2008春哈工大(威海)电力电子试卷

1.晶闸管单相桥式整流电路，交流电源为工频220V（有效值），考虑2倍的安全裕量，则晶闸管的额定电压应不小于         V。

2.设GTO的电流关断增益为5, 如果该器件要关断直流500A的电流，关断时门极负脉冲电流的峰值应不小于      A。

3.IGBT的开启电压一般为       V。

4.驱动电路要实现控制电路与主电路之间的电气隔离，其中光隔离一般通常采用的元件是         。

二、选择题（3 小题，每空1分，共6分）

1.在电力电子器件中

    属于电压驱动的是                    ,

    属于双极型的是                  ,

    在可控的器件中，容量最大的是            ,

  A. SCR    B. GTO    C. GTR    D. P.MOSFET    E. IGBT    F. 电力二极管

2.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为        。对同一晶闸管来说，通常擎住电流约为维持电流的          。

  A. 维持电流    B. 擎住电流    C. 2～4倍    D. 1/2～1/4  

3.图1是        的典型驱动电路？

A. SCR    B. GTO    C. GTR    D. P.MOSFET    

图1

3、简答题（5 小题，每题3分，共15分）

1.从晶闸管的物理结构角度，回答下列问题：

1）分析为什么晶闸管一旦触发导通之后，就可以自锁导通，而不再需要触发电流？

2）为什么晶闸管导通之后，门极就失去控制作用，不能控制器件关断？

2.关于SPWM控制技术，回答下列问题： 

1）什么是异步调制？

2）什么是同步调制？

3）什么是分段同步调制，与上述两个方式相比它有什么优点？

3.图2中画出了有、无RCD缓冲电路时，晶体管关断过程中的电压电流变化轨迹。当有RCD缓冲电路时，回答下列问题：

    1）晶体管关断时应按照那条电压电流线（工作点轨迹）转移？并说明理由。

    2）在该轨迹线上标出工作点转移的方向，并说明理由。 

图2

4.关于单相交流电能变换电路，回答下列问题：

1）从电路结构方面，比较交流调功电路与交流调压电路的异同之处；

2）从控制方式方面，比较交流调功电路与交流调压电路的异同之处；

3）说明交流调功电路适用于什么样的负载。

5.关于交交变频器，回答下列问题： 

1）什么是交交变频器？ 

    2）结合图3所示的单相交交变频器，说明其改变输出电压频率和幅值的方法。

图3

1.图4为晶闸管三相桥式整流电路，输入为三相工频电源，负载电流连续，当α=π/6时，回答下列问题：（本题4分）

    1）在图5中工频线电压波形的基础上，画出整流输出电压ud一个工频电周期的波形。

    2）若整流电路采用双窄脉冲触发，在整流输出电压波形上方的对应位置，画出VT1和VT2的触发脉冲（应标明脉冲所对应的器件号）。

图4                                 图5

2.图6为全桥DC－DC变换器，E＝200V，EM=80V，R＝1Ω，L值极大，采用双极性PWM控制，开关周期Ts=100μs，器件V1的导通占空比为0.75,回答下列问题：（本题4分）

    1）画出一个开关周期上，器件V1和V2驱动信号的波形（高电平表示开通，低电平表示关断），及变换器输出电压uo的波形。（波形图时间轴上应有准确的时间标注）

    2）计算输出电压平均值Uo 

图6

3.三相桥式逆变器如图7所示，方波控制方式（180º导电方式）。负载为三相平衡的纯阻性负载，Y形连接。在图8中画出稳态时一个开关周期内，下列电压的波形（幅值应符合图中的要求）：  （本题5分） 

                  图7

图8

4.图9所示的单相全桥逆变电路工作于双极性SPWM模式。设载波比N=9要求：在图10中画出1个调制信号波周期内下列电压的波形：（本题8分）

1)V1的开关控制信号波形ug1（高电平表示开通，低电平表示关断）

2)V2的开关控制信号波形ug2（高电平表示开通，低电平表示关断）

3)输出电压uo的波形。

图9

图10

1.单相桥式整流电路如图11所示，交流电源为工频220V, Ls＝0;负载中rd =2Ω，Ld值足够大（使输出电流平直连续），反电势Ed=100V。回答下列问题：（本题12分）

    1）电路启动时(负载电流从零开始增加)，计算使晶闸管能触发导通的最小触发角 。

    2）当 =30°时，计算整流输出平均电压Vd 、平均电流Id。

    3）在一个工频电周期上，画出输出电压vd的波形及输入电流is的波形。

       （两个波形的相位应彼此对应）

    4）计算输入电流有效值Is，和整流电路的功率因数PF。

图11

（提示：有关电流波形及其傅立叶级数）

2.在图12所示的升压斩波电路中，已知E=100V，L值和C值极大，R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当Ts=100μs，ton=50μs时，回答下列问题：（本题12分）

    1）计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io，输入电流平均值I1。

    2）在1个开关周期上，画出如下波形：器件V上电流iv和电压uv。

     （时间轴上应有准确的时间标注）

    3）计算器件V上电流平均值IdV和有效值IV。

                 图12

3. 图13为单相交流调压电路，电源u1为工频220V，负载参数为R=0.5Ω，L=2mH，回答下列问题：（本题5分）

    1）计算控制角α的移相范围。

    2）α＝π/2时，在一个相同的交流电周期内，画出下列波形：负载电压uo，负载电流io，晶闸管VT2电流iVT2（各波形的相位应彼此对应）

            图13

4.图14为反并联的晶闸管变流器,负载为直流电动机。设电网线电压VLL＝380V，50Hz，负载中电枢电阻R＝2Ω，与电机串联的平波电抗器足够大，使电机电流平直连续。假设电机处于正向制动状态，电枢的制动电流被控制为Io＝10A，当反电势EM＝200V时（方向如图中所示），回答下列问题：（本题5分）

    1）说明此时哪组变流器工作？

    2）计算此时工作变流器的触发控制角α。

                    图14