电力电子模拟试卷十(附答案)x
时间：2020-11-21 16:20:33 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
电力电子模拟试卷十（附答案）
一、填空题：（本题共 8 小题，每空 1 分，共 20 分）
1、同一晶闸管，维持电流 I H与掣住电流 I L 在数值大小上有 I L______I H。
2、常用的晶闸管有 式、 式两种。
3、单相半控桥整流电路，带大电感性负载，晶闸管在 ______时刻换流，二极
管则在
时刻换流。
4、过电压产生的原因
、
，可采取
、
、保
护。
5、变频电路所采取的换流方式
、
、
。
6、门极可关断晶闸管主要参数有
、
、
。
7、电力变换通常分为四大类，即
、 、
、
。
8、斩波器是在接在恒定直流电源和负载电路之间，用于 。
二、选择题：（本题共 5 小题，每小题 2 分，共 10 分）
1、当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将
工作在 ( ) A.
导通状态
B. 关断状态
C. 饱和状态
D. 不
定
2、单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角
α 的最大移相范围是
( )
A.90°
B.120°
C.150°
D.180°
3、单相全控桥大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为 ( )
2 U 2
B.
2U 2C.
2
2U 2
D.
6U 2
A. 2
4、在下列可控整流电路中，不能实现有源逆变的是
（
）
A、单相全控桥整流电路 B 、单相双半波整流电路
C、单相半控桥整流电路 D 、三相全控桥整流电路
电流型逆变器中间直流环节贮能元件是 ( )
A. 电容 B. 电感 C. 蓄电池 D. 电动机
三、简答题：（本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 分）
1、晶闸管实现导通的条件是什么？关断的条件及如何实现关断？
2、什么叫逆变失败？逆变失败的原因是什么？
3、简述对触发电路的三点要求。
4、什么叫过电流？过电流产生的原因是什么？
5、IGBT、GTR、 GTO和电力 MOSFET的驱动电路各有什么特点 ?。
6、试说明 PWM控制的基本原理。
四、计算题：（本题共 4 小题，每小题 10 分，共 40 分）
1、单相桥式全控整流电路 ,U2=100V,负载中 R=20 ,L 值极大 当 = 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。
2、光台灯由单相交流调压电路供电 , 设该台灯可看作电阻负载 , 在 =O时输出
功率为最大值 , 试求功率为最大输出功率的 80%,50%时的开通角 。
3、三相半波可控整流电路 ,U2=100V,带电阻电感负载 ,R=50 ,L 值极大 , 当 ＝
时 , 要求 : ①画出 Ud, Id 和 I VT1的波形 ; ②计算 Ud、I d、 I dT 和 I VT
4、某一电阻负载，要求输出直流电压
Ud ～
24v,
最大负载电流
I d。采用单
=0
=30A
相半波可控整流电路。用 220V 直接供电或用变压器降压到
60V 供电。计算两种
方案下，不考虑完全裕量时，晶闸管的导通角
θ
N
N
，额定电流 I ,
额定电压 U，电
源的功率因数和电源容量。
参考答案
一、填空题：（本题共 8 小题，每空 1 分，共
20 分）
1、空 1 答案 =（ 2～ 4）。
2、空 1 答案螺栓式；空
2 答案平板式。
3、空 1
答案触发；空 2 答案电源电压过零点。
4、空 1
答案浪涌电压；空
2
答案操作过电压；空
3 答案阻容吸收；空 4 答案硒堆；空 5 答
案压敏电阻。
5、空 1
答案自然换流；空
2
答案负载换流；空
3 答案强迫换流。
6、空 1 答案最大可关断阳极电流
IATO；空 2 答案电流关断增益
off；空 3 答案强擎住电流
IL 。
7、空 1 答案交流变直流（整流）；空 2 答案直流变交流（逆变）；空 3 答案直流变直流（直流斩波）；空 4 答案交流变交流。
8、空 1 答案改变加到负载电路上的直流电压平均值的一种电力电子器件变流装置。
二、选择题：（本题共 5 小题，每小题 2 分，共 10 分）
1、（ B） 2 、（ D） 3 、（ B） 4 、（ B） 5 、（B）
三、问答题：（本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 分）
1、（ 5 分）
答：在晶闸管阳极——阴极之间加正向电压，门极也加正向电压，产生足够的门极电流
则晶闸管导通，其导通过程叫触发。关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。
（3 分）
实现关断的方式： 1>减小阳极电压。
2> 增大负载阻抗。
3> 加反向电压。 （ 2 分）
Ig ，
2、（ 5 分）
答：晶闸管变流器在逆变运行时， 一旦不能正常换相， 外接的直流电源就会通过晶闸管电路
形成短路，或者使变流器输出的平均电压和直流电动势变成顺向串联， 形成很大的短路电流，
这种情况叫逆变失败，或叫逆变颠覆。
造成逆变失败的原因主要有： （ 2 分）
触发电路工作不可靠。例如脉冲丢失、脉冲延迟等。
晶闸管本身性能不好。在应该阻断期间管子失去阻断能力，或在应该导通时不能导通。
交流电源故障。例如突然断电、缺相或电压过低等。
换相的裕量角过小。 主要是对换相重叠角
估计不足， 使换相的裕量时间小于晶闸管的关断
时间。 （ 3 分）
3、（ 5 分）
答：（ 1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠通电。
（2）触发脉冲应有足够的幅度。
（3）不超过门级电压，电流和功率定额，且在可能触发区域之间。
4、（ 5 分）
（ 2 分）
（ 2 分）
（ 1 分）
答：当流过晶闸管的电流大大超过其正常工作电流时，称为过电流。产生的原因有：
1）直流侧短路；
2）机械过载；
3）可逆系统中产生环流或者逆变失败；
（4）电路中管子误导通及管子击穿短路等。
（ 5 分）
5、（ 5 分）
IGBT 驱动电路的特点是 : 驱动电路具有较小的输出电阻
, Ⅰ GBT是电压驱动型器件 ,IGBT 的驱
动多采用专用的混合集成驱动器。
（ 1 分）
GTR 驱动电路的特点是 : 驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿
, 并有一定的过冲 , 这
样可加速开通过程
, 减小开通损耗 , 关断时 ,
驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流,
并加反偏截止电压
, 以加速关断速度。
（ 1 分）
GTO 驱动电路的特点是 :GTO 要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡
度, 且一般需要在整个导通期间施加正门极电流
, 关断需施加负门极电流
, 幅值和陡度要求更
高, 其驱动电路通常包括开通驱动电路
, 关断驱动电路和门极反偏电路三部分。
（ 2 分）
电力 MOSFET驱动电路的特点 : 要求驱动电路具有较小的输入电阻
, 驱动功率小且电路简
单。
（ 1 分）
6、（ 5 分）
PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。 即通过对一系列脉冲的宽度进行调制 来等效
地获得所需要波形 ( 含形状和幅值 ) 。 （ 1 分）
在采样控制理论中有一条重要的结论 : 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯蚌的 环节
上时 , 其效果基本相同 , 冲量即窄脉冲的面积。 效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相
同。上述原理称为面积等效原理。 （ 1 分）
以正弦 pWM控制为例。把正弦半波分成Ⅳ等份 , 就可把其看成是 N 个彼此相连的脉 冲列所
组成的波形。这些脉冲宽度相等 , 都等于 /n, 但幅值不等且脉冲顶部不是水平直 线而是曲
线, 各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉
冲代替 , 使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合 , 且使矩形脉冲和相应的正弦波部
分面积 ( 冲量 ) 相等 , 就得到 PWM波形。各 PWM脉冲的幅值相等而宽度是按下弦规律变化的。
根据面积等效原理 ,PWM波形和正弦半波是等效的。 对于正弦波的负半周 , 也可以用同样的方
法得到 PWM波形。可见 , 所得到的 PWM波形和期望得到的正弦波等效。 （ 3 分）
四、计算题：（本题共 4 小题，每小题 10 分，共 40 分）
1、（ 10 分）
解：（ 1）解 : ① Ud、 Id 、和 I2 的波形 ; 如下图 :
（ 4 分）
②输出平均电压
Ud、电流
Id,
变压器二次电流有效值
I2
分别为
Ud=0.9U2cos
=0.9 × 100× cos 30
＝ 77.97 （ V）
Id
＝Ud/R=77.97/2=38.99(A)
I2=Id=38.99(A)
（ 3 分）
③晶闸管承受的最大反向电压为
:
2
U2=100
2
=141.4(V)
-
考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为 :
UN=(2~3) × 141.4=283~424(V)
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
流过晶闸管的电流有效值为 :
IVT=Id/
2
=27.57(A)
晶闸管的额定电流为
:
IN=(1.5~2)
×27.57/1.57=26~35(A)
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
（ 3 分）
2、（ 10 分）
解:
=O时的输出电压最大
, 为
1
2U 1 sin
t ) U 1
(
Uomax=
0
此时负载电流最大
, 为
uo max
U 1
Iomax=
R
R
（ 3 分）
因此最大输出功率为
输出功率为最大输出功率的 80%时 , 有 :
U 1
2
Pmax=Uomax Iomax= R
此时 ,
Uo=
0.8U 1
又由
sin 2
Uo=U1 2
解得
60.54
同理 , 输出功率为最大输出功率的 50%时 , 有:
Uo=
0.5U 1
又由
sin 2
Uo=U1
2
90
3、（ 10 分）
解: ① Ud, Id 和 IVT1 的波形如下图 :
（ 3 分）
（ 4 分）
（ 5 分）
Ud、 Id 、IdT 和 IVT 分别如下
Ud=1.17U2cos =1.17 ×100× cos 60 =58.5(V)
Id ＝Ud/R=58.5/5=11.7(A)
IdvT=Id/3=11.7/3=3.9(A)
IVT=Id/
3 =6.755(A)
（ 5 分）
4、（ 10 分）
解：① U2=220v 时
(1
cos 1)
Ud=0.45U2
2
（ 1 分）
2Ud
2
24
Cos
α = 0.45U 2
—— 1= 0.45
220 －1= － 0.5（ 1 分）
1
＝120
°
θ 1=180°－ 120°＝ 60°
（ 1 分）
Ud
24
电流平均值
Id=30A
Rd=
Rd = 30
==0.8
（ 1 分）
U
U 2
sin 2
2
Rd == Rd
4
2
83 A
电流有效值
I ==
（1 分）
I
83.4
额定电流 IN
1.57 = 1.57 ==53A
额定电压 UN Udm=
2U
2
2 220 311V
1
sin 2
功率因数 Cos
==
4
2==0.302
电源视在功率 S1=U2I=220 83.4 18.36 KVA
U2=60v 时
2141 ° IN 33.8A
UN≥ 84.2
Cos 2 0.71 S2=3.18KVA
1 分）
1 分）
1 分）
（ 2 分）
