电力电子技术习题及答案

电力电子技术习题及答案

电力电子技术习题集

习题一 1.

试说明什么就是电导调制效应及其作用。 2.

晶闸管正常导通的条件就是什么,导通后流过的电流由什么决定？晶闸管由导通变为关断的条件就是什么,如何实现？ 3.

有时晶闸管触发导通后,触发脉冲结束后它又关断了,就是何原因？

4. 图1-30中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形,其最大值均为I m ,试计算各波形的电流平均值、有效值。如不考虑安全裕量,额定电流100A 的晶闸管,流过上述电流波形时,允许流过的电流平均值I d 各位多少？

(f)

图1-30 习题1-4附图

5. 在图1-31所示电路中,若使用一次脉冲触发,试问为保证晶闸管充分导通,触发脉冲宽度至少要多宽？图中,E =50V;L =0、5H;R =0、5?; I L =50mA(擎住电流)。

图1-31习题1-5附图 图1-32习题1-9附图

6. 为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流,而GTO 却可以？

7. GTO 与GTR 同为电流控制器件,前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同？

8. 试比较GTR 、GTO 、MOSFET 、IGBT 之间的差异与各自的优缺点及主要应用领域。

9. 请将VDMOS(或IGBT)管栅极电流波形画于图1-32中,并说明电流峰值与栅极电阻有何关系以及栅极电阻的作用。

10. 全控型器件的缓冲吸收电路的主要作用就是什么？试分析RCD 缓冲电路中各元件的作用。

11. 限制功率MOSFET 应用的主要原因就是什么？实际使用时如何提高MOSFET 的功率容量？

习题二

1.具有续流二极管的单相半波可控整流电路,带阻感性负载,电阻为5?,电感为0、2H,电源电压的有效值为220V,直流平均电流为10A,试计算晶闸管与续流二极管的电流有效值,并指出

晶闸管的电压定额(考虑电压2-3倍裕度)。

2.单相桥式全控整流电路接电阻性负载,要求输出电压在0～100V连续可调,输出电压平均值

为30 V时,负载电流平均值达到20A。系统采用220V的交流电压通过降压变压器供电,且晶闸管的最小控制角αmin＝30°,(设降压变压器为理想变压器)。试求:

(1)变压器二次侧电流有效值I2;

(2)考虑安全裕量,选择晶闸管电压、电流定额; (3)作出α＝60°时,u d、i d与变压器二次侧i2的波形。

3.试作出图2-8所示的单相桥式半控整流电路带大电感负载,在α＝30°时的u d、i d、i VT1、i VD4

的波形。并计算此时输出电压与电流的平均值。

4.单相桥式全控整流电路,U2＝100V,负载中R＝2 ?,L值极大,反电动势E＝60V,当α＝30°时,

试求:

(1)作出u d、i d与i2的波形;

(2)求整流输出电压平均值U d、电流I d,以及变压器二次侧电流有效值I2。

5、某一大电感负载采用单相半控桥式整流接有续流二极管的电路,负载电阻R=4Ω,电源电压

U2=220V,α=π/3,求:

(1) 输出直流平均电压与输出直流平均电流;

(2) 流过晶闸管(整流二极管)的电流有效值;

(3) 流过续流二极管的电流有效值。

6. 三相半波可控整流电路的共阴极接法与共阳极接法,a、b两相的自然换相点就是同一点

不？如果不就是,它们在相位上差多少度？试作出共阳极接法的三相半波可控的整流电路在α＝30°时的u d、i VT1、u VT1的波形。

7、三相半波可控整流电路带大电感性负载,α＝π/3,R=2Ω,U2=220V,试计算负载电流I d,并按裕

量系数2确定晶闸管的额定电流与电压。

8.三相桥式全控整流电路,U2＝100V,带阻感性负载,R＝5 ?,L值极大,当α＝60°,试求:

(1)作出u d、i d与i VT1的波形;

(2)计算整流输出电压平均值U d、电流I d,以及流过晶闸管电流的平均值I dVT与有效值I VT;

(3)求电源侧的功率因数;

(4)估算晶闸管的电压电流定额。 9.三相桥式不控整流电路带阻感性负载,R＝5 ?,L＝∞,U2＝220V,X

B=0、3 ?,求U d、I d、I VD、

I2与γ的值,并作出u d、i VD1与i2的波形。

10.请说明整流电路工作在有源逆变时所必须具备的条件。

11.什么就是逆变失败？如何防止逆变失败？

12、三相全控桥变流器,已知L足够大、R=1、2Ω、U2=200V、E

M= -300V,电动机负载处于发

电制动状态,制动过程中的负载电流66A,此变流器能否实现有源逆变？求此时的逆变角β。

13.三相全控桥变流器,带反电动势阻感负载,R＝1 ?,L＝∞,U2＝220V,L B=1mH,当E M＝－

400V,β＝60°时求U d、I d与γ的值,此时送回电网的有功功率就是多少？

14.三相桥式全控整流电路,其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中最大的就是哪一

次？变压器二次电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的就是哪几次？

15.试计算第4题中i2的3、5、7次谐波分量的有效值I23、I25、I27,并计算此时该电路的输入

功率因数。

16.试计算第6题中的i2的5、7次谐波分量的有效值I25、I27。

17、三相晶闸管整流器接至10、5kV交流系统。已知10kV母线的短路容量为150MV A,整

流器直流侧电流I d＝400A,触发延迟角α＝15°,不计重叠角 ,试求:

(1) 相移功率因数cosφ1、整流器的功率因数λ;

(2) 整流测直流电压U d;

(3) 有功功率、无功功率与交流侧基波电流有效值;

(4) 截止到23次的各谐波电流的大小、总谐波畸变率。

18.晶闸管整流电路的功率因数就是怎么定义的？它与那些因素有关？ 19、综述抑制相控整流电路网侧电流谐波的措施。

20、综述改善相控整流电路网侧功率因数的措施。

习题三

1、一升压换流器由理想元件构成,输入U d在8~16V之间变化,通过调整占空比使输出U0=24V

固定不变,最大输出功率为5W,开关频率20kHz,输出端电容足够大,求使换流器工作在连续电流方式的最小电感。

2、一台运行在20kHz开关频率下的升降压换流器由理想元件构成,其中L=0、05mH,输入电

压U d=15V,输出电压U0=10V,可提供10W的输出功率,并且输出端电容足够大,试求其占空比D。

3.在图3-1所示的降压斩波电路中,已知E=100V,R=0、5Ω,L=1mH,采用脉宽调制控制方

式,T=20μs,当t on＝5μs时,试求:

(1)输出电压平均值U O、输出电流的平均值I O;

(2)输出电流的最大与最小瞬时值并判断负载电流就是否断续;

(3)当t on＝3μs时,重新进行上述计算。

4.在图3-35所示降压斩波电路中,已知E=600V,R=0、1Ω,L=∞,E

M=350V,采用脉宽调制控制方

式,T=1800μs,若输出电流I O=100A, 试求:

(1)输出电压平均值U O与所需的t on值;

(2)作出0u、0i以及i G、i D的波形。

E

M

图3-35 电流型降压斩波电路

5.升压斩波电路为什么能使输出电压高于电源电压？ 6.在图3-4所示的升压斩波电路中,已知E=50V,L值与C值极大,R=20Ω,采用脉宽调制控制方

式,当T=40μs,t on＝25μs时,计算输出电压平均值U O与输出电流的平均值I O。

7.说明降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路的输出电压范围。

8.在图3-7所示升降压斩波电路中,已知E=100V,R=0、5Ω,L与C极大,试求:

(1)当占空比α＝0、2时的输出电压与输出电流的平均值;

(2)当占空比α＝0、2时的输出电压与输出电流的平均值,并计算此时的输入功率。

7.试说明升降压斩波电路(Boost－Cuck Chooper)与Cuk斩波电路的异同点。

8.在单相交流调压器中,电源电压U1=120V,电阻负载R=10Ω,触发角α=900,试计算:负载电压有

效值U O、负载电流有效值I O、负载功率P O与输入功率因数λ。

9.一电阻性负载加热炉有单相交流调压电路供电,如α＝00时位输出功率最大值,试求功率为

80％,50％时的触发角α。

10.一晶闸管单相交流调压器带阻感性负载,电源电压为220V的交流电源,负载R=10

Ω,L=1mH,试求:

(1)触发角α的移相范围;

(2)负载电流的最大有效值;

(3)最大输出功率及此时电源侧的功率因数;

(4)当α＝900时,晶闸管电流的有效值、晶闸管导通角与电源侧功率因数;

11.某单相反并联调功电路,采用过零触发。电源电压U1=220V,电阻负载R=1Ω,控制的设定周 期T C内,使晶闸管导通0、3s,断开0、2s,使计算送到电阻负载上的功率与假定晶闸管一直导通时所送出的功率。

12.交流调压电路与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？

13.用一对反并联的晶闸管与使用一只双向晶闸管进行交流调压时,她们的主要差别就是什

么？

14.反并联的晶闸管与负载接成内三角形的三相交流调压电路,问该电路有何优点？

15.什么就是TCR？什么就是TSC？它们的基本原理就是什么？各有何特点？

16.交交变频电路的主要特点与不足之处就是什么？其主要用途就是什么？

17.三相交交变频电路有哪两种接线方式？它们有什么区别？

习题四

1.无源逆变电路与有源逆变电路有什么区别？

2.在逆变电路中器件的换流方式有哪些？各有什么特点？试举例说明。

3.为什么负载换向逆变器的负载阻抗必须呈容性而谐振式逆变器无次要求？

4.什么就是电压型逆变电路与电流型逆变电路？二者各有什么特点？

5.电压型逆变电路中二极管的作用就是什么？如果没有将出现什么现象？为什么电流型逆

变电路中没有这样的二极管？

6.请说明整流电路、逆变电路、变流(变频)电路三个概念的区别。

7.并联谐振式逆变器利用负载电压进行换相,为保证换相应满足什么条件？

8.对于图4-16所示电路,测得u DS波形如图右边,请分析波形出现电压尖峰的原因,并说明消