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电力电子变流技术相关知识电力电子变流技术相关知识电力电子变流技术是为了能够将交流电的电压和频率转换成直流电而产生的。
由于许多设备和电器都需要直流电源，这样的技术就变得非常重要。
变流技术使得交流电可以在短时间内被转换成为直流电，并且能够提供恒定的电压和功率。
本文将对电力电子变流技术进行详细的介绍。
电力电子变流技术的基础电力电子变流技术是通过使用电力电子器件，例如整流器、逆变器、直流电压变换器等，将交流电转换为直流电。
整流器是用于将交流电转换为直流电的设备，逆变器是将直流电转换为交流电的设备，而直流电压变换器则是用于调整电压的设备。
电力电子变流器种类根据电力电子器件的类型和应用，电力电子变流器非常多样化。
其种类包括但不限于全控整流器、半控整流器、三相不间断电源、单相不间断电源、三相脉冲宽度调制逆变器、单相脉冲宽度调制逆变器等。
全控整流器工作原理全控整流器由整流桥和一个装有一定数量的可控硅管的电路组成。
可控硅管是一种双向晶闸管，能够通过触发脉冲实现开关的控制。
可控硅管的控制方式有两种：相角控制和电流控制。
在相角控制中，控制信号的宽度决定了触发脉冲的延迟时间，调节这个时间可以改变理想系统的输出电压。
在电流控制电路中，一个电流传感器将电流产生的电压送入比较器进行比较，并将输出信号输入计算机控制单元，然后利用计算机算法进行调节。
半控整流器工作原理半控整流器的操作方式与全控整流器基本相同，但是只有半个侧面电极是可控的。
因此，在这种情况下，只有直流电压输出可以通过调节触发脉冲的相位来调节。
在半控整流器中，普通硅沟可控晶闸管或快速开关二极管常用于实际的开关器件。
三相不间断电源(UPS)工作原理“UPS”代表“不间断电源”，这种变流器设计是为了确保对某些重要设备的不间断电力保护。
UPS通过连接到主要的交流电电源上，能够持续并直接地将电流传送到设备中。
但是，当主要电源故障时，UPS会立即切换到电池电源，以确保设备始终运行。
电⼒电⼦变流技术试题电⼒电⼦变流技术试题1⼀、单项选择题1．下⾯给出的四个电⼒半导体器件中，哪个是全控型电⼒半导体器件（ C ）A．⼆极管B．晶闸管C．功率晶体管D．逆导晶闸管2．逆变电路的功能是将直流电能转换为（B ）A．直流电能B．交流电能C．磁场能D．化学能3．在规定的条件下，额定电流为1000A的晶闸管，所允许连续通过的正弦半波电流的最⼤平均值为（ B ）AB．1000AC．1000D．10002π4．在SPWM逆变器中，假设正弦调制波频率为50Hz，三⾓载波频率为5000Hz，则载波⽐为（ B ）A．50 B．100C．200 D．5000解析：P108 K=fc/fr5．升压直流斩波电路中，已知输⼊直流电源电压U d=24V，负载平均电压U o=36V，则电路导通⽐Kt=（ B ）A．14B．13C．12D．23解答：P119 U O=Ud/(1-Kt)6．在⼤电感负载单相全控桥式整流电路中，当α=0°时，整流输出电压平均值为(设整流输⼊电压有效值为U2)（ C ）A．0 B．2Uπ12C．2U π D．2U π7．在三相桥式不控⼤电感负载整流电路中，整流输⼊电流是正、负半波对称脉宽为______的矩形交变电流（ C ）A ．60°B ．90°C ．120°D ．180°8．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（ D ）A ．90°B ．120°C ．150°D ．180°9．单相半波可控整流电路中，晶闸管可能承受的正向峰值电压为（ B ）A ．2UB2 C2 D．210．三相全控桥式整流电路中，共阴极组的三个晶闸管的触发脉冲相位互差（ C ）A ．60°B ．90°C ．120°D ．150°11、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差 ( A )度。
电力电子变流技术练习题A一、选择题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.带平衡电抗器的双反星型可控整流电路适用于（）负载。
A 大电流，B 高电压，C 电动机D 发电机3．为了让晶闸管可控整流电感性负载电路正常工作，应在电路中接入（）。
A 三极管，B 续流二极管，C 保险丝D 电抗器4..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°5.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( )A. 2U2 B. 2 U2 C.22 U2 D. 6U226.三相半波可控整流电路的自然换相点是 ( )A.交流相电压的过零点B.本相相电压与相邻相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超前30°D.比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°7、普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（）来表示的。
A 有效值B 最大值C 平均值D 不一定8.快速熔断器可以用于过电流保护的电力电子器件是( )A.功率晶体管B.IGBTC.功率MOSFET D.晶闸管9、可实现有源逆变的电路为（）。
A、三相半波可控整流电路B、三相半控桥整流桥电路，C、单相全控桥接续流二极管电路D、单相半控桥整流电路。
10.在大电感负载三相全控桥中，当α=90°时，整流电路的输出是( )A.U2B.0C.1.414U2D.1.732U211.属于半控型电力电子器件的是( )A.功率晶体管B.IGBTC.功率MOSFETD.晶闸管12.当三相桥式全控整流电路正常工作时，同时处于导通状态的晶闸管数量是多少个( )A.1个B.2个C.3个D.2个与3个交替13.对于可控整流电路，以下说法正确的是（）。
A 将交流变成直流，B 将直流变成交流，C 将交流变成交流D 将直流变成直流14.单相桥式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°二、填空题1.在1个工频周期内，当负载电流连续时，在典型三相桥式全控整流电路中，每个晶闸管的导通角为度，典型三相半波可控整流电路中每个晶闸管的导通角为度。
全国2018年7月高等教育自学考试电力电子变流技术试题课程代码：02308一、单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．将交流电能转换成直流电能的变换器为（）A．整流器B．逆变器C．斩波器D．交交变频器2．电流型逆变器中间直流环节储能元件是（）A．电容B．电感C．蓄电池D．电动机3．采用多重化电压源型逆变器的主要目的是（）A．减小输出电压幅值B．增大输出电压幅值C．减小输出电压谐波D．减小输出电压功率4．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5．快速熔断器可用于过电流保护的电力电子器件是（）A．功率晶体管B．IGBTC．功率MOSFET D．晶闸管6．如下变流器中，输出电压可能出现负值的变流电路是（）A．三相半波可控整流带阻感负载电路B．单相桥式半控整流带电阻性负载电路C．接有续流二极管的三相半控桥式整流电路D．接有续流二极管的单相半波可控整流电路7．三相桥式变流电路工作于有源逆变状态，其整流侧平均输出电压U o与直流反电动势电源E d的关系为（）A．|U o|<|E d| B．|U o|>|E d|C．U o=E d D．|U o|=|E d|128．逆变电路的功能是将直流电能转换为（ ） A ．直流电能 B ．交流电能 C ．磁场能D ．化学能9．下面四个电力电子器件中，属于全控型电力电子器件的是（ ） A ．二极管 B ．晶闸管 C ．功率晶体管D ．逆导晶闸管10．单相全控桥式电阻性负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为（ ）。
设U 2为变压器二次侧相电压有效值。
A ．6U 2 B ．22U 2 C ．2U 2D ．22U 2 11．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°~90° B ．0°~180° C ．90°~180°D ．180°~360°12．单相全控桥式整流带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等于（ ） A ．π-α B ．π+α C ．π-δ-αD ．π+δ-α13．三相半波可控整流电路，换相重叠角 与哪几个参数有关_________，设U 2为整流输入相电压有效值，α为控制角，I d 为负载电流，X c 为变压器漏抗（ ） A ．α、I d 及X c B ．α及I dC ．α及U 2D ．α、U 2及X c14．三相半波可控整流电路的自然换相点是（ ） A ．交流相电压的过零点B ．本相相电压与相邻相电压的交点C ．比三相不控整流电路的自然换相点超前30°D ．比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°15．单相全控桥式整流大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为_______，设U 2为整流输入相电压有效值（ ） A ．22U 2 B ．2U 2 C ．2U 2D ．6U 2二、填空题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）请在每小题的空格中填上正确答案。
一、填空题(每空1分，34分）1、实现有源逆变的条件为和。
2、在由两组反并联变流装置组成的直流电机的四象限运行系统中,两组变流装置分别工作在正组状态、状态、反组状态、状态。
3、在有环流反并联可逆系统中，环流指的是只流经而不流经的电流.为了减小环流，一般采用αβ状态.4、有源逆变指的是把能量转变成能量后送给装置。
5、给晶闸管阳极加上一定的电压；在门极加上电压，并形成足够的电流,晶闸管才能导通。
6、当负载为大电感负载，如不加续流二极管时,在电路中出现触发脉冲丢失时与电路会出现失控现象.7、三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为H Z;而三相全控桥整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为H Z；这说明电路的纹波系数比电路要小。
8、造成逆变失败的原因有、、、等几种。
9、提高可控整流电路的功率因数的措施有、、、等四种。
10、晶闸管在触发开通过程中,当阳极电流小于电流之前,如去掉脉冲，晶闸管又会关断.三、选择题（10分）1、在单相全控桥整流电路中,两对晶闸管的触发脉冲，应依次相差度。
A 、180度；B、60度；C、360度；D、120度;2、α= 度时，三相半波可控整流电路，在电阻性负载时,输出电压波形处于连续和断续的临界状态。
A、0度;B、60度； C 、30度；D、120度；3、通常在晶闸管触发电路中，若改变的大小时，输出脉冲相位产生移动，达到移相控制的目的。
A、同步电压；B、控制电压;C、脉冲变压器变比;4、可实现有源逆变的电路为。
A、单相全控桥可控整流电路B、三相半控桥可控整流电路C、单相全控桥接续流二极管电路D、单相半控桥整流电路5、由晶闸管构成的可逆调速系统中，逆变角βmin选时系统工作才可靠。
A、300～350B、100～150C、00~100D、00四、问答题(每题9分，18分）1、什么是逆变失败?形成的原因是什么？2、为使晶闸管变流装置正常工作，触发电路必须满足什么要求？五、分析、计算题：（每题9分,18分）1、三相半波可控整流电路,整流变压器的联接组别是D/Y-5，锯齿波同步触发电路中的信号综合管是NPN型三极管.试确定同步变压器TS的接法钟点数为几点钟时，触发同步定相才是正确的，并画出矢量图。
1全国2018年4月自学考试试卷电力电子变流技术试题课程代码：02308一、单项选择题（本大题共12小题，每小题1分，共12分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．造成晶闸管在不加门极触发信号时从阻断状态转为导通状态的非正常转折有两种因素，一是阳极的电压上升率du/dt 太快，二是（ ） A ．阳极电流上升太快 B ．阳极电流太大 C ．阳极电压过高 D ．电阻过大 2．晶闸管工作过程中，管子本身产生的管耗等于管子两端电压乘以（ ）A ．阳极电流B ．门极电流C ．阳极电流与门极电流之差D ．阳极电流与门极电流之和3．晶闸管过电压保护元器件是（ ） A ．快速熔断器 B ．RC 电路 C ．快速开关 D ．电抗器 4．三相半波可控整流电路带电阻性负载时的移相范围是（ ）A ．0°～90°B ．0°～120°C ．0°～150°D ．0°～180° 5．设变压器二次相电压有效值为U 2，三相半波可控整流电路带电阻性负载的晶闸管承受的最大反向电压为（ ） A ．2U 2 B ．3U 2 C ．6U 2D ．2U 2 6．单相半控桥式有续流二极管且带阻感性负载整流电路的触发角为α，则晶闸管导通角为（ ）A ．α2πB ．π-αC ．π32 D ．π7．功率晶体管GTR 从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为（ ） A ．一次击穿 B ．二次击穿 C ．临界饱和 D ．反向截止8．逆导型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的（）A．大功率三极管B．逆阻型晶闸管C．双向晶闸管D．可关断晶闸管9．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的信号是（）A．干扰信号B．触发电压信号C．触发电流信号D．干扰信号和触发信号10．下面给出的四个图形符号，哪个是可关断晶闸管的图形符号（）11．单相全控桥式反电动势负载整流电路，当控制角α小于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ为（）A．π-δ-αB．π-αC．π-2δD．π+α12．三相全控桥式整流电路中，共阴极组晶闸管的触发脉冲相位依次相差（）A．60°B．90°C．120°D．180°二、填空题（本大题共18小题，每小题1分，共18分）请在每小题的空格中填上正确答案。
现代电力电子及变流技术+A+卷
东北大学继续教育学院
现代电力电子及变流技术试卷（作业考核线上2） A 卷
（共 4 页）
一、单选题（每小题2分，共10分）
1. （ B ）是电流控制型电力电子器件。
A.GTR、SITH
B.TRIAC、GTR
C.P-MOSFET、IGBT
D.GTO、MCT
2. 180°导电型交-直-交电压变频器，任意时刻有（ C ）导通。
A. 一只开关管
B. 两只开关管
C. 三只开关管
D. 四只开关管
3. 三相半波可控整流电路，大电感负载，晶闸管的电流有效值是（ D ）。
A. B. C. D.
4. 三相桥式全控整流电路，电阻性负载，脉冲的移相范围是（ B ）。
A. 90°
B. 120°
C. 150°
D. 180°
5. 同步信号为锯齿波的触发电路，双窄脉冲中第一个主脉冲由本相触发单元产生，第二个补脉冲（ B ）。
A.由超前本相60°相位的前一相触发单元产生；
B.由滞后本相60°相位的后一相触发单元产生；
C.由超前本相120°相位的前一相触发单元产生；
D.由滞后本相120°相位的后一相触发单元产生。
二、问答题（每小题5分，共35分）
1. 列举出至少三种晶闸管变流装置的过电流保护方法。
答：用快速熔断器切断过电流；
用直流快速开关切断过电源；
用桥臂电抗器制元件过电流；
用过电流继电器控制过电流大小。
2. 触发电路中设置控制电压U ct和偏移电压U b各起什么作用？如何调整？
答：对于同步电压为锯齿波的触发电路，工作时，把负偏移电压Ub调整到某值固定后，改变控制电压U c，就能改变ub4波形与时间横轴的交点，就改变了V4由截止转为导通的时刻从而改变了触发脉冲产生的时刻也就是改变控制角a，达到移相控制的目的。
通常设置
Uc=0对应a角的最大值，Uc增大时，a角随之减小。
设置负偏移电压的目的是为了使控制电压Uc为正，以实现单极性调节。
在电路中，电路是在V4导通的瞬间，也就是V5转为截止的瞬间，开始产生输出脉冲的，V5截止的持续时间即为输出脉冲的宽度，可见，输出脉冲的宽度，可由C3反充电的时间常数C3R14来设定的大小，可改变输出脉冲的宽度。
3. 生成SPWM波形有几种软件采样方法？各有什么优缺点？
答：自然采样法：实时计算与控制困难，一般是先计算好，通过查表方式控制。
规则采样法：简化了计算公式，但有一定误差。
指定谐波消除法：从消除某些指定次数的谐波出发，通过求解方程组解出待定开关时刻。
在不同的输出频率下，有不同的待定开关时刻，因此计算量非常大，难以实现实时控制，一般先离线计算好，通过查表方式控制。
4. 试说明异步调制有何优缺点。
答：对于任意的调制波频率ƒr,载波频率ƒc恒定的脉宽调制称为异步调制。
在导步调制方式中，既载波比N与调制波频率ƒr成反比。
当ƒr较高时，由于一个调制波周期中的脉冲数较少，脉冲波形的不对称性所造成的基波相位跳动的相角相对变大。
因此采用异步调制时，SPWM的低频性能好，而高频性能较差
5. 试说明降压斩波器的特点。
答：1、三极管VT导通时，电源E经过三极管VT、电感L、电阻R、，给电机M供电，二极管VD截止。
2、三极管VT截止时，由于电感L电流不能马上为0，沿原方向流动，二极管VD导通继续给电机M供电。
3、控制三极管VT的开关间隔比例（占空比），可以调节电机M的直流电压或电流。
斩波器在工业自动化设备里有广泛使用，灵敏电子管电压表或生物电子仪器里也有使用。
斩波器的另一种又叫振动子变流器、工作原理和电铃类似，是体积、功率比较大用八角电子管插座。
经常用于直流，交流变换。
过去因为均是电子管设备，由于甲、乙电的供应在移动设备中非常困难的，所以以前的汽车收音机和部分车载电台就用振动子将车上的蓄电池提供的电流变为交变电流，经过变压器升
压和振动子同步变流为高压直流供收音机或电台使用（功率比较大的电台也有用汽车蓄电池推动电动发动机的）。
由于半导体变流器的成熟，振动子变流器早已数十年没见使用了。
早期的摄影用万次闪光灯也用振动子变流器
6. 什么是SPWM波形的自然采样法？
答：SPMW（SinusiodalPWM）法是一种比较成熟的，目前使用较广泛的PWM法。
前面提到的采样控制理论中的一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
SPWM法就是以该结论为理论基础，用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。
7. 为什么要对电力电子主电路和控制电路进行隔离？其基本方法有哪些？
答：一是安全，因为主回路和控制回路工作电压等级不一样、电流大小也不一样，各有各的过流保护系统。
强电进入弱电系统会对弱电系统造成损坏;二是为了弱电系统的工作稳定性，因为弱电系统尤其模拟量型号很容易受到电磁干扰。
三、（共20分）
三相桥式全控整流电路，阻感负载。
R=4Ω，L→∞，当α=0°时，U d=220V。
1、计算U
2、I d值；
2、按2倍安全裕量确定晶闸管定额；
3、计算变压器容量和负载的功率因数。
答：
四、（共10分）
三相半波共阴极组可控整流电路，如果a相晶闸管的
发脉冲丢失，试画出电感性负载下整
触
流电压u d的波形。
（设α=0°）
答：
五、（共10分）
升压式Boost变换器，其输入电压27V，输出电压为45V。
求最大占空比。
答：1、CCM工作，Vo=Vi/（1-D）,所以D_max=0.46（CCM）。
2、闭环控制，或开环设置合适占空比，输出可达到60V，要考虑开关耐压等因素。
六、（共15分）
采用晶闸管反并联的单相调压电路，输入电压220V，负载为RL串联，其中R=1Ω，
L=5.5mH。
求：1）控制角移相范围；2）负载电流最大值；3）最大输出功率。
