答案 离线 东大《 现代电力电子及变流技术》B 两题没答案

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现代电力电子及变流技术 试 卷（作业考核 线下） B 卷（共 4 页）

总分 题号 得分 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 一、单选题（每小题2分，共10分）

1. 晶闸管是（

A

）。

A. 四层三端器件 B. 三层四端器件

C. 四个PN结的器件 D. 电压驱动型器件 2. （ D ）是双极型全控电力电子器件。 A. P-MOSFET B.TRIAC C.GTR D.GTO 3. 功率晶体管三个电极分别为( A )。

A. 发射极，基极，集电极； B.第一基极，发射极，第二基极； C.源极，栅极，漏极； D.阴极，门极，阳极。 4. 电压型交-直-交变频器中间直流环节是（ A ）。 A. 电容 B. 电感 C. 电容加电感 D. 电容加电阻 5. 三相半波可控整流电路，负载两端分别接（ C ）。

A. 整流变压器输出端和中性点 B. 整流电路输出端和中性点

C. 共阴极组整流电路输出端和共阳极组整流电路输出端 D. 平波电抗器两端

二、问答题（每小题5分，共35分）

1. 试分析电力电子器件并联使用时可能出现什么问题及解决方法。

问题：会分别因静态和动态特性参数的差异而电流分配不均匀 方法：均流措施

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联接。

2. 简述正弦脉宽调制（SPWM）技术的工作原理。

PWM技术可以极其有效地进行谐波抑制，在频率、效率各方面有着明显的优点使逆变电路的技术性能与

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可靠性得到了明显的提高。采用PWM方式构成的逆变器，其输入为固定不变的直流电压，可以通过PWM技术在同一逆变器中既实现调压又实现调频。由于这种逆变器只有一个可控的功率级，简化了主回路和控制回路的结构，因而体积小、质量轻、可靠性高。又因为集调压压、调频于一身，所以调节速度快、系统的动态响应好。此外，采用PWM技术不仅能提供较好的逆变器输出电压和电流波形，而且提高了逆变器对交流电网的功率因数。

3. 晶闸管逆变器为什么要有换流电路？逆变器换流有哪几种基本方法？

通常采用三种换流方法：（1）负载谐振式换流：它是利用负载回路中的电容与电感所形成的振荡特性来换流的。在这类负载回路里，电流具有自动过零的特点，只要负载电流超前电压的时间大于晶闸管的关断时间，就可以使逆变器的晶闸管在这段时间里断流而关断，并恢复正向阻断特性。（2）强迫换流：将换流回路与负载分开，在换流时，由辅助晶闸管导通，使换流回路产生一个脉冲，迫使原来导通的晶闸管因断流而关断，并承受一段时间的反压而恢复其正向阻断性。这种换流又称脉冲换流。（3）采用可关断晶闸管或大功率晶体管换流：它可以省去附加换流环节，提高设备的经济指标，提高工作效率，减小设备体积。

4. 什么是脉冲宽度调制方式？

是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

5. 试说明升压斩波器的特点。

直流斩波器乃利用功率组件对固定电压之电源做适当之切割以达成负载端电压改变之目的。若其输出电压较输入之电源电压低，则称为降压式(Buck )直流斩波器，若其输出电压较输入之电源电压高，则称为升压式(Boost)直流斩波器；如图1(a)所示为直流斩波器基本电路图，图1(b)所示为负载电压波形，可看出当直流斩波器导通(Ton)时，负载端之电压Vo等于电源电压Vs，当直流斩波器截止(Toff)时，负载端之电压Vo为0，如此适当的控制直流斩波器可使直流电源断续的出现在负载测，只要控制直流斩波器的导通时间，即可改变负载的平均电压

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6. 单极性和双极性PWM调制有什么区别？

三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM控制方式。 三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性PWM控制方式。 三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压有两种电平：0.5Ud和-0.5Ud。输出线电压有三种电平Ud、0、-Ud。

7. 电力电子器件过电压保护和过电流保护各有哪些主要方法？

过压的保护器件有：稳压二级管;压敏二级管;双向触发二级管;过流的有：压敏电阻，晶闸管;继电器，还有一些是作电阻取样用IC作检测的保护等。

三、（共20分）

三相半波逆变电路，直流电动机负载，电流连续。U2=200V，Id=93.7A，β=30゜，ceф=0.142V·min/r，晶闸管通态平均电压ΔU=1V，变压器二次侧每相等效电阻RB=0.02Ω，电枢电阻Rs=0.05Ω，折算到变压器二次侧的每相漏抗XB=0.01Ω，平波电抗器电阻RT=0.005Ω。

1） 计算变流器输出的空载逆变电压； 2） 写出此时的电压平衡方程式； 3） 求出电动机的转速n。

不会

四、（共10分）

三相桥式全控整流电路，电阻性负载。如果VT3不能导通，画出此时的整流电压ud波形。如果VT5被击穿短路，其他晶闸管受什么影响？

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假设VT1不能导通，整流电压ud波形如下：

假设VT1被击穿而短路，则当晶闸管VT3或VT5导通时，将发生电源相间短路，使得VT3、VT5也可能分别被击穿。

五、（共5分）

在DC-DC变换器的Boost电路中，E=10V，D=0.7，求U0等于多少？

不会做

六、（共10分）

电阻性负载加热炉由单相交流调压电路供电，如α=0°时为输出功率最大值，试求功率为80%时的控制角α。

解：α＝0时的输出电压最大，为

Uomax????10?2U2sin?td?t?U2 ?2此时负载电流最大，为

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Iomax?UomaxU2?RR 2U2?R 因此最大输出功率为

Pomax?UomaxIomax输出功率为最大输出功率的80%时，有：

P?0.8Pomax

2U2?0.8?R 又由

Uo?U2sin2?????2?? 2Uo1sin2????Po??(?)RR2?? 化简得

2??sin2??0.4?

由图解法解得 α=60°

同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有： α=90°

七、（共10分）

单相调功电路，过零点接通器件。电源电压为220V（AC），负载电阻R=2Ω，设控制周期为T，其中晶闸管导通时间为0.3s，关断时间为0.2s，试计算负载上的功率与假定晶闸管一直导通时所送出的功率。

解：负载在全导通过程时送出功率为：

U122?（220PL=2PW=24.2KW

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负载在导通0.3s，断开0.2s，过零触发下负载上的电压有效值：

负载上的功率

24.2*

14.5KW

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