个P型层，IGBT开关速度高，开关消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。4．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？

特点：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。不足：接线复杂，受电网频率和交流电路脉波数的限制，输出频率较低频谱复杂。用途500KW或1000KW以下的大功率，低转速的交流调速电路，如，鼓风机。5．什么是逆变失败？逆变失败有什么后果？形成的原因是什么？

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。

6．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？ 最高输出频率是电网频率的1/2～1/3，制约输出频率提高的因素是:电 压波形的畸变以及由此产生的电流波形的畸变、转矩脉动、电流死区和电 流断续。

7.单极性和双极性PWM调制有什么区别?在三相桥式PWM逆变电路中,输出相电压和线电压SPWM波形各有哪几种电平?

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。

8.什么是异步调制?什么是同步调制?什么是分段同步调制,有什么优点? 异步调制:载波信号和调制信号不同步.同步调制:载波比m等于常数,并在变化时使载波信号和调制信号同步.分段异步调制: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.优点:在高频段采用较低的载波比,时载波比不至过高广可限制在功率器件允许的范围内.而低频段采用载波比率不至过低而对负载产生不利影响.三30分．

***1．单相桥式半控整流电路，反电动势阻感负载，U2=110V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势E=60V，当α＝60°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。

（3）考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

(2)Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×110×cos60°＝49.5（V）

Id＝Ud /R＝85.74/2＝24.75（A）

I2＝Id ＝24.75（A）

***2．单相桥式全控整流电路，U2=110V，负载中R=5Ω，L值极大，反电势E=70V，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，变压器二次侧电流有效值I2。（3）考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压。

(2)Ud＝0.9 U2 cosa＝0.9×110×cos30°＝85.74(A)Id ＝(Ud－E)/R＝(85.74－70)/5＝3.1(A)I2＝Id＝3.1(A)（3）晶闸管峰值为根号二U2=155.6，考虑2倍安全裕量，得Ue=311.1V 3．图示电路中，E=200V，Em=36V，T=100μs，ton = 20μs，R=0.5Ω，L值极大，回答和计算如下问题 改数P138 2和5题的图 根据图上元件位置判断升降压 1）占空比α为多少？输出电压Uo为多少？（理想状态下）2）求输出电流平均值Io。解：（1）Uo=ton *E

///4．三相半波可控整流电路，U2=100V,带电阻电感负载，R =20，L值极大，计算： α=30º时输出电压Ud及电流Id、IdVT和IVT的值。Ud、Id、IdVT和IVT分别如下

Ud＝1.17U2cos＝1.17×100×cos30°＝101.3（V）

Id＝Ud∕R＝101.3∕20＝5.1（A）

IdVT＝Id∕3＝5.1∕3＝1.69（A）

IVT＝Id∕根号3＝2.9（A）

///5．三相桥式全控整流电路，U2=100V,带电阻电感负载，R =5，L值极大，计算： α=60º时输出电压Ud及电流Id、IdVT和IVT的值。解：（1）Ud、Id、IdvT和IVT分别如下

Ud＝＝2.34×100×cos60°＝117（V）/T =20*200

/100=40（V）

（2）Io=Uo-Em

/R=40-36=4（A）

Id＝Ud∕R＝117∕5＝23.4（A）IDVT＝Id∕3＝23.4∕3＝7.8（A）

IVT＝Id∕3＝23.4∕3＝13.51（A）

丑呦

第二篇：电力法律法规复习范围

《电力法律法规》考试老师不提供题库，题型有两道案例分析题和两道简答题，没有选择判断题。考试范围在老师上课讲的高压侵权ppt内，请大家仔细阅读老师的ppt，重点是老师上课讲过的内容。下面是老师口述的四个问题，仅供参考。

1、法律、法规和规章

法律

1、中华人民共和国民法通则

2、中华人民共和国电力法

3、中华人民共和国侵权法

法规

4、电力设施保护条例

高院

5、关于审理人身损害赔偿案件适用法律若干问题的解释

6、关于审理触电人身损害赔偿案件若干问题解释

规章

7、供用电营业规则

8、电力设施保护条例实施细则

2、高压侵权的构成（1）损害后果

损害，是指侵权行为给受害人造成的不利后果。包括人身损害也包括财产损害。

（2）高压作业

“高压”包括１千伏及以上电压等级的高压电。

①因为电必须有一定的载体才能存在，高电压对周围环境的危害是以电的载体衡量的。②高电压的载体应当包括高电压变压器、高电压电力线路、高电压电力设备等。

③高压作业表现为高电压变压器、高电压电力线路、高电压电力设备等的运行以及相对应的 高度危险活动区域或者高度危险物存放区域责任。

（3）因果关系

高压作业与损害后果(包括某些严重危险)之间须有因果关系，才构成危险活动致害的侵权责任。这种因果关系，应由受害人证明。

3、构成高压伤害免责条件

【高院】[2001]3号第三条 因高压电造成他人人身损害有下列情形之一的，电力设施产权人不承担民事责任：

（1）不可抗力；

（2）受害人以触电方式自杀、自伤；

（3）受害人盗窃电能，盗窃、破坏电力设施或者因其他犯罪行为而引起触电事故；

（4）受害人在电力设施保护区从事法律、行政法规所禁止的行为。

4、针对电力系统高压侵权问题，提出自己的看法和意见。

第三篇：《电力电子技术》学习

《电力电子技术》学习总结

班 级：2015级电气工程及其自动化3班

姓 名：陈怀琪 学 号：*** 指导老师：刘康

2017年12月

一、学习内容：

通过一学期的学习，在刘康老师的细心指导下，明白电力电子技术这门课程大体是以电路和控制理论对电能进行变换和控制的技术，在电力电子领域的地位是十分重要。重点可看作电力的一个变换，交流—直流（整流）、直流—交流（逆变）、交流--交流（交流调压、交流变频）、直流—直流（直流斩波）。通过第一章对之前学过的知识进行一个梳理，为后面的章节作下铺垫，在第二章主要向我们介绍常用电力电子器件的基本结构、工作原理和特性、主要技术参数与选用，介绍是从应用的角度出发，并对各种器件驱动和保护及串并联做了简单介绍。其中刘康老师具体向我们介绍电力二极管主要类型，分别有普通二极管，快恢复二极管、肖特基二极管，晶闸管的静态、动态特性，重点是懂得分辨和了解GTO、GTR（电力晶体管）、MOSFET（电力场效应晶体管）、IGBT的优缺点及应用场合。

在第三章中，其实是本人觉得既是重点也是难点的一章，重点讨论了单相和三相整流电路的几种主要形式，它们是：单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、单相全波可控整流电路、单相桥式半控整流电路、三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路和三相桥式半控整流电路。内容看似很多，其实像刘康老师说得要举一反三，单相半波可控整流电路具体可分为阻性负载、感性负载，并且在理解的基础上能够画出相对应的工作波形，本章还分析了晶闸管整流装置在不同工作状态下电动机的机械特性及简单介绍谐波抑制和PWM整流技术。第四章向我们介绍直流斩波电路有多种拓扑结构，通常根据输入输出是否隔离分为非隔离型斩波电路和隔离型斩波电路，根据电路形式不同，非隔离型斩波电路可分为降压型斩波电路、升压型斩波电路、升降压型斩波电路、Cuk斩波电路等，学习了他们的工作原理，其主要通过控制触发角占空比间接控制升降压。在第五章学习了交流—交流变换电路，包括交流调压、交流电子开关、交流调功和交—交变频电路。单相交流调压电路通过改变晶闸管的触发延迟角a就可方便地实现对交流输出电压的调节。单相斩波调压电路一般采用全控型器件做交流开关，控制开关的导通时间，从而调节电路输出电压大小。第六章则是学习常用的换流方式，包括全控型器件的控制极关断方式的电网换流、负载换流和强迫换流三种方式，向我们介绍了目前应用最多的PWM逆变电路，及其控制方法。

二、学习收获：

总得下来，要想学会、学号电力电子技术这门课程，必须要学会对图形的分析，和对各种电路波形的分析，在这个过程中，锻炼自己对于电路图形、波形的逻辑性表达能力，在分析电路波形的过程中，要懂得分为细的阶段去分析，而不是一味地看图，明白纵横坐标的物理意义，各个阶段的各个元器件开关是怎么去动作，最重要的是电力变换的过程，明白其变换过程既可分析出各阶段的物理意义及量的关系，再到最后对图形的数学上的运算，有平均值、有效值、周期、峰值等的整定计算。更是要对各个元器件的工作原理、工作特性、优缺点以及其应用场合了解，这样在对图形分析，在对一个项目选用器件型号的时候不会忙手忙脚。

三、学习心得体会：

学完这门课程，明白电力电子技术在整个电子行业的地位重要性，在对电力电子器件分析的过程中，数学模型及图像是必不可少的工具，通过课程安排的实验课，将理论联系至实际，加深我对电力变换过程的理解，恍然明白其应用在我们生活中随处可见，小到我们可见的电动车，大到高楼大厦的电梯，几乎无处不在，可见这门课在电气工程是必修的一门，同时让我产生困惑的一门课，经常混淆单相半波可控整流电路及单相桥式半控整流等电路的电路结构与原理，相对应的图形分析也是需要常常去复习，我认为如果自己能够根据课本内容亲身动手做个小项目，关于可控整流及有源逆变电路这章重难点内容，一定可以很好地掌握，并在以后工作有这方面需求时能够得心应手，在此最后也非常感谢刘康老师对我们班级的细心指导，也在讲课的过程中慢慢可以跟得上老师的节奏，希望能在期末不负老师所望取得好成绩！

第四篇：电力电子技术总结

电力电子技术总结

1晶闸管是三端器件，三个引出电极分别是阳极，门极和阴极。2单向半波可控整流电路中，控制角α最大移相范围是0~180°

3单相半波可控整流电路中，从晶闸管开始导通到关断之间的角度是导通角 4在电感性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大正向电压为√6U2 5在输入相同幅度的交流电压和相同控制角的条件下，三相可控整流电路与单相可控整流电路比较，三相可控可获得较高的输出电压

6直流斩波电路是将交流电能转化为直流电能的电路

7逆变器分为有源逆变器和无源逆变器8大型同步发电机励磁系统处于灭磁运行时，三相全控桥式变流器工作于有源逆变

9斩波器的时间比控制方式分为点宽调频，定频调宽，调宽调频三种 10 DC/DC变换的两种主要形式为斩波电路控制型和直交直电路 11在三相全控桥式变流电路中，控制角和逆变角的关系为α+β=π

12三相桥式可控整流电路中，整流二极管在每个输入电压基波周期内环流次数为6次 13在三相全控桥式整流逆变电路中，直流侧输出电压Ud=-2.34U2cosβ 14在大多数工程应用中，一般取最小逆变角β的范围是β=30° 15在桥式全控有源逆变电路中，理论上你逆变角β的范围是0~30° 16单相桥式整流电路能否用于有源逆变电路中 是

17改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变输出电压的幅值 电流型逆变器中间直流环节贮能元件是大电感

19三相半波可控整流电路能否用于有源逆变电路中？ 能

20在三相全控整流电路中交流非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有星型和三角形 21抑制过电压的方法之一是用储能元件吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗 22为了利用功率晶闸管的关断，驱动电流后延应是一个负脉冲 180°导电型电压源型三相桥式逆变电路，其换相是在同一桥臂的上下两个开关元件之间进行

24改变SPWM逆变器的调制波频率，可以改变输出电压的基波频率。

25恒流驱动电路中抗饱和电路的主要作用是减小器件的存储时间，从而加快关断时间。26在三相全控桥式整流电路单脉冲触发方式中，要求脉冲宽度大于60° 27整流电路的总的功率因数P/S 28 PWM跟踪控制法的常用的有滞环比较方式和三角波比较方式

29单相PWM控制整流电路中，电源IsY与Us完全相位时，该电路工作在整流状态 30 PWM控制电路中载波比为载波频率与调制信号之比 Fc/Fr 31电力电子就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。分为电力电子器件制造技术和变流技术

32电力电子系统由主电路，控制电路，检测电路，驱动电路和保护电路组成。33整流电路：将交流电能变成直流电能供给直流用电设备的变流装置。34逆变电路定义：把直流电逆变为交流电的电路

35有源逆变电路：将交流侧和电网连接时的逆变电路，实质是整流电路形式。36无源逆变电路：将交流侧不与电网连接，而直接接到负载的电路。逆变电路分类：为电压型逆变电路（直流侧为电压源）和电源型逆变电路（直流侧为电流源）38 PWM控制定义：脉冲宽度控制技术39 SPWM波形：PWM波形脉冲宽度按正弦规律变化，与正弦波等效时。40异步调制：载波信号和调制信号不保持同步的调制方式，即N值不断变化。

41控制方式：保持载波频率Fc固定不变，这样当调制信号频率Fr变化时，载波比N试变化的

42同步调制：在逆变器输出变频工作时，使载波与调制信号波保持同步的调制方式，即改变调制信号波频率的同时成正比的改变载波频率，保持载波比N等于常数。

43分段同步调制：把逆变电路的输出频率范围划分成若干个频段，每个频段内保持载波比N为恒定，不同频段内的载波比不同。

第五篇：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）