电力电子技术试题20套答案.docx

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电力电子技术试题20套答案

20套答案

第一套题答案！

一、填空题（共8小题，每空1分，共20分）

1、空1信息电子技术

2、空1开关；空2开关

3、空1载波比；空2同步；空3分段同步

4、空1冲量；空2形状

5、空1MOSFET；空2GTO；空3IGBT

6、空1

；空2

7、空1有源；空2无源

8、空1VD1；空2V1；空3VD2；空4V2；空5VD1

二、选择题（共10小题，前4题每题2分，其余每题1分，共14分）

1、（B）2、（D）3、（C）4、（C）5、（D）

6、（A）7、（C）8、（B）9、（A）10、（B）

三、简答题（共3小题，共22分）

1、（7分）

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。

（3分）

使导通了的晶闸管关断的条件是：

使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－维持电流ＩＨ以下。

其方法有二：

（1）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压；（2分）

（2）增加负载回路中的电阻。

（2分）

2、（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、（7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）

四、作图题（共2小题，每题12分，共24分）

1、（12分）

同步变压器的钟点数为Y/Y-10,4

晶 闸 管

VT1

VT2

VT3

VT4

VT5

VT6

主电路电压

+Uu

-Uw

+Uv

-Uu

+Uw

-Uv

同步电压

UsU

-UsW

UsV

-UsU

UsW

-UsV

2、（12分）

五、计算题（共1小题，20分）

1、

（1）（a）Ud=0.9U2cosα=0.9×220×cos600=99V （1分）

Id=Ud/R=99/4=24.75A（1分）

I2=Id=24.75A（1分）

IdVT=1800/3600×Id=24.75/2=13.38A（1分）

IVT=

（2分）

（b）波形如图1所示（3分）

（2）（a）Ud=0.9U2（1+cosα）/2=0.9×220×（1+cos600）/2=148.5V（1分）

Id=Ud/R=148.5/4=37.13A IdVT=（1800-α）/3600×Id=（1800-600）/3600×37.13=12.38A（1分）

（1分）

（2分）

IdVD=2α/3600×Id=2×600/3600×37.13=12.38A（1分）

（2分）

（b）波形如图2所示（3分）

图1  波形图图2波形图

试卷参考答案及评分标准（2卷）

一、填空题：

（本题共6小题，每空1分，共15分）

1、空1GTR；空2IGBT

2、空1基波电流相移；空2电流波形畸变

3、空1均压

4、空12~4

5、空1交流变直流；空2直流变交流；空3直流变直流；空4交流变交流

6、空1V1；空2VD1；空3V2；空4VD2；空5第2

二、选择题：

（本题共11小题，9，10，11小题每题2分，其余每题1分，共14分）

1、（D）2、（A）3、（B）4、（C）5、（D）

6、（B）7、（C）8、（C）9、（D）10、（B）

11、（C）

三、简答题：

（本题共4小题，共30分）

1、（7分）

答：

（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。

（2分）

2、（8分）

答：

图a不合理（1分），电流小于维持电流（2分）

图b不合理（1分），最高电压大于额定电压（1分）

图c合理（1分），电流为150A小于100×1.57（2分）

3、（7分）

答：

储存电能升压（3分）；保持输出电压稳定（4分）。

4、（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）

四、作图题：

（本题共3小题，共26分）

1、（8分）

2、（12分）

3、（6分）

五、计算题：

（本题共1小题，共15分）

解：

1、∵wL=2πfL=62.8≥10R=10

∴此为大电感负载，负载端电流波形平直。

（3分）

Ud=2.34U2cosα=117V（3分）

Id=Ud/R=117A（3分）

I2=

＝175.5A。

（3分）

波形绘制（3分）

试卷参考答案及评分标准（3卷）

课程名称：

电力电子技术选课课号：

适用专业/年级：

抽（命）题人：

考试方式：

闭卷卷面总分：

100分

一、填空题（本题共7小题，每空1分，共20分）

1、空1GTR；空2GTO；空3MOSFET；空4IGBT；空5MOSFET；空6GTR。

2、空1要有足够的驱动功率；空2触发脉冲前沿要陡幅值要高；

空3触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。

3、空1均流；空2串专用均流电抗器。

4、空1正弦波；空2方波。

5、空1180。

6、空1增加；空2下降。

7、空1快速熔断器；空2串进线电抗器；空3接入直流快速开关；

空4控制快速移相使输出电压下降。

二、选择题（本题共10小题，每小题1分，共10分）

1、（A）2、（C）3、（B）4、（A）5、（A）

6、（D）7、（C）8、（C）9、（B）10、（D）

三、判断题（本题共10小题，每小题1分，共10分）

1、（√）2、（×）3、（×）4、（×）5、（√）

6、（×）7、（×）8、（×）9、（×）10、（√）

四、简答题（本题共3小题，共32分）

1、（12分）

答：

对IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的优缺点的比较如下表：

（每格1.5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、（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、（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）。

五、作图题（本题共1小题，共16分）

每图4分

六、计算题（本题共1小题，共12分）

4分

2分

2分

试卷参考答案及评分标准（4卷）

课程名称：

电力电子技术选课课号：

适用专业/年级：

抽（命）题人：

考试方式：

闭卷卷面总分：

100分

一、填空（本题共5小题，每空1分，共20分）

1、空11.57；空2157；空31.5—2；

2、空1阴；空2阳；空360度；空4120；

空5两；空6阴；空7阳；空8不在同一桥臂上；

3、空1零电压电路；空2零电流电路；

4、空1减小触发角；空2增加整流相数；空3采用多组变流装置串联供电；

空4设置补偿电容；

5、空10º--150º；空20º--120º；空30º--180º；

二、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分）

1、（√）2、（×）3、（×）4、（×）5、（√）；

6、（√）7、（√）8、（√）9、（×）10、（×）

三、选择题（本题共10小题，每题1分，共10分）

1、（D）2、（C）3、（A）4、（A）5、（B）

6、（D）7、（D）8、（C）9、（C）10、（B）

四、简答题（本题共4小题，共28分）

1、（8分）

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（4分）。

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（4分）。

2、（6分）

答：

储存电能升压（3分）；保持输出电压稳定（3分）。

3、（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），还可以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（3分），另外由于控制角小，这对变流装置的功率因素的提高也大为有利（2分）。

4、（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）。

五、作图题（本题共2小题，共14分）

1、（8分）

V2保持接通，V3交替处于接通、断开状态，形成一个提供负压的降压斩波电路，使电动机工作于反转电动工作状态（2分）。

两条电流通路各3分。

2、（6分）

六、计算题（本题共1小题，共18分）

1、（18分）

解：

（Ω），而Rd=4（Ω），所以，ωL>>Rd，按大电感负载情况计算，三相全控桥式整流电路，相当于最小控制角αmin=0°

计算.整流变压器次级相电压U2（3分）

Ud=2.34U2,，则U2=220／2.34≈94（V）

（2）.计算晶闸管电压、电流值，如果电压、电流按裕量系数2计算，选择晶闸管（8分）

晶闸管承受的最大峰电压为

（V）

按裕量系数2计算，则U=230.25×2=460.5（V），选额定电压500V晶闸管。

（2分）

（A）

（A）（3分）

（A）

则　　

Ａ（3分）

按裕量系数2计算，则20.2×2=40.4（A）,选额定通态平均电流为50A的晶闸管。

（3）.计算变压器次级电流有效值I2（4分）

（A）

（4）.计算整流变压器次级容量S2（3分）

　　　S2=3U2I2=3×94×44.9=12661.8（VA）≈12.66（KVA）

试卷参考答案及评分标准（5卷）

课程名称：

电力电子技术选课课号：

适用专业/年级：

抽（命）题人：

考试方式：

闭卷卷面总分：

100分

一、填空题：

（本题共17小题，每空1分，共20分）

1、空1螺栓型；空2平板型。

2、空11.5～2。

3、空1阳极和门极同时承受正向电压。

4、空1小于。

5、空1单向可控导电性。

6、空1控制角。

7、空1双窄脉冲。

8、空1三相半波。

9、空1大于300。

10、空1900。

11、空1降低。

12、空1电网。

13、空1反极性。

14、空1300～350。

15、空1fc/fr。

16、空1阻容电路。

17、空1脉冲宽度调制；空2频率调制；空3混合调制。

二、选择题：

（本题共10小题，每小题1分，共10分）

1、（C）2、（B）3、（D）4、（A）5、（D）

6、（A）7、（A）8、（B）9、（C）10、（C）

三、问答题：

（本题共5小题，共25分）

1、（5分）

答：

（1）维持晶闸管导通的条件是阳极电流大于维持电流IH。

（2分）

（2）要使晶闸管关断，必须去掉阳极正向电压，或者给阳极加反压，或者降低正向阳极电压，使通过晶闸管的电流小于维持电流IH。

（3分）

2、（5分）

答：

1）有与通流方向一致的直流电源，电路工作在逆变状态。

（3分）

2）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。

（2分）

3、（5分）

答：

直流斩波电路是将直流电源的恒定直流电压通过电力电子器件的开关作用变换为可调直流电压的装置。

（3分）

降压斩波电路的表达式为：

（1分）

升压斩波电路的表达式为：

（1分）

4、（5分）

答：

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、（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）

四、作图题：

（本题共2小题，每小题10分，共20分）

1、2、

五、计算题：

（本题共1小题，共15分）

解：

∵

＞＞4Ω

∴负载为大电感，流过负载的电流可看为直线（1分）

1）当α=0时，输出电压平均值为220V

由式

知

（2分）

2）由题知，

（1分）故取额定电压500V（1分）

∵

（1分）∴

（1分）

（1分）故取额定电流50A（1分）

因此，选取晶闸管的型号为KP50-5（1分）

3）

（1分）

（1分）

4）∵

∴

（1分）

5）当触发脉冲距对应二次相电压波形原点1200电度角时，Ud已为0。

（2分）

六、分析题：

（本题共1小题，共10分）

答：

U相桥臂VT1、VT4之间的换流过程如下图示。

1）VT1稳定导通如图a，iT1=iA，C1短路，C4充电至电压Ud。

（1分）

2）触发VT4换流开始，C4通过L4、VT4放电。

如图b（1分）

3）Uc1由零逐渐升到Ud，如图c（1分）

4）换流过程结束，如图d（1分）

主要特点：

1）每桥臂导电180°，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120°（2分）

2）任一瞬间有三个桥臂同时导通（2分）

3）每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流（2分）

试卷参考答案及评分标准（6卷）

课程名称：

电力电子技术选课课号：

适用专业/年级：

抽（命）题人：

考试方式：

闭卷卷面总分：

100分

一、填空题：

（本题共17小题，每空1分，共20分）

1、空1三；空2四；空3三。

2、空1阳极。

3、空1阳极电流下降到维持电流以下。

4、空1141.4A。

5、空1阻断。

6、空1换相重叠角。

7、空11800。

8、空1小于300。

9、空1高。

10、空1并。

11、空14.5V。

12、空1负载。

13、空1电网。

14、空1反并联；空2交叉连接。

15、空1辅助电路。

16、空1平均。

17、空1移相控制。

二、选择题：

（本题共10小题，每小题1分，共10分）

1、（A）2、（D）3、（B）4、（B）5、（C）

6、（B）7、（D）8、（C）9、（A）10、（A）

三、问答题：

（本题共5小题，共25分）

1、（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）

2、（5分）

答：

1）在逆变电路中，使电源瞬时电压与直流电源E顺极性串联，出现很大的短路电流流过晶闸管与负载，称为逆变失败或逆变颠覆。

（3分）

2）逆变失败的原因主要有：

晶闸管损坏；触发电路不可靠或快速熔断器烧断；电源缺相以及逆变角过小。

（2分）

3、（5分）

答：

输出电压可调范围：

0~1.17U2（2分）

最大移相范围：

900（1分）

整流输出平均值

（2分）

4、（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）

5、（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）

四、作图题：

（本题共2小题，每小题10分，共20分）

1、2、

五、计算题：

（本题共1小题，共15分）

解：

1）

（2分）

（1分）

2）由题知，

（1分）故取额定电压1200V（1分）

∵

（2分）∴

（2分）故取额定电流100A（1分）

因此，选取晶闸管的型号为KP100-12（2分）

3）

（3分）

六、分析题：

（本题共1小题，共10分）

答：

如图所示为从VT1到VT3之间的换流过程

1）换流前，VT1、VT2稳定导通，电容C13（就是C3与C5串联后再与C1并联的等效电容）被充电，左正右负；如图a（1分）

2）触发VT3导通，在C1充电电压下VT1承受反压关断；如图b（1分）

3）二极管换流；如图c（1分）

4）换相结束。

如图d（1分）

电路的特点：

（1） 直流侧串大电感，相当于电流源（1分）

（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（1分）

（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（1分）

（4）电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多（1分）

（5）换流方式有负载换流、强迫换流（1分）

（6）基本工作方式是120°导电方式，即每个臂一周期内导电120°每时刻上下桥臂组各有一个臂导通，横向换流。

（1分）

试卷参考答案及评分标准（7卷）

课程名称：

电力电子技术选课课号：

适用专业/年级：

抽（命）题人：

考试方式：

闭卷卷面总分：

100分

一、填空题：

（本题共14小题，每空1分，共20分）

1、控制极2、通态平均3、反向4、大于5、额定电流、额定电压等级6、控制角7、单宽脉冲、双窄脉冲8、共阴极组、共阳极组9、正10、

11、大于12、触发电路、晶闸管、电源、300～35013、电容14、均压

二、选择题：

（本题共10小题，每小题1分，共10分）

1、B2、B3、D4、B5、A6、A7、D8、C9、A10、C

三、问答题：

（本题共5小题，共25分）

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）

2、答：

输出电压可调范围：

0~1.17U2（2分）

最大移相范围：

900（1分）

整流输出平均值

（2分）

3、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）

4、答：

同步变压器接法为△／Y－5接法。

（5分）

5、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，而对它进行调制的三角波或锯齿波称为载波信号。

（3分）

载波频率fc与调制信号频率fr之比，N=fc/fr称为载波比。

（2分）

四、作图题：

（本题共2小题，每小题10分，共20分）

1、2、

五、计算题：

（本题共1小题，共15分）

解：

1）

（2分）

（1分）

2）

（2分）

（2分）

3）

（1分）

（2分）

六、分析题：

（本题共1小题，共10分）

答：

由

导电型逆变器的工作原理可知，产生相序为U、V、W的三相平衡输出电压，晶闸管应的触发导通顺序应按

的顺序；（5分）

若使相序反向，则触发导通顺序相反，为

。

（5分）

试卷参考答案及评分标准（8卷）

课程名称：

电力电子技术选课课号：

适用专业/年级：

抽（命）题人：

考试方式：

闭卷卷面总分：

100分

一、填空题：

（本题共14小题，每空1分，共20分）

1、阳极、阴极、控制极（门极）2、2～33、阳极电压、正向4、70.7A5、导通角（导电角）6、

7、6008、小于6009、减小10、有源11、顺向12、电