哈工大电力电子技术考试习题1(含答案)
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1.在功率变换电路中，为了尽量提高电能变换的效率，所以器件只能工作在（开关）状态，这样才能降低（变换过程中的电能损耗）。
2.晶闸管的基本工作特性可概括为：承受反向电压时，不论（门极是否有触发电流），晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在（门极有触发电流）情况下，晶闸管才能导通；晶闸管一旦导通，（门极）就失去控制作用。
要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流（降到接近于零的某一数值以下）。
3.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是（Power Diode ）,
属于半控型器件的是(SCR),
属于全控型器件的是(GTO,GTR,电力MOSFET,IGBT),
在可控的器件中，容量最大的是(GTO),
工作频率最高的是（电力MOSFET）,
属于电压驱动的是(电力MOSFET,IGBT),
属于电流驱动的是(GTO,GTR,SCR)。
•D3不能导通时输出电压波形？•器件的导通顺序？
4.
P组N组
6.图
2－1为简化的单相晶闸管变流电路（Ls=0），交流电源电压有效值为Vs ，大电感负载（近似认为负载电流恒定为Id ）,回答下列问题：
1)试画出α＝45º时，输出电压vd ，电源电流is ，晶闸管T1上电压vT1（电压的参考方向：阳极正，阴极负），和晶闸管T1中电流iT1的波形。
2) 再画出此时其它3只晶闸管上的电压和电流波形。
3)计算晶闸管上承受的反向峰值电压vT_peak,晶闸管中电流的平均值idT 和有效值IT_eff 。
(用Vs 和Id 来表达)
5.晶闸管三相桥式变流电路，在设计触发电路时，为什么要采用“双窄脉冲”触发方式？晶闸管单相桥式变流电路，是否也需要采用这种双窄脉冲触发方式，为什么？
答：三相桥式变流电路要求按T1，T2，T3，T4，T5，T6的顺序依次触发晶闸管，触发脉冲相位依次差600，所以为保证同时导通的2个晶闸管均有触发脉冲，采用“双窄脉冲”触发方式，即在触发某晶闸管时，给之前导通的晶闸管发1个补脉冲。
单相桥式变流电路不需要，因为要同时导通的2个晶闸管可同时从触发电路获得触发脉冲。
_2T peak s V V =20
1()0.52dT d d
i i d t I π
ωπ
=
=∫
22_0
12
22
T eff d d I i d t I π
ωπ
=
=
∫
反向峰值电压电流平均值
电流有效值
7.图2－3所示单相桥式半控整流电路（半控指将变流器中的一半晶闸管换成
二极管，所以只有一半器件是可控的），大电感负载（近似认为负载电流恒定为Id），回答下列问题：
1)画出在α＝0º，α＝90º时直流输出电压vd，电源电流is，S1中电流is1，
D1中电流iD1的波形（规定：器件的正向导电方向为电流的正方向）。
2)推导直流输出电压Vd的解析表达式（即Vd与相电压有效值Vs,触发角α的
关系表达式）。
3)说明该电路能否工作于有源逆变状态。
试说明单相桥式半控整流电路与全
控变流电路（全部器件都是晶闸管）相比，有那些优缺点？
3）此电路不能工作有源逆变状态。
因为要工作于有源逆变状态，变
流器必须能输出负电压，而由单相桥式半控整流电路的工作原理可以看出，输出Vd 始终为正，则不能满足有源逆变的工作条件。
与全控变流电路相比，半控整流电路的优点是：
①半控电路在每个导电回路中，只有1个可控元件为晶闸管，另一个器件为不可控的二极管，从而简化了整个电路。
②由于不出现负输出电压，则在相同交流电源下，半控电路输出平均电压较高。
缺点是：无法工作于有源逆变状态。
21
(1cos )
2sin ()(1cos )0.92
s
d s s
V V V td t V π
α
αωωαπ
π+=
=+=∫2）
8.单相桥式晶闸管变流电路如图2－4所示，交流电源电压有效值Vs=100V ，负载中rd =2Ω，Ld 值极大，反电势Ed=60V ，假定Ls ＝0。
回答下列问题
：1）计算使晶闸管能触发导通的最小触发角a ；
2）当a =30°时，求整流输出平均电压Vd 、平均电流Id ，输入电流有效值Is ，输入电流畸变率THD ，功率因数PF 。
解：
1）当US>Ed 时晶闸管才可能导通，所以最小触发角a 可表示为：
221()2[sin()sin 3()]3s
d
i t I t t ωαωαπ=−+− min min min 60
2sin sin 0.42425.122100
s d s Ed V E V ααα=⇒=
==⇒=°i i 2）
30α=时
0.9cos 0.9100cos3077.9d s V V V
α==××°=77.960
8.952
d d d d V E I A
r −−===
Ld 极大，则电源电流可近似为方波，其有效值为：
由电源电流的傅立叶分解表达式可知，基波电流有效值：
21
s d d
I I I ππ
=
=i 122
s d
I I π
=
输入电流畸变率为：
2211
48.4%
s s s I I THD I −=
=功率因数为：
1
0.9cos 0.78
s s
I PF DPF I α===
9.图2－7为简化的三相晶闸管变流电路（Ls=0），交流电源线电压有效值
为VLL，负载电流为Id,回答下列问题：
1)试画出α＝30º时，输出电压vd，电源电流is，晶闸管T1上电压vT1（电
压的参考方向：阳极正，阴极负），和晶闸管T1中电流iT1的波形。
2) 再画出此时其它5只晶闸管上的电压和电流波形。
3)计算晶闸管上承受的反向峰值电压vT_peak,晶闸管中电流的平均值idT和
有效值IT_eff。
(用VLL和Id来表达)
4)如果有一个晶闸管T1不能导通，画出此时的整流电压vd波形；如果有晶
闸管T1被击穿而短路，其它晶闸管受什么影响？
反向峰值电压
T_peak V =2LL
V 晶闸管电流平均值
21323
dT d
d
I i I ππ==晶闸管电流有效值
2_123()233
T eff d d I I I ππ=
=i 如果T1短路，则当共阴组期间T3或T5触发导通时，会形成相间短路,短路后会产生很大电流，极易将晶闸管烧毁。
11.在图5-1所示的降压斩波电路中，已知E=200V ，R=10Ω，L 值极大（表示电感电流连续平直），EM=30V ，Ts=50μs,ton=20μs,回答下列问题：
1）计算输出电压平均值Uo ，输出电流平均值Io ，输入电源的电流平均值Iin 。
2）时间轴彼此对应地画出如下波形：输出电压uo ，电感上电压uL 和电流iL ，，器件V 上电流iv 和电压uv ，二极管VD 上电流id 和电压uVD 。
（电压的正方向如图中所示,电流正方向与对应电压相同）
3）计算器件V 上电流平均值IdV 和有效值IV ；二极管VD 上电流平均值IdVD 和有效值IVD 。
10.简述稳态电路中电感和电容上电压、电流的特点，并分析其物理意义。
答：
1）稳态时，电感上的电压在1个周期上平均值为零，即伏秒平衡。
物理意义是: 稳态时电感中磁通在1个周期内净变化量为零。
2)稳态时，电容上的电流在1个周期上平均值为零，即安秒平衡。
物理意义是：稳态时电容上电荷在1个周期内净变化量为零。
25
on s t D T ==02200805
U DE V ==×=05o M U E I A R −==2in o I DI A ==占空比为
输出电压平均值
输出电流平均值输入电源的电流平均值器件V 上电流平均值2dV in I I A ==有效值10 3.16V on o s t I I A T ===二极管VD 上电流平均值3off
dVD o on t I I A T ==有效值15 3.87VD off o s
t I I A T ===。
