西安工业大学电力电子技术复习题

填空题：

1. 电力电子技术是使用________器件对电能进行________的技术。

4. 在功率变换电路中，为了尽量提高电能变换的效率，所以器件只能工作在________状态，这样才能降低________。

7.半导体变流技术包括用电力电子器件构成_____________电路和对其进行控制的技术，以及构成________装置和________系统的技术。

电力电子器件

填空题：

1.电力电子器件一般工作在________状态。

2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为________，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为________。

3.电力电子器件组成的系统，一般由________、________、 ________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________。

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________ 、 ________ 、________三类。

5.按照器件能够被控制的程度，电力电子器件可分为以下三类：          、

          和            。

6. 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________和________两类。。

7. 电力二极管的主要类型有          、          、           。

11.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论        ，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在         情况下，晶闸管才能导通；晶闸管一旦导通，         就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流                   。

12.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________IH 。

14.逆导晶闸管是将________与晶闸管________（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。

16.          晶闸管可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。

17. 光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用           触发导通的晶闸管。光触发保证了主电路与控制电路之间的          ，且可避免电磁干扰的影响。常应用在          的场合。

18.GTO的________结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。

19.电力MOSFET的通态电阻具有________温度系数。

20.IGBT 的开启电压UGE（th）随温度升高而________，开关速度________电力MOSFET 。

23. 主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担                    的电路。

24. GTO的开通控制方式与晶闸管相似，但是可以通过在门极

                使其关断。

25.电力MOSFET导通的条件是：                    且

                        。开关时间的大致范围是：                    。

19.IGBT是由        和          两类器件取长补短结合而成的复合器件。

20.IGBT导通的条件是：                    且                        。

整流电路

填空题：

1.电阻负载的特点是________，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________。

2.阻感负载的特点是________，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________ ，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________，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________，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________。

4.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与________的波形基本相同，只是后者适用于________输出电压的场合。 

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________，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________，当它带阻感负载时，α的移相范围为________。 

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________的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是________的相电压；这种电路α角的移相范围是________，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________。 

9.在整流电路中，能够实现有源逆变的有________、________等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状态的条件是________和________。 

10.逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为________，欲实现有源逆变，只能采用________电路 ，当控制角 0<α<π/2时，电路工作在________状态；π/2<α<π时，电路工作在________状态。

11.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________运行，电动机________转，正组桥工作在________状态；当其处于第四象限时，电动机做________运行，电动机________转，________组桥工作在逆变状态。

13. 大、中功率的变流器广泛应用的是________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________、________和________。 

直流斩波电路

填空题：

　　1.直流斩波电路完成得是直流到________的变换。

　　2.直流斩波电路中最基本的两种电路是________和________。

　　3.斩波电路有三种控制方式：_时间比例控制方式_______、_瞬时值和平均值控制方式_和_时间比与瞬时值混合控制。

　　4.升压斩波电路的典型应用有________和________等。

　　5. 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________象限，升压斩波电路能使电动机工作于第________象限，________电路能使电动机工作于第1和第2象限。　　

6.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________象限。　　

7.复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作一个________斩波电路和一个________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________斩波电路并联。　　

交流—交流电力变换电路

填空题：

　　1.改变频率的电路称为________，变频电路有交交变频电路和________电路两种形式，前者又称为________，后者也称为________。

　　2.单相调压电路带电阻负载，其导通控制角α的移相范围为________，随α的增大， Uo________，功率因数λ________。

　　3.单相交流调压电路带阻感负载，当控制角α＜ϕ(ϕ=arctan(ωL/R) )时,VT1的导通时间________,VT2的导通时间________。

　　5.晶闸管投切电容器 选择晶闸管投入时刻的原则是：________。

　　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________。

　　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________决定的，交流电路工作在整流还是逆变状态是根据________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________。

　　9.三相交交变频电路主要有两种接线方式，即________和________，其中主要用于中等容量的交流调速系统是________。

逆变电路

填空题：

　　1.把直流电变成交流电的电路称为________，当交流侧有电源时称为________，当交流侧无电源时称为________。

　　2.电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流，从大的方面，换流可以分为两类，即外部换流和________，进一步划分，前者又包括________和________两种换流方式，后者包括________和________两种换流方式。

　　3.适用于全控型器件的换流方式是________，由换流电路内电容直接提供换流电压的换流方式称为________。

　　4.逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类，当直流侧是电压源时，称此电路为________，当直流侧为电流源时， 称此电路为________。

　　5.半桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为________Ud ，全桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为________Ud 。

　　6.三相电压型逆变电路中，每个桥臂的导电角度为________，各相开始导电的角度依次相差________，在任一时刻，有________个桥臂导通。

　　7.电压型逆变电路一般采用________器件，换流方式为________。

简答题：

绪论

简答题

1. 什么是电力电子技术？

2. 电能变换电路的有什么特点？机械式开关为什么不适于做电能变换电路中的开关？

3. 电力变换电路包括哪几大类？

电力电子器件

1..电力电子器件是如何定义和分类的？同处理信息的电子器件相比，它的特点是什么？

2.应用电力电子器件的系统组成如题图1-1所示，试说明其中保护电路的重要意义？

图 1-1

3. 使晶闸管导通的条件是什么？　

4. 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？

5. 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？

6. 如何防止电力MOSFET因静电感应应起的损坏？

7. 晶闸管的触发电路有哪些要求？

8. GTO的触发信号有哪些要求？

9. IGBT、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点？

10. 试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。

　　整流电路

简答题：

1.什么是相位控制方式？

2.以晶闸管的门极触发电路（同步信号为锯齿波的触发电路）为例说明相位控制信号的生成方法。

3.针对晶闸管变流器，给出下列名词的定义：自然换流点，触发延迟角，导通角和移相控制范围。

4.什么是有源逆变？简述有源逆变产生的条件，并比较晶闸管变流器整流工作模式与逆变工作模式的差别。

5.逆变角是如何定义的？简述当晶闸管变流器工作于逆变状态时，应如何逆变角才能保证正常换流？简述逆变失败的原因及逆变失败所产生的后果。

6.晶闸管三相桥式变流电路，在设计触发电路时，为什么要采用“双窄脉冲”触发方式？晶闸管单相桥式变流电路，是否也需要采用这种双窄脉冲触发方式，为什么？

7.为什么随着触发角α的增加，晶闸管整流器的功率因数会变降低？

8. 单相全波可控整流电路与单相桥式全控整流电路从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的，那么二者是否有区别呢

题2-8图

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？

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α，那么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？

11. 题图2-26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。

12. 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？

13.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，其它晶闸管受什么影响？

14. 使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？

15.什么是逆变失败？如何防止逆变失败？　 

直流斩波电路

简答题：

　　1.画出降压斩波电路原理图并简述其工作原理。

　　2.画出升压斩波电路原理图并简述其基本工作原理。

　　3.分析题图3-15a所示的电流可逆斩波电路，并结合题图3-15b的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。

4.对于题图3-16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。 

5.多相多重斩波电路有何优点？

交流—交流电力变换电路

　简答题： 

　　1.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？

　　2. 斩控式交流调压电路带电阻负载时输入输出有何特性？

　　3. 三相交交变频电路有那两种接线方式？它们有什么区别？

　　4.三相交流调压电路采用三相四线接法时，存在何种问题？ 

　　5.什么是TCR，什么是TSC？它们的基本原理是什么？各有何特点？

6.简述交流电力电子开关与交流调功电路的区别。

　　7.画出单相交交变频电路的基本原理图并分析其基本工作原理。 

　　8.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？

　　9.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？

　　10. 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？

逆变电路

　　简答题：

   8. 画出逆变电路的基本原理图并阐述其原理。

　　9. 无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？　

10. 换流方式各有那几种？各有什么特点？ 

　  11.　　电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？

　　13. 如题图5-19所示为一个三相桥式电压型逆变电路：

(1)结合电路原理图，说明其主要特点；

(2)当该电路采用输出为方波的180°导电方式时，试画出UUN＇、UUV和UNN＇的波形。　　　

计算题：

电力电子器件

1.晶闸管在单相正弦有效值电压220V时工作,若考虑晶闸管的安全裕量,其电压定额应选多大 ?

2.流经晶闸管的电流波形如题图1－41所示。试计算电流波形的平均值、有效值及波形系数。若取安全裕量为2，问额定电流为100A的晶闸管，其允许通过的电流平均值和最大值为多少？

            图1-2                              图1-3

3.在题图1-3电路中，E＝50V，R＝0.5W,L＝0.5H，晶闸管擎住电流为15mA。要使晶闸管导通，门极触发脉冲宽度至少应为多少？

4.题图1-4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。

5.上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶闸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 ?

图1-4

计算题：

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。

2.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。 

3.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和额定电流。 

4.单相桥式全控整流电路带电阻负载工作，设交流电压有效值U2＝220V，控制角α＝π/3rad,负载电阻Rd＝5W,试求：（1）输出电压的平均值 Ud ；（2）输出电流有效值I。

5.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作，设交流电压有效值U2＝400V，负载电阻Rd＝10W, 控制角α＝π/2rad, 试求：（1）输出电压平均值Ud；（2）输出电流平均值Id。 

6.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。

7.三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α=60°时，要求：①画出ud、id和iVT1的波形；②计算Ud、Id、IdT和IVT。 

8.三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α=60°时，要求：①画出ud、id和iVT1的波形；②计算Ud、Id、IdT和IVT。

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

10.三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α=30°时、E=50V时Ud、Id、γ的值并作出ud与iVT1和iVT2的波形。 

11.三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γ的值并作出ud、iVD和i2的波形。 

12.三相全控桥，反电动势阻感负载，E=200V，R=1Ω，L=∞，U2=220V，α=60°，当①LB=0和②LB=1mH情况下分别求Ud、Id的值，后者还应求γ并分别作出ud与iT的波形。 

13. 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，β=60°时求Ud、Id与γ的值，此时送回电网的有功功率是多少？

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

　　直流斩波电路

计算题： 

1.在题图3-18所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω，L值极大，EM=30V，T=50μs,ton=20μs,计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。 

2.在题图3-19所示的降压斩波电路中，E=100V，L=1mH，R=0.5Ω，EM=10V，采用脉宽调制控制方式，T=20μs，当ton =5μs时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io，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ton=3μs时，重新进行上述计算。

3.在题图3-20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，ton=25μs时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。

4.在题图3-21所示的升压斩波电路中，设E＝100V，R＝250W，α＝0.8，C＝∞。

(1)计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。 

(2)计算输入输出功率。 

计算题：

　　1.采用两晶闸管反并联相控的交流调功电路，输入电压Ui＝220V，负载电阻R＝5W。晶闸管导通20个周期，关断40个周期。求:

(1)输出电压有效值Uo,

(2)负载功率Po,