电力电子习题1
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复习题1．触发脉冲有哪些输出方式？各有什么优缺点？
答：触发脉冲的输出方式主要有两种，一种是直接输出，另一种是脉冲变压器输出。
直接输出的优点是效率较高、对脉冲信号前沿的陡度影响较小、电路简单、成本低等优点；缺点是触发电路与主电路有电的联系，在要求触发电路与主电路相互隔离的场合不能使用。
脉冲变压器输出的优点是触发电路与主电路实现了电隔离，缺点是脉冲变压器要消耗一部分触发脉冲功率，使输出脉冲的幅度和前沿受损。
2．说明带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的特点。
答：（1）整流电压波形与六相整流的波形相同，整流电压的脉动幅度比三相半波得到整流电压的脉动幅度波得多。
（2）变压器的利用率高，输出相同的功率的情况下，变压器的设备容量较小。
（3）因为同时有两相导电，所以不存在直流磁化的问题。
（4）整流器件的承受负载能力得到提高。
3．晶闸管变流装置的主电路对触发信号的要求有哪些？
答：（1）触发脉冲的上升沿应有一定的陡度并有一定的宽度。
（2）触发脉冲应有足够大的功率，并留有一定的余量。
（3）触发脉冲必须和晶闸管主电路的阳极电源电压同步。
（4）触发脉冲应有一定的移相范围。
（5）触发脉冲应有一定的抗干扰能力。
4．说明电阻性负载的单向半波可控整流电路的优、缺点。
答：单相半波可控整流电路优点是只用一只晶闸管，线路简单，调整方便，缺点是输出电压脉动幅度大，且变压器次级线圈中的直流电流将造成铁心的直流磁化，使变压器的效率降低，变压器容量不能被充分利用，因而只适用于对直流电压要求不高的小功率可控整流设备。
5. 晶闸管的过电压保护措施有哪些？
答：1）交流侧过电压保护：用压敏电阻或硒堆吸收浪涌过电压，用RC回路吸收操作过电压；
2）晶闸管关断过电压保护：在晶闸管两端并接RC吸收回路；
3）直流侧过电压保护：保护措施与交流侧相同。
6. 晶闸管的过电流保护措施有哪些？其中哪一种保护总是作为最后一道保护用的？答：（1）在交流进线中串联电抗或采用漏抗较大的整流变压器；
（2）在交流侧设交流检测装置；
（3）直流侧接过电流继电器；
（4）直流侧接直流快速开关；
（5）接快速熔断器。
快速熔断器总是作为最后一道保护。
7. 如何防止电力MOSFET由静电引起的损坏？
答：（1）在测试和接入电路之前，器件应存放在静电包装袋、导电材料或金属容器中，不能放在塑料盒或塑料袋中。
取用时应拿管壳部分而不是引线部分。
工作人员需通过腕带良好接地。
（2）将器件接入电路时，工作台和烙铁都必须良好接地，焊接时烙铁应断电。
（3）在测试器件时，测量仪器和工作台都必须良好接地。
器件的3个电极未全部接入测试仪器或电路前，不要施加电压。
改换测试范围时，电压和电流都必须先恢复到零。
（4）栅极电压不要过限。
8. 说明IGBT在现代变频器中广泛应用的原因。
答：IGBT集MOSFET和GTR的优点于一身，既具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好和驱动电路简单的特点，又具有通态电压低、耐压高承受电流大等优点，因此发展很快，在电机控制、中频和开关电源以及要求快速、低损耗的领域占着主导地位。
9．实现有源逆变的条件是什么？哪些电路不能实现有源逆变？
答：1）直流侧必须有外接直流电源E D，且电源E D的方向应与晶闸管导通方向也就是电流I d流通的方向一致，并要求E D＞U d；
2）变流器必须工作在β＜90°；
3）逆变电路中一定要串接大电感。
晶闸管半控桥式电路及具有续流二极管的电路不能实现有源逆变。
o10．说明什么是逆变失败？
答：
如右图所示，正常时U dβ与E同极性串联，电流I d为
∑
-
=
R
U
E
I d
d
β
由于βd
U
E-的数值很小，电流d
I不会很大。
当某种原因使晶闸管换相失败，使输出电压βd
U的极性反过来，如图中
βd
U'
所示，电流d
I为
∑
'
+
=
R
U
E
I d
d
β
由于∑
R很小，使I d很大，造成短路事故，
这种现象为逆变失败。
11．造成逆变失败的原因有哪些？
答：（1）触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延迟等，导致晶闸管不能正常换相。
（2）晶闸管发生故障，在应该阻断期间，器件失去阻断能力；或在应该导通期间，器件不能导通。
（3）在逆变工作时，交流电源发生缺相或突然消失。
（4）换相的裕量角不足。
12．负载对无源逆变电路有哪些要求？
答：1）把直流电变成恒压恒频交流电；
2）把直流电变成变压变频交流电；
3）把直流电变成较高频率的交流电。
13．换相方式有哪几种？各自有哪些特点？答：一般来说，换相方式有电网换相、器件换相、负载换相和电容换相四种。
电网换相的特点是不需附加任何元件，但却不适用于没有交流电网的无源逆变电路；器件换相的特点是利用器件自身所具有的自关断能力进行换相；负载换相的特点是利用负载电流相位超前负载电压实现的换相；电容换相的特点是通过设置附加的换相电路，由换相电路内的电容提供换相电压。
14．在调压电路中，什么是相位控制，它有哪些优缺点？
答：晶闸管在交流调压电路中的相位控制，类似于在可控整流电路中的相位控制。
这种控制方式的优点是电路简单、使用方便，而且输出电压调节较为精确，用电动机降压调速时调速精度较高，快速性好，低速时转速脉动小；其缺点是输出电压波形为缺角正弦波形，存在高次谐波，造成电源污染，易对其他电器设备产生干扰。
15．在调压电路中，什么是通断控制，它有哪些优缺点？
答：所谓通断控制，是把晶闸管作为开关，在设定的周期内，将负载与交流电源接通几个周波，然后再断开几个周波，通过改变晶闸管在设定周期内通断时间的比值，来实现交流调压或调功率。
它的突出优点是克服了通常移相触发产生的谐波干扰，缺点是输出电压或功率调节不平滑，调速时会使电动机上电压变化剧烈，致使转速脉动较大，故适用于有较大时间常数、大容量、调速范围小的场合。
16. 什么是斩波器？它有哪些优点？
答：斩波器是接在恒定直流电源和负载之间，用以改变加到电路上的直流电压平均值的一种晶体管装置。
它能把恒定的直流电压变成平均直流电压大小可调的直流电源。
它具有效率高、体积小、重量轻、成本低等优点。
