2010电力电子试题
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一、 如图所示，试画出负载Rd上的电压波形(不考虑管子的导通压降)。
（题一图）
解：由上述电路图和U2，Ug的波形图可知，因T是一个半控型器件——晶闸管，当Ug是高电平时晶闸管T导通，一直到U2变为负电平时晶闸管截止，与二极管类似，Rd电压波形图如下：
GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？
二、
答：GTO能够自动关断，而普通晶闸管不能自动关断的原因是：GTO的导通过程与普通的晶闸管是一样的，有同样的正反馈过程，只不过导通时饱和程度不深。其中不同的是，
在关断时，给门极加负脉冲，即从门极抽出电流，则晶体管V2的济济电流Ib2减小，使Ik和IC2减小，IC2减小又使IA和IC1减小，又进一步减小V2的基极电流，如此形成强烈的正反馈。当两个晶体管发射极电流IA和IK的减小使a1+a2<1时，器件退出饱和而关断。
三、与GTR相比功率MOS管有何优缺点?
答：与GTR相比功率MOS管的优缺点有是：功率MOS的显著特点第一个是驱动电路简单，需要的驱动功率小。第二个显著特点是开关速度快，工作频率高，它的热稳定性优于GTR。其缺点有：电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10KV的电力装置。
四、电力电子器件的缓冲电路的作用是什么？关断缓冲与开通缓冲在电路形式上有何区别，各自的功能是什么？
答：电力电子器件的缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内因过电压，du/dt或者古流和di/dt,减小器器件的开关损耗。
关断缓冲与开通缓冲在电路上的形式区别有：关断缓冲电路是由电阻和二极管并联再和电容串联所构成，开通缓冲电路是由电阻和二极管串联再和电感并联所构成。 其各自的功能是：关断缓冲电路又称为du/dt抑制电路，用于吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt,减小关断损耗。开通缓冲电路又称为di/dt抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt,减小器件的开通损耗。
五、有一开关频率为50kHz的库克变换电路，假设输出端电容足够大，使输出电压保持恒定，并且元件的功率损耗可忽略，若输入电压Ud=10V，输出电压U0调节为5V不变。试求:
(1) 占空比；
(2) 电容器C1两端的电压Uc1；
(3) 开关管的导通时间和关断时间。
解：（1）当电容C1的足够大时使电容电压Uc的脉动足够小时，输出电压Uo与输入电压E的关系如下：
U0=a×Ud/(1-a)
由Ud=10V,Uo=5V,解出占空比a=1/3
(2)由U0=a×Uc, 解出Uc= U0/a=15V
(3)由开关频率f=50kHz, 解出周期T=1/f=1/50k=20us
开关导通时间为Ton=a×T=6.67us
关断时间为Toff=(1-a) ×T=13.33us
六、如图所示的全桥逆变电路，如负载为 RLC串联，R＝10Ω，L＝31.8 mH，C=159 μF，逆变器频率f＝100 Hz，Ud＝110 V、求基波电流的有效值。
（题六图）
解：根据电路图可知
基波有效值为U01＝0.9Ud =09×110=99V
负载的阻值E2 =R2+(WL- )2
故E2 =102+（12π×100×0.0318- ）2
七、在单相交流调压电路中，当控制角小于负载功率因数角时为什么输出电压不可控？
答：当φ<α<π时，VT1和VT2的导通角θ均小于π，且α越小，θ越大；α=φ时，θ=π。当α继续减小，则VT1导通时将超过π。到wt=π+α时刻触发VT2时，负载电流io尚未过零，VT1继续导通，VT2不会立即开通。直到io过零后，VT2就会导通。因为α〈φ，VT1提前开通，负载L被过充电，其放电时间也被延长，使得VT1结束导电时刻大于π+φ并使VT2推迟开通，VT2的导通角就小于π。因此，在此单相交流调压电路中，控制角小于负载功率因数角时，输出电压是不可控的。
八、三相全控桥式整流电路带大电感负载，负载电阻Rd=4Ω，要求Ud从0~220V之间变化。试求：
(1)不考虑控制角裕量时，整流变压器二次线电压。
(2)计算晶闸管电压、电流值，如电压、电流取2倍裕量，选择晶闸管型号。
解： (1) 由三相全控桥式整流电路带大电感负载，故
Ud=2.34U2=1.35U2’
有： U2=94V U2’ =163V
(2)
因此，可以取500V的，晶闸管型号为KP50-5。
