电力电子技术习题及答案

电力电子技术习题集

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，前者得触发信号与后者得驱动信号有哪些异同？

8. 试比较GTR、GTO、MOSFET、IGBT之间得差异与各自得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 关系以及栅极电阻得作用。

10. 全控型器件得缓冲吸收电路得主要作用就是什么？试分析 RCD缓冲电路中各元件得作

用。

11. 限制功率MOSFET应用得主要原因就是什么？实际使用时如何提高 MOSFET得功率容

量？

习题二

1. 具有续流二极管得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

得有效值为220V，直流平均电流为10A，试计算晶闸管与续流二极管得电流有效值 ，并指出

晶闸管得电压定额（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得交流电压通过降压变压器供电 且晶闸管1.

2.

3. 习题一

试说明什么就是电导调制效应及其作用。

晶闸管正常导通得条件就是什么 ，导通后流过得电流由什么决定？晶闸管由导通变为关

断得条件就是什么，如何实现？

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？

图1-30中得阴影部分表示流过晶闸管得电流波形 ，其最大值均为Im,试计算各波形得电流

平均值、有效值。如不考虑安全裕量 ，额定电流100A得晶闸管，流过上述电流波形时，允

许流过得电流平均值I 各位多少？

二 4/3 2 二 7/3

(c)" 兀 2兀7/3

(d)

5. ■ ◎

二 2 - 9/4

(e) J "Q *t 二 5/4 2-9/4

（f）

图1-30习题1-4附图

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? ; lL=50mA（擎住电流）。 i 得最小控制角 amin = 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a= 60。时,Ud、id与变压器二次侧i2得波形。

3. 试作出图2-8所示得单相桥式半控整流电路带大电感负载 ，在a= 30 °寸得Ud、id、ivTi、i

VD4

得波形。并计算此时输出电压与电流得平均值。

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a= 30。时,

试求 :

(1) 作出Ud、id与i2得波形；

(2) 求整流输出电压平均值 Ud、电流Id,以及变压器二次侧电流有效值 |2。

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得电路 ，负载电阻R=4 Q,电源电压

U2=220V, a=n /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 )得电流有效值 ；

(3) 流过续流二极管得电流有效值。

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

吗？如果不就是 ,它们在相位上差多少度？试作出共阳极接法得三相半波可控得整流电 路在a=

30°时得Ud、i VT1 > UVT1得波形。

7. 三相半波可控整流电路带大电感性负载 ，a=n /3,=2 Q U2=220V，试计算负载电流Id,并按裕

量系数 2 确定晶闸管得额定电流与电压。

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 a= 60 :试求：

(1) 作出ud、id与iVT1得波形；

(2) 计算整流输出电压平均值 Ud、电流Id,以及流过晶闸管电流得平均值 IdVT与有效值IVT；

(3) 求电源侧得功率因数 ；

(4) 估算晶闸管得电压电流定额。

9. 三相桥式不控整流电路带阻感性负载 ,R= 5 ?, L =8屮=220V,XB=0、3 ?,求Ud、Id、IVD、

I2与丫得值 拼作出Ud、iVD1与i2得波形。

10. 请说明整流电路工作在有源逆变时所必须具备得条件。

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、2 Q、U2=200V、EM= -300V,电动机负载处于发 电制动状态，制动过程中得负载电流 66A,此变流器能否实现有源逆变？求此时得逆变角

3°

13. 三相全控桥变流器 ，带反电动势阻感负载 ，R= 1 ?, L = ^U2= 220V,LB=1mH,当EM =—

400V, 3= 60。时求Ud、Id与丫得值，此时送回电网得有功功率就是多少？

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得谐波？其中最大得就是哪一

次？变压器二次电流中含有哪些次数得谐波？其中主要得就是哪几次？

15. 试计算第4题中i2得3、5、7次谐波分量得有效值|23、|25、|27,并计算此时该电路得输入

功率因数。 16. 试计算第6题中得i2得5、7次谐波分量得有效值I25、127。

17. 三相晶闸管整流器接至 10、5kV交流系统。已知10kV母线得短路容量为150MVA,整 流器直流侧电流ld= 400A,触发延迟角a= 15 :不计重叠角，试求：

(1) 相移功率因数cos也、整流器得功率因数 入

(2) 整流测直流电压 Ud；

(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 次得各谐波电流得大小、总谐波畸变率。

18. 晶闸管整流电路得功率因数就是怎么定义得？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得措施。

20、 综述改善相控整流电路网侧功率因数得措施。

习题三

1、 一升压换流器由理想元件构成 ，输入Ud在8~16V之间变化，通过调整占空比使输出 Uo=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 续电流方式得最小电感。

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

压Ud=15V,输出电压U0=10V,可提供10W得输出功率，并且输出端电容足够大，试求其占空 比

D 。

3、 在图3-1所示得降压斩波电路中 ，已知E=100V,R=0、5QL=1mH,采用脉宽调制控制方

式,T=20卩s当ton= 5 ^sS寸试求：

(1) 输出电压平均值 UO、输出电流得平均值IO;

(2) 输出电流得最大与最小瞬寸值并判断负载电流就是否断续 ;

(3) 当ton= 3 寸,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、1 Q L=m EM=350V,采用脉宽调制控制方

式,T=1800^ s若输出电流IO=100A,试求：

(1) 输出电压平均值 UO与所需得ton值；

(2) 作出、以及 iG、 iD 得波形。

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所示得升压斩波电路中，已知E=50V,L值与C值极大,R=20 Q采用脉宽调制控制方 式，当 T=40卩ston= 25 ysS寸，计算输出电压平均值 UO与输出电流得平均值IO。

7. 说明降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路得输出电压范围。

8•在图3-7所示升降压斩波电路中，已知E=100V,R=0、5 QL与C极大試求：

(1) 当占空比a= 0、2时得输出电压与输出电流得平均值 ；

(2) 当占空比a= 0、2时得输出电压与输出电流得平均值 ，并计算此时得输入功率。

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

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

效值UO、负载电流有效值IO、负载功率PO与输入功率因数 入。

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

80% ,50%时得触发角 a。

10. 一晶闸管单相交流调压器带阻感性负载 ,电源电压为 220V 得交流电源 ,负载 R=10 Q丄=1 mH,试求：

(1) 触发角a得移相范围；

(2) 负载电流得最大有效值 ;

(3) 最大输出功率及此时电源侧得功率因数 ；

⑷当a= 900时,晶闸管电流得有效值、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=1 Q，控制得设定周

期TC内,使晶闸管导通0、3s,断开0、2s,使计算送到电阻负载上得功率与假定晶闸管一直 导通时所送出得功率。

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得负载？为什么？

13. 用一对反并联得晶闸管与使用一只双向晶闸管进行交流调压时 ，她们得主要差别就是什

么？

14. 反并联得晶闸管与负载接成内三角形得三相交流调压电路 ，问该电路有何优点？

15. 什么就是TCR ?什么就是TSC?它们得基本原理就是什么？各有何特点？

16. 交交变频电路得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

无源逆变电路与有源逆变电路有什么区别？ 在逆变电路中器件得换流方式有哪些？各有什么特点？试举例说明。

为什么负载换向逆变器得负载阻抗必须呈容性而谐振式逆变器无次要求？

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？

电压型逆变电路中二极管得作用就是什么？如果没有将出现什么现象？为什么电流型逆 变电路中没有这样得二极管？

请说明整流电路、逆变电路、变流 （变频）电路三个概念得区别。

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？

对于图4-16所示电路,测得UDS波形如图右边，请分析波形出现电压尖峰得原因 ，并说明消 弱电压尖峰得办法。

图4-17习题9

若电路及其输出波形如题图 4-17所示，请画出开关管上得电压波形。

三相桥式电压型逆变电路，180。导电方式，Ud = 100V。试求输出相电压得基波幅值 UUN1m与

有效值UUN1，输出线电压得基波幅值 Uuwm与有效值UUV1、输出5次谐波得有效值 UUV5。

习题五

试说明PWM控制得基本原理。

PWM逆变器有哪些优点？其开关频率得高低有什么利弊?

单极性与双极性 PWM控制有什么区别？在三相桥式 PWM逆变电路中，输出相电压（输出

端相对于中性点得电压）与线电压SPWM波形各有几种电平?

脉宽调制（PWM）技术得制约条件主要表现在哪些方面？