逆变电路作业参考答案

电力电子技术习题（附参考答案）一、单选题（共20题，每题1分，共20分）1、单相全控桥式整流电路电阻性负载中，控制角的最大移相范围是（）A、150°B、180°C、120°D、90°正确答案：B2、电流型三相桥式逆变电路，120°导通型，则在任一时刻开关管导通的个数是不同相的上、下桥臂( )。

A、共三只B、共四只C、各一只D、各二只正确答案：C3、单相全控桥式整流电路大电感性负载中，控制角的最大移相范围是（）A、180°B、90°C、120°D、150°正确答案：B4、对于升降压直流斩波器，当其输出电压小于其电源电压时，有（）。

A、α无法确定B、0.5<α<1C、0<α<0.5D、以上说法均是错误的正确答案：C5、为了防止逆变失败，最小逆变角限制为（），单位为度。

A、30～35B、20～25C、10～15D、40～45正确答案：A6、已经导通的晶闸管的可被关断的条件是流过晶闸管的电流（）A、减小至维持电流以下B、减小至擎住电流以下C、减小至门极触发电流以下D、减小至5A以下正确答案：A7、电力电子器件一般工作在（）状态A、开关B、放大C、开关和放大D、其他正确答案：A8、在晶闸管整流电路中，变压器二次侧所供给的有功功率P＝（）A、I2RdB、I2dRdC、UIdD、U2Id正确答案：D9、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是（）。

A、PWMB、PAMC、SPWMD、SPAM正确答案：C10、在晶闸管应用电路中，为了防止误触发应将幅值限制在不触发区内的信号是（）A、干扰信号和触发信号B、干扰信号C、触发电流信号D、触发电压信号正确答案：B11、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、关断状态B、饱和状态C、不定D、导通状态正确答案：A12、单相全控桥式整流大电感负载电路中，控制角α的移相范围是（）A、0度-90度B、0度C、90度-180度D、180度-360度正确答案：A13、IGBT属于（）控制型元件。

电力电子技术习题库（附答案）一、单选题（共25题，每题1分，共25分）1.三相桥式全控整流电路，大电感负载，当α＝（）时整流平均电压Ud=0。

A、60度B、30度C、90度D、120度正确答案：C2.1957年美国通用电气（GE）公司研制出第一只（），它标志着电力电子技术的诞生。

A、电子管B、晶闸管C、MOSFETD、IGBT正确答案：B3.逆导晶闸管是将大功率二极管与何种器件集成在一个管芯上而成（）A、可关断晶闸管B、双向晶闸管C、逆阻型晶闸管D、大功率三极管正确答案：C4.IGBT是一个复合型的器件，它是（）A、GTR驱动的MOSFETB、MOSFET驱动的GTRC、MOSFET驱动的晶闸管D、MOSFET驱动的GTO正确答案：B5.晶闸管的伏安特性是指()A、门极电压与门极电流的关系B、阳极电压与阳极电流的关系C、门极电压与阳极电流的关系D、阳极电压与门极电流的关系正确答案：B6.单相全控桥式整流电路大电感性负载中，控制角的最大移相范围是（）A、180°B、120°C、90°D、150°正确答案：C7.三相半波可控整流电路的自然换相点是（）A、比三相不控整流电路的自然换相点超前30°B、本相相电压与相邻电压正半周的交点处C、比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°D、交流相电压的过零点正确答案：B8.逆变电路是一种（）变换电路。

A、AC/ACB、DC/ACC、DC/DCD、AC/DC正确答案：B9.采用多重化电压源型逆变器的目的，主要是为()。

A、增大输出幅值B、减小输出谐波C、减小输出幅值D、减小输出功率正确答案：B10.三相全波可控整流电路电阻性负载中，控制角的最大移相范围是（）。

A、90°B、120°C、150°D、180°正确答案：B11.目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（）。

1. 什么是逆变电路？
2. 逆变电路和整流电路有什么不同？
3. 请解释单相桥式逆变电路的工作原理。

4. 请解释三相桥式逆变电路的工作原理。

5. 什么是SPWM控制技术？它在逆变电路中的应用是什么？
6. 请解释逆变电路中的负载匹配问题。

7. 请解释逆变电路中的电压源换向问题。

8. 请解释逆变电路中的电流源换向问题。

9. 请解释逆变电路中的谐波问题。

10. 请解释逆变电路中的电磁兼容性问题。

11. 请解释逆变电路中的开关损耗问题。

12. 请解释逆变电路中的二极管损耗问题。

13. 请解释逆变电路中的电容损耗问题。

14. 请解释逆变电路中的电感损耗问题。

15. 请解释逆变电路中的效率问题。

16. 请解释逆变电路中的可靠性问题。

17. 请解释逆变电路中的故障诊断问题。

18. 请解释逆变电路中的保护问题。

19. 请解释逆变电路中的控制策略问题。

20. 请解释逆变电路中的设计和优化问题。

第四章有源逆变电路习题与思考题解4-1．逆变电路必须具备什么条件才能进行逆变工作？解：逆变电路必须同时具备下述两个条件才能产生有源逆变：1 变流电路直流侧应具有能提供逆变能量的直流电源电势E d，其极性应与晶闸管的导电电流方向一致。

2. 变流电路输出的直流平均电压U d的极性必须为负（相对于整流时定义的极性），以保证与直流电源电势E d构成同极性相连，且满足U d<E d。

4-2单相全控桥式逆变电路与单相桥式（二极管）整流电路有何差别？是否所有的整流电路都可以用来作为逆变电路？解：单相全控桥式逆变电路是DC／AC变换电路，是单相全控桥式变流电路工作于逆变状态，其负载为反电动势负载，控制角为α>90°的情况。

单相桥式（二极管）整流电路是AC／DC 变换电路，是单纯的整流电路，相当于单相全控桥式变流电路工作于整流状态，控制角α=0°时的情况。

不是所有的整流电路都可以用来作为逆变电路。

例如，单相、三相半控桥式变流电路，带续流二极管的变流电路都只能工作于整流状态，不能用来作为逆变电路。

4-3．逆变电路工作时为什么会产生短路事故？解：变流器工作在逆变状态时，如果因丢失脉冲、移相角超出范围、甚至突发电源缺相或断相等情况时，都有可能发生换相失败，将使变流器输出的直流电压U d进入正半周范围，U d的极性由负变正，与直流侧直流电源电势E d形成顺向串联，造成短路事故（因逆变电路的内阻R很小）。

这种情况称为逆变失败。

或称为逆变颠覆。

4-4．为什么要限制逆变角的最小值βmin？选择βmin值时应考虑哪些因素？解：为了避免逆变电路发生逆变失败，所以，必须限制逆变角的最小值βmin。

最小逆变角βmin的选取要考虑三个因素，即换相重叠角γ；晶闸管关断时间t off对应的电角度δ；安全裕量角θ0。

故有βmin≥γ+δ+θ04-5．在图4-2（c ）中，当α>90°时,为什么必须E d >U d 才能正常逆变工作，E d 与U d 间的差值由何因素决定。

第四章有源逆变电路习题与思考题解4-1．逆变电路必须具备什么条件才能进行逆变工作？解：逆变电路必须同时具备下述两个条件才能产生有源逆变：1 变流电路直流侧应具有能提供逆变能量的直流电源电势E d，其极性应与晶闸管的导电电流方向一致。

2. 变流电路输出的直流平均电压U d的极性必须为负（相对于整流时定义的极性），以保证与直流电源电势E d构成同极性相连，且满足U d<E d。

4-2单相全控桥式逆变电路与单相桥式（二极管）整流电路有何差别？是否所有的整流电路都可以用来作为逆变电路？解：单相全控桥式逆变电路是DC／AC变换电路，是单相全控桥式变流电路工作于逆变状态，其负载为反电动势负载，控制角为α>90°的情况。

单相桥式（二极管）整流电路是AC／DC 变换电路，是单纯的整流电路，相当于单相全控桥式变流电路工作于整流状态，控制角α=0°时的情况。

不是所有的整流电路都可以用来作为逆变电路。

例如，单相、三相半控桥式变流电路，带续流二极管的变流电路都只能工作于整流状态，不能用来作为逆变电路。

4-3．逆变电路工作时为什么会产生短路事故？解：变流器工作在逆变状态时，如果因丢失脉冲、移相角超出范围、甚至突发电源缺相或断相等情况时，都有可能发生换相失败，将使变流器输出的直流电压U d进入正半周范围，U d的极性由负变正，与直流侧直流电源电势E d形成顺向串联，造成短路事故（因逆变电路的内阻R很小）。

这种情况称为逆变失败。

或称为逆变颠覆。

4-4．为什么要限制逆变角的最小值βmin ？选择βmin 值时应考虑哪些因素？解：为了避免逆变电路发生逆变失败，所以，必须限制逆变角的最小值βmin 。

最小逆变角βmin 的选取要考虑三个因素，即换相重叠角γ；晶闸管关断时间t off 对应的电角度δ；安全裕量角θ0。

故有βmin ≥γ+δ+θ04-5．在图4-2（c ）中，当α>90°时,为什么必须E d >U d 才能正常逆变工作，E d 与U d 间的差值由何因素决定。

第六章无源逆变电路习题与思考题解6-1.无源逆变电路和有源逆变电路的区别有哪些解：无源逆变电路就是将直流电能转换为某一固定频率或可变频率的交流电能，并且直接供给负载使用的逆变电路。

有源逆变电路就是将直流电能转换为交流电能后，又馈送回交流电网的逆变电路。

这里的“源”即指交流电网，或称交流电源。

6-2.什么是电压型逆变电路和电流型逆变电路各有什么特点解：根据逆变器直流侧电源性质的不同可分为两种，直流侧是电压源的称为电压型逆变器，直流侧是电流源的称为电流型逆变器。

电压型逆变器，其中间直流环节以电容贮能，具有稳定直流侧电压的作用。

直流侧电压无脉动、交流侧电压为矩形波，多台逆变器可以共享一套直流电源并联运行。

由于PWM（脉宽调制）技术的出现和发展，使得电压和频率的调节均可在逆变过程中由同一逆变电路完成，应用更为普遍。

电流型逆变器，中间直流环节以电感贮能，具有稳定直流侧电流的作用。

它具有直流侧电流无脉动、交流侧电流为矩形波和便于能量回馈等特点。

一般用于较大功率的调速系统中，如大功率风机、水泵等。

6-3.试说明电压型逆变电路中续流二极管的作用。

解：对于电感性负载，由于电感的储能作用，当逆变电路中的开关管关断时，负载电流不能立即改变方向，电流将保持原来的流向，必须通过与开关管反向并联的大功率二极管进行续流，来释放电感中储存的能量，这就是电压型逆变电路中续流二极管的作用。

若电路中无续流二极管，开关管关断时，由于电感中的电流将产生很大电流变化率，从而在电路中引起很高的过电压，对电路的器件或绝缘产生危害。

6-4试述180O导电型电压型逆变电路的换流顺序及每60O区间导通管号。

解：参阅教材P101中的图6-4（g）。

180 O导电型电压型逆变电路，每个开关管在每个周期中导通180 O，关断时间也是180 O，换流（换相）是在同一个桥臂的上、下两个开关管之间进行，亦称纵向换相。

换流顺序为每一次在同一桥臂上的V11和V14，V13和V16，V15和V12，每对管各自间隔180 O换相一次。

第2章 电力电子器件1. 使晶闸管导通的条件是什么答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。

或：u AK >0且u GK >0。

2. 维持晶闸管导通的条件是什么 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。

3. 怎样才能使晶闸管由导通变为关断 答：要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。

4. 图1中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。

π4π4π25π4a)b)c)图1-43图1 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m =π2m I (122+)≈ I m I 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈ I m b) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td Im=πm I (122+)≈ I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =2m I π2123+≈ I m c) I d3=π21⎰20)(πωt d I m =I 3 =⎰202)(21πωπt d I m =5. 全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么答：全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压，d u /d t 或过电流和d i /d t ，减小器件的开关损耗。

6. 试分析全控型器件的RCD 缓冲电路中各元件的作用。

答：RCD 缓冲电路中，各元件的作用是：开通时，C s 经R s 放电，R s起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经VD s 从C s 分流，使d u /d t 减小，抑制过电压。

第六章无源逆变电路习题与思考题解6-1. 无源逆变电路和有源逆变电路的区别有哪些解：无源逆变电路就是将直流电能转换为某一固定频率或可变频率的交流电能，并且直接供给负载使用的逆变电路。

有源逆变电路就是将直流电能转换为交流电能后，又馈送回交流电网的逆变电路。

这里的“源”即指交流电网，或称交流电源。

6-2. 什么是电压型逆变电路和电流型逆变电路各有什么特点解：根据逆变器直流侧电源性质的不同可分为两种，直流侧是电压源的称为电压型逆变器，直流侧是电流源的称为电流型逆变器。

电压型逆变器，其中间直流环节以电容贮能，具有稳定直流侧电压的作用。

直流侧电压无脉动、交流侧电压为矩形波，多台逆变器可以共享一套直流电源并联运行。

由于PW(脉宽调制) 技术的出现和发展，使得电压和频率的调节均可在逆变过程中由同一逆变电路完成，应用更为普遍。

电流型逆变器，中间直流环节以电感贮能，具有稳定直流侧电流的作用。

它具有直流侧电流无脉动、交流侧电流为矩形波和便于能量回馈等特点。

一般用于较大功率的调速系统中，如大功率风机、水泵等。

6-3. 试说明电压型逆变电路中续流二极管的作用。

解：对于电感性负载，由于电感的储能作用，当逆变电路中的开关管关断时，负载电流不能立即改变方向，电流将保持原来的流向，必须通过与开关管反向并联的大功率二极管进行续流，来释放电感中储存的能量，这就是电压型逆变电路中续流二极管的作用。

若电路中无续流二极管，开关管关断时，由于电感中的电流将产生很大电流变化率，从而在电路中引起很高的过电压，对电路的器件或绝缘产生危害。

6-4试述180°导电型电压型逆变电路的换流顺序及每60°区间导通管号。

解：参阅教材P101中的图6-4 (g)。

180 °导电型电压型逆变电路，每个开关管在每个周期中导通180 °,关断时间也是180。

，换流（换相）是在同一个桥臂的上、下两个开关管之间进行，亦称纵向换相。

第六章部分课后习题及其解答1、什么是逆变？画出逆变式弧焊电源的原理框图，简述各部分的作用。

答：所谓逆变是相对于常见的交流电经过整流变为直流电而言的，即将直流电变为交流电的变换称为逆变。

输入电路包括输入整流和滤波电路，整流电路大多采用桥式整流电路，将交流变为直流；滤波电路应用较多的是电容滤波，将直流电变得更平稳。

逆变电路是逆变式弧焊电源的核心，由电子功率开关器件和逆变降压变压器等构成，将直流电变化为交流电。

输入电路、逆变电路、输出电路等构成了主电路。

控制电路是产生和调节驱动脉冲的电路。

在弧焊电源的逆变电路中，通过调节驱动脉冲信号控制电子功率开关的导通与关断，从而将直流电变换为中频交流电。

控制电路决定了逆变式弧焊电源的输出。

2、逆变电路有那些型式？简述其工作原理。

答：主要有单端式，推挽式，半桥式以及全桥式四中逆变主电路结构。

单端式（双电子功率开关）：VT1、VT2同时导通时，N1上有由上至下的电流流过，形成第一个回路；两者截止，变压器中能量经VD3、VD4释放，N1电压极性反转，形成第二个回路，即可在变压器上形成方波交流电。

推挽式：电流经N11、VT1形成第一个回路（VT1导通），经N12、VT2形成第二个回路（VT2导通），VT1 VT2两者交替导通在变压器上产生方波交流电压。

半桥式：电流由正极经VT1、N1(由下至上)、C2 流向负极形成第一个回路，经C1、N1(由上至下)、VT2形成第二个回路，VT1 VT2两者交替导通在变压器上产生方波交流电压。

全桥式：电流由正极经VT3、N1(由上至下)、VT2 流向负极形成第一个回路，经VT1、N1(由下至上)、VT4形成第二个回路，VT3、VT2和VT1、VT4交替导通在变压器上产生方波交流电压。

3、简述PWM和PFM的工作原理。

答：PWM（pulse width modify）控制即脉冲宽度控制方式，也可以称为“定频率调脉宽”控制方式。

此控制方式是在频率不变的条件下，调节脉冲宽度来调节逆变器的输出能量。

1.答：有源逆变：把直流电转变成交流电反送回电网的过程。

2. 答：实现有源逆变的条件：1) 变流装置的直流侧必须外接有电压极性与晶闸管导通方向一致的直流电源E，且E的数值要大于Ud；2) 变流器必须工作在β＜90°（α＞90°)区间，使Ud＜0，才能将直流功率逆变为交流功率返送电网。

3)为了保证变流装置回路中的电流连续，逆变电路中一定要串接大电抗。

在半控桥和负载侧并有续流管的电路中，Ud＞0，不满足有源逆变产生的条件。

3.答：造成逆变失败的原因：(1) 触发电路工作不可靠。

不能适时、准确地给各晶闸管分配触发脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等。

(2) 晶闸管发生故障。

器件失去阻断能力，或器件不能导通。

(3) 交流电源异常。

在逆变工作时，电源发生缺相或突然消失而造成逆变失败。

(4) 换相裕量角不足，引起换相失败。

应考虑变压器漏抗引起的换相重叠角、晶闸管关断时间等因素的影响。

为了防止由于换相的裕量角不足，引起换相失败，从而导致逆变失败，需对输出的触发脉冲逆变角最小值加以限制。

4.答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。

而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。

5. 答：换流方式有4 种：器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。

全控型器件采用此换流方式。

电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。

负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。

强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。

通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。

晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3 种方式。

6.答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路的主要特点是：①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。