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大工17春《电力电子技术》在线作业3一、单选题（共 6 道试题，共 30 分。
）1. 软开关电路根据软开关技术发展的历程，可以分成几类电路，下列哪项不属于其发展分类？（）A. 整流电路B. 准谐振电路C. 零开关PWM电路D. 零转换PWM电路正确答案：A2. 下列哪个选项与其他三项不是同一概念？（）A. 直接变频电路B. 交交直接变频电路C. 周波变流器D. 交流变频电路?正确答案：D3. 直流开关电源的核心是（）转换电路。
A. AC-ACB. AC-DCC. DC-DCD. DC-AC正确答案：C4. 三相交交变频电路是由三组输出电压相位各差（）度的单相交交变频电路组成的。
A. 180B. 120C. 90D. 60正确答案：B5. 电阻性负载单相交流调压电路中，触发延迟角等于180度时，Uo的值（）。
A. 为最大值B. 为最小值但不为零C. 为零D. 不定正确答案：C6. 电力电子装置用于（）功率电能的变换和控制。
A. 大B. 中C. 小D. 大中正确答案：A二、多选题（共 6 道试题，共 30 分。
）1. 基本斩波电路控制方式中，保持开关导通时间不变，改变开关周期，这种称为（）。
A. 脉冲宽度调制B. 频率调制C. 调频型D. 混合型正确答案：BC2. 下列属于基本斩波电路的是（）。
A. 降压斩波电路B. 升压斩波电路C. 升降压斩波电路D. Cuk斩波电路正确答案：ABCD3. 反并联联结的两组晶闸管直流电动机系统中，电动机在哪些象限中作电动运行？（）A. 第一象限B. 第二象限C. 第三象限D. 第四象限正确答案：AC4. 交直交间接变频电路是由下列哪些基本的变流电路组合而成的？（）A. AC-ACB. AC-DCC. DC-DCD. DC-AC正确答案：BD5. 下列各项交流电力电子开关的说法，正确的是（）。
A. 需要控制电路的平均输入功率B. 要有明确的控制周期C. 要根据实际需要控制电路的接通D. 要根据实际需要控制电路的断开正确答案：CD6. 下列带隔离的直流-直流变流电路中，哪些属于单端电路？（）A. 正激电路B. 反激电路C. 全桥电路D. 推挽电路正确答案：AB三、判断题（共 8 道试题，共 40 分。
2、什么叫逆变失败？逆变失败的原因是什么？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。
逆变失败后果会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件（4 分）防止逆变失败采用最小逆变角B min防止逆变失败、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？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lg,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。
3、为什么半控桥的负载侧并有续流管的电路不能实现有源逆变？（ 5 分）答：由逆变可知，晶闸管半控桥式电路及具有续流二极管电路，它们不能输出负电压Ud 固不能实现有源逆变。
（5 分）2、电压型逆变电路的主要特点是什么？（8 分）（1）直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动；（2 分）（2）输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同；（3 分）（3）阻感负载时需提供无功。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。
（3 分）3、逆变电路必须具备什么条件才能进行逆变工作？答：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Ed,其极性应与晶闸管的导电电流方向一致。
（3 分）（2）变流电路输出的直流平均电压Ud 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Ed 构成同极性相连,且满足Ud＜Ed 。
电力电子技术平时作业（2020年2月2日，合计37题）一、填空题（12题）1、电力变换通常分为四大类，即交流变直流文库、直流变交流，直流变直流、交流变交流。
2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高，和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。
3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。
4、逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类，当直流侧是电压源时，称此电路为__电压型逆变电路_____，当直流侧为电流源时，称此电路为___电流型逆变电路_____。
5、在正弦波和三角波的自然交点时刻控制开关器件的通断，这种生成SPWM 波形的方法称_自然采样法_______，实际应用中，采用___规则采样法_____来代替上述方法，在计算量大大减小的情况下得到的效果接近真值。
6、（1）.普通型单向导通的晶闸管。
该类型的晶闸管工作时,必须由正脉冲信号触发。
（2）.普通型双向导通的晶闸管。
该类型的晶闸管的显著特点是可以正、负脉冲信号触发。
7、单相半控桥整流电路，带大电感性负载，晶闸管在__ 触发____时刻换流，二极管则在电流电压过零点___时刻换流。
8、过电压产生的原因_ _浪涌电压______、_操作过电压_______，可采取__ 阻容吸收、__ 晒堆___、压敏阻保护。
9、变频电路所采取的换流方式自然换流_、负载换流、强迫换流_____。
10、_、 _开、关时间Ton Toff 、 _。
11、电力变换通常分为四大类，即交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流。
12、斩波器是在接在恒定直流电源和负载电路之间，用于_ 改变加到负载电路上的直流电压下平均值的一种电力电子器件变流装置。
二、简答题(18题)1.使晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？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）。
第四章课后题：1、无源逆变和有源逆变电路有什么不同？答：与整流相对应，把直流电变成交流电称为逆变。
当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为有缘逆变。
当交流侧直接和负载连接时，称为无源逆变。
2、换流方式有哪几种？各有什么特点？答：器件换流:利用全控型器件的自关断能力进行换流称为器件换流。
电网换流:由电网提供换流电压称为电网换流。
负载换流:由负载提供换流电压称为负载换流。
凡是负载电流的相位超前于负载电压的场合,都可以实现负载换流.当负载为电容性负载时,就可实现负载换流。
3、什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点？电压型逆变电路：直流侧是电压源或直流侧并联一个大电容。
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动，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，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电流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，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
电流型逆变电路：直流侧是电流源或直流侧串联一个大电感。
特点：①直流侧串联大电感，相当于电流源。
直流侧电流基本无脉动，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，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。
③当交流侧为阻抗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。
因为反馈无功能量时直流电流并不方向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。
4、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？答：1）在电压型逆变电路中，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。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管，当输出交流电压和电流的极性相同时，电流经电路中可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。
几种典型的软开关电路分享目前（电力电子）设备的发展趋势都是小型化，同时对装置的效率和（电磁兼容）性有着很高的要求。
设备向着高频化的方向发展，这样可以减小（滤波器）、变压器等器件的体积和重量，实现小型化和轻重化; 但是高频化带来了开关损耗增大、效率下降和电磁干扰增大等影响。
这就引出了我们今天要讨论的（话题）——软开关技术：降低开关损耗和开关噪声; 大幅度提高开关频率。
1软开关基本概念聊软开关之前，我们先说一下硬开关(嗯，不能太"硬"，哈哈)硬开关开关过程中电压、（电流）均不为零，出现了重叠，有显著的开关损耗; 电压和电流变化的速度很快，波形出现了明显的过冲，从而产生了开关噪声。
开关损耗(Eon+Eoff)与开关频率fsw之间呈线性关系，因此当硬电路的工作频率不太高时，开关损耗占总损耗的比例并不大，但随着开关频率的提高，开关损耗就越来越显著。
以降压型电路为例，了解一下硬开关：理想化波形针对开通和关断过程的波形说明如下：关断过程开通过程软开关软（开关电路）中增加了谐振电感Lr 和谐振（电容）Cr，与滤波电感L、电容C相比，Lr和Cr的值小得多，同时开关S增加了反并联（二极管）VDS，而硬开关电路中不需要这个二极管。
我们还以降压型电路为例，来了解一下软开关：降压型零电压开关准谐振电路中，在开关过程前后引入谐振，使开关开通前电压先降到零，关断前电流先降到零，消除了开关过程中电压、电流的重叠，从而大大减小甚至消除开关损耗，同时，谐振过程限制了开关过程中电压和电流的变化率，这使得开关噪声也显著减小。
关断过程开通过程零电压开关和零电流开关零电压开通：开关开通前其两端电压为零，则开通时不会产生损耗和噪声;零电流关断：开关关断前其电流为零，则关断时不会产生损耗和噪声;零电压关断：与开关并联的电容能延缓开关关断后电压上升的速率，从而降低关断损耗;零电流开通：与开关串联的电感能延缓开关开通后电流上升的速率，降低了开通损耗。
8．直接交交变频电路的优点是：只用一次变流，较高；可方便地实现四象限工作；低频输出波形接近正弦波9．根据软开关技术发展的历程可以将软开关电路分成准谐振电路、零开关PWM 电路和。
10．晶闸管断态不重复电压U DSN与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM____________U BO。
三. 选择题（10分）1．在晶闸管可控整流电路电流断续时的机械特性中，当α（）时，所有不同控制角的特性曲线实际空载转速均相同。
A．≤30° B．≤60°C．≤90° D．≤120°2.下列器件中，属于全控型的有（）A.整流二极管B. 普通晶闸管C. 逆导晶闸管D. IGBT3.三相桥式全控整流大电感负载电路中，控制角α的移相范围是( )A.0°～90°B.0°～180°C.90°～180°D.180°～360°4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ=( )A.π-αB.π+αC.π-δ-αD.π+δ-α5.可在第一和第四象限工作的变流电路是( )A.三相半波可控变流电路B.单相半控桥C.三相半控桥D.接有续流二极管的单相半波可控变流电路6.若增大SPWM逆变器的输出电压基波频率，可采用的控制方法是( )A.增大三角波幅度B.增大三角波频率C.增大正弦调制波频率D.增大正弦调制波幅度7.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8．在大电感负载三相全控桥中，当α>60°时，在过了自然换相点之后和下一个晶闸管被触发之前，整流输出u为负值，交流电源接受回馈的能量，电感d( )A.释放储能B.既不释放能量也不储能C.吸收能量D.以储能为主9．晶闸管的伏安特性是指( )A.阳极电压与门极电流的关系B.门极电压与门极电流的关系C.阳极电压与阳极电流的关系D.门极电压与阳极电流的关系10．下列可控整流电路中，输出电压谐波含量最少的是（）电路。
电力电子器件的特征：电力电子器件所能处理电功率的大小；因为处理的电功率较大，为了减小本身的损耗，提高效率，电力电子器件一半都工作在开关状态；实际应用中电力电子器件往往需要信息电子电路来控制。
分类：电真空器件和半导体器件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维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？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。
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额定电压：取晶闸管的Udrm（断态重复峰值电压）和Urrm（反复重复峰值电压）中较小的标准作为该器件的额定电压。
额定电流：晶闸管在环境温度为40摄氏度和规定的冷却状态下，稳定结温不超过结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值可派生器件：快速/双向/逆导/光控晶闸管全控型器件有哪些：门极可关断晶闸管（GTO），电力晶体管（GTR），电力场效应晶体管（电力MOSFET），绝缘栅双极晶体管（IGBT）3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。
开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题。
电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置电力器件按照其能够被控制电路信号所控制的程度分为：半控型器件，全控型器件，不可控器件。
整流电路按交流输入相数分为单相电路和多相电路。
触发延迟角：从晶闸管开始承受正向阳极电压到施加触发脉冲止的电角度称位触发延时角。
导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称位导通角。
相位控制方式：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。
电路中晶闸管的波形系数：755.1/111==d f I I K 。
b ）平均值：m m d I t td I I 5434.0)(sin 14/2==⎰ππωωπ； 有效值：m m I t d t I I 6741.0)()sin (14/22==⎰ππωωπ；电路中晶闸管的波形系数：241.1/222==d f I I K 。
c ）平均值：4/)(212/03m m d I t d I I ==⎰πωπ； 有效值：2/)(212/023m m I t d I I ==⎰πωπ；电路中晶闸管的波形系数：2/333==d f I I K 。
（2）a ）由题意：A I AV T 100)(=，晶闸管额定时波形系数：57.10=f K ，因此，由10)(f d f AV T K I K I ⨯=⨯得，A K K I I f f AV T d 48.89/10)(=⨯=b ）由题意：A I AV T 100)(=，晶闸管额定时波形系数：57.10=f K ，因此，由20)(f d f AV T K I K I ⨯=⨯得，A K K I I f f AV T d 56.126/20)(=⨯=。
c ）由题意：A I AV T 100)(=，晶闸管额定时波形系数：57.10=f K ，因此，由30)(fd f AV T K I K I ⨯=⨯得，A K K I I f f AV T d 5.78/30)(=⨯=。
2．单相桥式全控整流电路，V U 1502=，Ω=5R ，L 极大，V E 80=，当20=α时，试求：（1）作出d u 、d i 和2i 的波形。
（2）求出整流输出平均电压d U 、电流d I ，变压器二次侧电流有效值2I 。
（3）考虑安全裕量（电压电流都取2倍裕量），确定晶闸管的额定电流和额定电压。
解：（1）d u 、d i 和2i 的波形如上图： ------（3分）（2）输出平均电压d U 、电流d I ，变压器二次电流有效值2I 分别为：U d ＝0.9 U 2 cos α＝0.9×150×cos20°＝126.9（V ）I d ＝(U d －E )/R ＝(126.9－80)/5＝9.4(A)I 2＝I ＝I d ＝9.4（A ） ------（3分）（3）晶闸管承受的最大反向电压为：1.414 U 2＝1.414×150 V ＝212.1（V ）考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：U N ＝2×212.1V ＝424.2（V ）。
软开关技术综述摘要软开关技术是利用在零电压、零电流条件下控制开关器件的导通和关断，有效地降低了电路的开关损耗和开关噪声因而在电力电子装置中得到广泛应用。
本文在讲述软开关技术的原理及分类的基础上，主要回顾了软开关技术的由来和发展历程，以及发展现状和未来的发展趋势。
关键词：软开关技术原理发展历程发展趋势一．引言：根据开关元件的工作状态，可以把开关分成硬开关和软开关两类。
硬开关是指开关元件在导通和关断过程中，流过器件的电流和元件两端的电压在同时变化；软开关是指开关元件在导通和关断过程中，电压或电流之一先保持为零，一个量变化到正常值后，另一个量才开始变化直至导通或关断过程结束。
由于硬开关过程中会产生较大的开关损耗和开关噪声。
开关损耗随着开关频率的提高而增加，使电路效率下降，阻碍了开关频率的提高；开关噪声给电路带来了严重的电磁干扰问题，影响周边电子设备的正常工作。
为了降低开关的损耗和提高开关频率，软开关的应用越来越多。
电力电子装置中磁性元件的体积和重量占很大比例，从电机学相关知识知道，使变压器、电力电子装置小型化、轻量化的途径是电路的高频化。
但是, 传统的开关器件工作在硬开关状态，在提高开关频率的同时，开关损耗和电磁干扰也随之增加。
所以，简单地提高开关频率显然是不行的。
软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一, 它应用谐振的原理, 使开关器件中的电流(或电压) 按正弦或准正弦规律变化。
当电流自然过零时, 使器件关断(或电压为零时, 使器件开通) , 从而减少开关损耗。
它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题, 而且还能解决由硬开关引起的EMI 等问题。
当开关频率增大到兆赫兹级范围, 被抑制的或低频时可忽视的开关应力和噪声, 将变得难以接受。
谐振变换器虽能为开关提供零电压开关和零电流开关状态, 但工作中会产生较大的循环能量, 使导电损耗增大。
为了在不增大循环能量的同时, 建立开关的软开关条件, 发展了许多软开关PWM技术。
