电力电子技术习题参答案.docx

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1、电力电子技术习题参考答案第一章1、答：晶闸管导通条件:1）晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电床：2）晶闸管门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流.晶闸管导通后，门极就失去控制作用，欲使之关断，只需将流过晶闸管的电流减小到其维持电流以卜.，可采用阳极电压反向、减小阳极电压或增大回路阻抗。2,（八）不合理（b）不合理（C）合理3、答：GTR的主要参数：（1）最高工作电压：（2）集电极最大电流：（3）集电极最大耗散功率.GTR对触发电路有如下要求：（1）提供确保GTR开通与管断所需要的正、反向基极电流；（2）主电路与控制电路之间必须进行电的隔离；（3）有定的抗干扰和保护能力。4、不可以。5、

2、答：因为GTo与普通品闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：（I）GTO设计时5较大，这样晶体管也控制灵缺,易丁关断；（2）GTO导通时的接近I,即近于临界导通状态，这是门极控制关断的关键条件：（3）多元集成结构使每个GTO元阴极面积很小，门极和阴极之间的距离大为缩短，使得巴极区电阻很小，从而使门极抽出较大的电潦成为可能。晶闸管导通时+比1大得多，处于深度饱和状态，故不能用负门极信号使之关断。6、答：（I）能向电力场效应晶体管提供足够的栅极电压，确保器件可靠地导通和关断：（2）减小驱动电路的输出电阻，以提高器件的开关速度；（3）主电路与控制电路要有电隔离：（4）具有较强的抗干扰和保护能力：保护主

3、要有：过电压保护、过电流保护以及静电保护。7、答：缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/di、过电流和didt.减小器件的开关损耗。GTO、GTR、IGBT的缓冲电路通常均由电阻、电容、电感及二极管组成；IGBT的主要参数与GTR的主要参数定义方法基本相同，其缓冲电路保护也采取类似方法：GTO使用时必须接缓冲电路，其缓冲电路除具有保护作用外，对于可舞开通和关断也具有重要意义。第二章1、UR=500(V);tavf20（八）;S2=169()(VA)2、(I)Ud=MO(V),(2)U=169(V),Ijvd=I0.56（八）_Id=35（八）,KP3O-7(KP3O-8);Ill

4、=42.25（八）,1.ivt=15.84（八）Iv=25.87（八）Ivd=21.13（八）3、ttt5,Ud=182(V),Id=18.2（八）.Idv=6.07（八）lv=IO.5l（八）6、(1)U2=94(V),(2)KP5()-5。7,Ud=4.5(V),R,=0.03,=15.95。8、Up=8.7(V)。9,(I)通过调整RUQ可调节脉冲宽度：(2)调节负偏移电压Up：(3)调整RP?的组阻值：(4)改变控制电压UCIX.Y点相连接产生双窄脉冲；封锁信号端是对触发脉冲进行封锁，接入封锁信号端时V7、VX不会导通，无触发脓冲输出:使Ua=0,调节负偏移电压Up,当=90时，电机为

5、停机状态。-5.第二早I、答：利用变流装置将直流电转变为交流电的过程就叫逆变：逆变是联流的逆向过程.2,答：有源逆变是把变流罂的交流侧接到交流电源上，把直流电逆变成同频率的交流电返送到电网：无源逆变是把直流电逆变成某频率或可调频率的交流电直接供给负载.3、答：换流方式有四种：器件换流：利用全控型器件的自美断能力进行换流,换流控制简单.广泛用于逆变电路中。电网换流：由电网提供换流电压，把负的电网电压加在欲换流的器件上即可，仅适用于交流电网供电的电路。负载换流：由负载提供换流电抵，当负载为电容性负载即负载电流超前十电压时可实现负载换流，适用缴率变化不大的场所。强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的

6、器件强迫施加反向电压，换流可使输出频率不受电源频率的限制，需附加庞大的换相电路,4、答：直流侧是电压源的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。电压型逆边电路的主要特点：I）、直流侧为电压源，或并联有大电容：2）、交流测输出电压波形为矩形波，电潦波形接近三角波或正弦波：3）、逆变桥各酋都反并联J反馈二极管.电潦型逆边电路的主要特点：I）直流Wf串联有大电感：2）、交流供IJ输出电流波形为矩形波，电压波形接近正弦波：3）、逆变桥各将不并联反馈二极管。5、答：在电压型逆变电路中，当交流（W为阻感负我时需要提供无功率，直流他电容起缓冲无功能量的作用，为了给交流侧向直流

7、侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各我都并联了反馈二极管。在电流型逆变电路中，直潦电流极性是一定的，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，依然经电路中的开关器件流通，因此不需要并联二极管。6、相电压基波幅值:UANIm=63.66（V）；线电压基波幅值：UABIm=I10.27（V）,7、答:假设在t时刻触发VT2、VT3使其导通,负载电JKUO通过VT2、VT3施加到VTl,VT4上，使其承受反向电压关断，电流从VTkVT4向VT2、VT3转移，触发VT2、VT3时刻t必须在UU过零前并保留足筋的裕量，才能使换流顺利完成。8、答：二极管的主要作用是为换

8、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，为开关寿件在关斩后能够承受一定时间的反向电压，确保寿件可靠关研.换相过程略.第四章I、变频是指将一种领率的电源变为另一种或可调频率的电源，按照变换电路的主结构分类，有交直交变频器和交交变频涔两类。交-直-交变嫉器：首先将恒定的5。HZ交流经整流灌波变换成平滑的直流，再逆变成频率可调的交流，常见的变频器绝大多数是这种类型.交-交变频器：是将50HZ的交流电直接变换成其它频率的交流电的装置.。其特点是只用一次变流，效率较高：低频率输出的特性接近整弦波。缺点：接线发杂：输出频率较低，主要用于低频大功率电力拖动系统和低频加热电源中。2、答：PWM控

9、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。在采样控制理论中有一条重要的结论：冲员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，冲址即率脉冲的面积，效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。以正弦PWM控制为例：把正弦半波分成N等份，把其看成是N个脉冲列所组成的波形，这些脉冲宽度相等，等于N,幅值不等，各脉冲幅值按正弦规律变化,如果把上述脉冲列用相同数限的等幅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中点歪合，且使矩形脉冲和相应正弦波部分面枳相等就得到PWM波形，此波形和正弦半波是等效的。正弦波的负半波也可以用同样的方

10、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、PWM逆变电路的优点：（1）输出电压、电流接近正弦波；（2）直流利用率高，输出能力高：（3）开关摄率高，开关损耗低.4、答：单极性调制时，调制波为正弦波电压，载波在正半周时为正向三角波，负半周时为负向三角波，主电路辘出电压正半周为正向SpWM波形，负半周时为负向SPWM波形,其瞬时值有+形、OV、-Ud三种.双极性调制时，调制波为正弦波电压，我波为正负三角波，主电路输出电压为正负SPWM波形,其瞬时值只有+Ud、Ud两种。5、什么是I可步调制？什么是异步调制？分段同步调制的优点是什么？答：载波比等于常数，并在变频时使我波和信

11、号波保持同步的方式称为同步调制。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。分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的教波比定，不同频段采用不同的骏波比,其优点主要是：在高领段采用较低的载波比，使载波频率不致过商，限制功率器件允许的葩围内，而在低频段采用较高的载波比，使我波频率不致过低而对负载产生不利影晌。6SPWM波形的自然采样法与规则采样法各有什么特点？自然采样法是最基本的方法，所得到的SPWM波形很接近正弦波，但求解方程花次的计算时间太多，难于实现在线控制，实际应用中用得很少。规则采样法的计算非常简单，计算量较少，而效果接近自然采样法，得到的SPWM波形仍然很接近

12、正弦波，在工程实际应用中采用较多.第五章1、什么叫直流斩波器？举例说明直流斩波器的应用。答：直流斩波器是接在恒定之流电源和负载电路之间，用以改变加到负载电路上的直流电压平均值的一种电力电子器件变流装置。目前，斩波胧广泛用于电力牵引，例如地铁、电力机车、无轨电车、直流电动机的无级调速上，与传统的在电路中申电阻调压方法比较,有较好的起动、制动特性，而且省去体枳大的直流接触器和耗电大的变阻器2、直流斩波器有哪几种控制方式？最常用的控制方式是什么？答：常用的有：种控制方式：脉冲宽度控制、脉冲频率控制及脉冲混合控制.最常用的是脉冲宽度控制方式。3、答：常用的直流斩波器有：降压斩波器、升压斩波器、升降压斩

13、波罂、双象限斩波器及四象限斩波器.4、答：降压斩波器的特点：（1）电路中电感1.和电容C的主要作用是滤波，同时电感1.的储能将保持负载电流的连续，电容C可稳定输出电压；二极管为主开关关断时的负教电流续流二极管。（2）输入电流是断续的，与斩波器工作状态无关。（3）负载端有大电感，负载电流是连续的。升压斩波器的特点：（I）电路中电感1.为器件开通时的储能元件，电容C为沿件关断时的储能元件：而极管为两种模式转换过程中的开关元件。(I)Ud=25V,U=50V;(2)P=PR=25OOW：(3)=100%.7、U=l50V,I,=40A-U-1.-J-I.-1.一zl-U;-k-j._1.8、答：多相

14、多重斩波电路的特点：I）斩波器输出电流的脉动程度减小，有利于电动机的平稔运行。2）输出电流频率提高后，平波电抗潜的重量和体枳可明显降低。3）滤波器的效果可以得到明显改善。4）斩波器的线路较单个斩波电路更杂，尤其是控制电路更复杂.5）由多个斩波电路井联构成的斩波器，工作的可靠性较高。9、答：用电力电子器件将种直流电压先变为交流电压，再变为极性或电压值不同的另一种直流电压的变潦电路,称为间接直流变流电路（亦称间接DCmC变流器）.在间接直流变流电路中，可以利用变压器来显活地改变输出电压的大小范围，从而避免斩波落件出现占空比D过小，电路的工作效率过低，输出电流脉动过大，漉波器较大等缺点。10、半桥式变流电路主要由两个开关器件VI、V2和两个等分输入电压电容Cl、C2组成，Vl与V2交咨导通，改变开关管的占空比，就可以改变二次侧整流电压，也就改变了输出电压。全桥式变流电路由四个开关器件构成，互为对角的两个开关管同时导通，I可一侧半桥上、下两个开关管交替导通，改变占空比就改变了输出电压，全桥式变流电路的输出电压是半桥式变流电路的两倍。笫六章I、在调压电路中，采用相位控制和通断控制各有何优缺点？答：通断控制采用的是“零”触发控制方法，几乎不产生谐波污染。但由于晶闻管导通时电动机承受的电压为额定电压，而晶闸管关断时电动机承受的电压为零，故加在电动机上的电压变化剧烈，致使转