电力电子技术(2学分)复习要点及答案Word文档格式.doc

电力电子技术(2学分)复习要点及答案Word文档格式.doc

《电力电子技术(2学分)复习要点及答案Word文档格式.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子技术(2学分)复习要点及答案Word文档格式.doc（6页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

10、电力电子装置广泛用于高压直流输电、静止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动、电解、励磁、电加热、高性能交直流电源等电力系统和电气工程

11、通常把电力电子技术归属于电气工程学科。

它在电气工程学科中是一个最为活跃的分支，其不断进步给电气工程的现代化以巨大的推动力。

12、控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子装置和系统的性能满足各种需求。

13、电力电子技术可看成“弱电控制强电”的技术，是“弱电和强电的接口”，控制理论是实现该接口的强有力纽带。

14、控制理论和自动化技术密不可分，而电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术。

15、以计算机为核心的信息科学将是21世纪起主导作用的科学技术之一，而电力电子技术和运动控制一起，将和计算机技术共同成为未来科学技术的两大支柱。

16、计算机的作用比做人脑。

电力电子技术可比做人的消化系统和循环系统。

消化系统对能量进行转换（把电网等的“粗电”变成“精电”），再由循环系统把转换后的能量传送到大脑和全身。

电力电子技术连同运动控制一起，可比做人的肌肉和四肢，使人能够运动和从事劳动。

17、电力电子技术的诞生以1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志。

18、IGBT是MOSFET和BJT的复合，它集MOSFET的驱动功率小、开关速度快的优点和BJT通态压降小、载流能力大的优点于一身，性能十分优越，使之成为现代电力电子技术的主导器件。

19、为了使电力电子装置的结构紧凑、体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助元件做成模块的形式，这给应用带来了很大的方便。

20、功率集成电路：

把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。

目前其功率都还较小，但代表了电力电子技术发展的一个重要方向。

21、传统的发电方式是火力发电、水力发电以及后来兴起的核能发电。

能源危机后，各种新能源、可再生能源及新型发电方式越来越受到重视。

其中太阳能发电、风力发电的发展较快，燃料电池更是备受关注。

22、太阳能发电和风力发电受环境的制约，发出的电力质量较差，常需要储能装置缓冲，需要改善电能质量，这就需要电力电子技术。

当需要和电力系统联网时，也离不开电力电子技术。

23、为了合理地利用水力发电资源，近年来抽水储能发电站受到重视。

其中的大型电动机的起动和调速都需要电力电子技术。

24、超导储能是未来的一种储能方式，它需要强大的直流电源供电，这也离不开电力电子技术。

25、电力电子装置提供给负载的是各种不同的直流电源、恒频交流电源和变频交流电源，因此也可以说，电力电子技术研究的也就是电源技术。

26、电力电子技术对节省电能有重要意义。

特别在大型风机、水泵采用变频调速方面，在使用量十分庞大的照明电源等方面，电力电子技术的节能效果十分显著，因此它也被称为是节能技术。

简答题：

1、电力二极管有哪些主要类型？

各有什么特点？

普通二极管：

用于开关频率不高的整流电路中，反向恢复时间长

快恢复二极管：

反向恢复时间短，工艺上采用掺杂措施

肖特基二极管：

开关频率高，正向压降低，反向击穿电压低

2、如何理解电力二极管的正向平均电流这一电流参数。

电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度和散热条件下其允许通过的最大工频正弦半波电流的平均值。

3、电力二极管的额定电流是如何定义的？

实际使用应该怎样来选择电力二极管的这个参数。

额定电流：

电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。

实际使用时，应留有一定的裕量，在频率较高场合还要考虑开关损耗。

在采用反向电流较大的二极管，还要考虑静态损耗。

4、用双晶体管模型来解释晶闸管的导通特性。

晶闸管可以看作由PNP和NPN构成的两个晶体管V1,V2组合而成。

如果外电路向门极注入电路Ic1，也就是注入驱动电流，则Ic1流入晶体管V2的基极，即产生集极电流Ic2，它构成V1的基极电流集电极电流IC1，又进一步增大V2的基极电流形成强烈的正反馈，最后V1,V2饱和，晶闸管导通。

5、晶闸管的基本特性是什么？

1）承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不导通。

2）承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下，晶闸管才导通。

3）晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。

4）若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流接近于零的某一数值以下。

6、如何理解晶闸管的电流参数：

通态平均电流？

晶闸管在环境温度为40度和规定的冷却状态下，稳定结温时允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。

7、为什么说IGBT是一款具有良好特性的电力电子开关器件？

1）开关速度快，损耗小2）相同电压和电流定额时，安全工作区比GTR大，有耐脉冲电流冲击能力3）通态压降以VDMOSFET低，特别在电流较大的区域4）IGBT输入阻抗高，其输入特性与MOSFET类似5）与MOSFET和GTR相比，耐压和通流能力还可以进一步提高，同时保持开关频率高的特点

8、电力电子器件的驱动电路非常重要，那么对驱动电路的要求是什么？

1）驱动电路应保证器件的充分导通和可靠关断-减低器件的导通和开关损耗2）实现与主电路的隔离3）具有较好的抗干扰能力4）具有可靠的保护能力

9、晶闸管是半控型器件，一般用触发电路来控制，那么晶闸管对触发电路的要求是什么？

1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通2）触发脉冲应有足够的幅度3）不应超过晶闸管的门极电压，电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域内4）良好的抗干扰性能，温度稳定性与主路的电气隔离。

10、为什么电压型驱动器件对驱动电路的功率仍然有一定的要求。

电压驱动型器件主要是电力MOSFET和IGBT，电力MOSFET的栅源极之间和IGBT的栅射极之间都有数千皮法左右的极间电容，为快速建立驱动电压，要求驱动电路有较小的输出电阻，使电力MOSFET开通的栅源极间的驱动电压一般取10~15V，使IGBT开通栅射电压一般取15-20V。

关断时施加一定幅值的驱动电压有利于减小关断时间和关断损耗。

11、电力电子装置中可能的外因过电压主要是哪些？

操作过电压、雷击过电压

12、电力电子装置中可能的内因过电压主要是哪些？

换相过电压、关断过电压

13、为什么需要晶闸管串联运行，会出现什么问题，有何措施？

当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联分压。

由于存在特性差异，电压分配不均，承受电压高的先导通，使另一个器件承担全部电压也导通，失去控制作用。

反向时可能一个器件先被击穿，另一个随之击穿。

措施：

挑选特性参数尽量一致的器件，采用电阻静态均压，采用电阻动态均压

14、为什么需要晶闸管并联运行，会出现什么问题，有何措施？

多个晶闸管并联承抗较大电流。

并联分流。

电流分配不均匀。

挑选特性参数尽量一致的器件，采用均流电抗器。

用门极强脉冲触发也有助于动态均流。

当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法

问答题：

1、何谓自然换相点，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？

自然换相点是指在二极管相电压的交点处电流由一个二极管而另一个二极管转移的点。

不是。

180

2、单相半波整流电路与单相全波整流电路对整流变压器有什么影响？

1）输出脉冲大，变压器二次电流中含直流分量造成变压器铁芯直流磁化。

为使变压器铁芯不饱和，需增加铁芯截面积，增大了设备容量。

2）电路中变压器为二次绕组中带中心抽头结构较复杂。

绕组及铁芯对铜，铁等材料的消耗比较多。

3、DC/DC变流电路有什么功能？

有哪两种型式，各有什么特点。

功能：

将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。

分类：

直接直流变流电路和间接直流变流电路。

特点：

直接直流变流电路也称斩波电路，一般直接将直流电变为另一种直流电，输入输出间不隔离；

间接直流变流电路在直接直流变流电路中增加了支流环节，在交流环节中通常采用变压器实现输入输出的隔离。

4、直接的DC/DC变流电路包括哪几种基本的斩波电路。

降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路

5、如何区别无源逆变电路和有源逆变电路？

无源逆变电路：

如果变流电路的交流侧不与电网连接，而直接接到负载，即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电流供给负载。

有源逆变电路：

当交流侧和电网连接时

6、什么是换流？

换流方式有哪些？

换流：

电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流，也称换相。

方式：

器件换流，电网换流，负载换流，强迫换流

7、电压型逆变电路有哪些主要特点？

1）直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。

直流侧电压基本无脉冲，直流回路呈现低阻抗2）由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载抗角无关。

而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况不同而不同。

3）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。

8、电流型逆变电路有哪些主要特点？

1）直流侧串联大电感，相当于电流源。

直流侧侧电流基本无脉冲，直流回路呈现高阻抗2）电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流输出电流为矩形波，并且与负载抗角无关。

而交流侧输出电压波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同3）当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用

9、交流调压电路和交流调功电路有什么不同？

两者各用于什么样的负载？

交流调压电路：

每半个周波通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压有效值；

交流调功电路：

负载与交流电源接通几个整周波，再断开几个整周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。

两者形式相同，控制式不同。

交流调压电路用于灯光灯光控制，异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速；

交流调功电路用于电炉的温度控制

10、影响相控整流电路换相重叠角的因素有哪些？

1）稳定电流越大，则r越大2）变压器越大，则r越大3）当触发角≤90°

时，α越小，r越大

11、相控整流电路实现有源逆变状态的条件是什么？

1）要有直流电动势，其极性需要和晶闸管的值应大于整流器直流侧的平均电压2）要求晶闸管的控制角α＞π/2，是Ud为负值3）采用全控电路

12、由晶闸管构成的整流电路为什么称为相控整流？

整流电路是如何实现换相的？

晶闸管要在有触发脉冲时才能导通，通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称为相控方式；

整流电路要实现换相首先要给晶闸管施加触发脉冲，同时晶闸管所在的支路的相电压要高于其他两相，在换相时，只要把负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断

*后面的答案有些在书上，有些和同学讨论的，比较零散，所以没有写上去

*分析题4，5常考

*有一个很大的电路（分析题13-16），尤其重要，基本以前每次都考了

四、分析题

1、试分析单相全波可控整流电路的工作原理。

2、试分析单相桥式半控整流电路的工作原理。

3、试分析三相半波可控整流电路的工作原理。

4、试分析整流变压器漏感对三相半波可控整流电路的影响。

5、试分析有源逆变失败的原因有哪些？

6、试分析单相桥式半控整流电路的失控现象，有何解决措施。

7、何谓单极性调制和双极性调制，试分析SPWM信号的产生过程。

8、试分析电流可逆斩波电路的工作原理。

9、试分析桥式可逆斩波电路的工作原理。

10、试分析升压斩波电路的工作原理。

11、试分析降压斩波电路的工作原理。

12、试分析单相电压型半桥逆变电路的工作原理，电路中与开关器件反并的二极管有什么作用？

13、为了使得正弦波逆变电路输出波形的谐波含量少，常采用什么方法实现？

14、试分析同步信号为锯齿波的触发电路中脉冲形成环节的工作原理。

15、试分析同步信号为锯齿波的触发电路中锯齿波形成环节的工作原理。

16、试分析同步信号为锯齿波的触发电路中强触发环节的工作原理。

17、三相桥式全控整流电路采用窄脉冲触发时，为什么需要补脉冲？

如何补？

试分析同步信号为锯齿波的触发电路是如何实现补脉冲的。

五、作图题

1、单相全波可控整流电路阻感性负载（电感足够大），试绘出在控制角ɑ=60°

时，输出电压波形、其中一只晶闸管两端的电压波形、以及交流输入电流波形。

2、单相全波可控整流电路阻感性负载（电感足够大），试绘出在控制角ɑ=30°

3、单相桥式半控整流电路阻感性负载（电感足够大），试绘出在控制角ɑ=60°

4、单相桥式全控整流电路阻感性负载（电感足够大），试绘出在控制角ɑ=60°

5、单相桥式全控整流电路阻感性负载（电感足够大），试绘出在控制角ɑ=30°

6、三相半波整流电路阻感性负载（电感足够大），试绘出在控制角ɑ=60°

时，输出电压波形、其中一只晶闸管两端的电压波形、以及一相交流输入电流波形。

7、三相半波整流电路阻感性负载（电感足够大），试绘出在控制角ɑ=30°

8、三相桥式全控整流电路阻感性负载（电感足够大），试绘出在控制角ɑ=30°

9、三相桥式全控整流电路阻感性负载（电感足够大），试绘出在控制角ɑ=60°

10、考虑变压器漏感影响时，三相半波可控整流电路电感性负载下，试绘出控制角ɑ=60°

时，输出电压波形（假定γ=15°

）。

11、考虑变压器漏感影响时，三相半波可控整流电路电感性负载下，试绘出控制角ɑ=30°

12、考虑变压器漏感影响时，三相半波可控整流电路在电感性和反电势负载下，试绘出控制角β=60°