电力电子技术期末考试试题与答案详解.doc

试卷类型：A 考试科目：电力电子学 专业：电气工程及其自动化 班级：

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电力电子考试试卷

得分
评卷人

一、（共 15分）

1．写出下列电路符号的名称。

（a） (b) (c) (d)

晶闸管 电力场效应晶体管MOSFET 电力晶体管GTR 绝缘栅双极晶体管IGBT

2．画出单结晶体管的电路符号及伏安特性；说明单结晶体管的导通条件和截止条件。

导通条件：ue＞Up ，ie＞Ip （2分）
截止条件：ue＜Uv ，ie＜Iv （2分）

3．在第1题所给的器件中，哪些属于自关断器件？
（b），（c），（d）

得分
评卷人

二、（共 18 分）
具有续流二极管的单相桥式全控整流电路，对发电机励磁绕组供电。绕组的电阻为5Ω，电感为0.4H，励磁直流平均电流Id为30A，交流电源电压U2为220V。
（1）画出电路图；
（2）计算晶闸管和续流二极管的电流有效值；电源电流I2、容量S以及功率因数；
（3）作出整流输出电压ud、输出电流id和电源电流i2的波形；
（4）若电压和电流都考虑2倍的安全裕量，采用KP50－8的晶闸管是否合理？为什么？
（1） （3）

（2）由
解得α=59o （4）∵

∴采用KP50－8的晶闸管是合理的。
∴

得分
评卷人

三、（共 25 分）变流电路如图所示。
已知：U2=200V，R=2Ω，L=∞，LB=1mH，α=45o，EM=100V。
1．计算输出直流平均电压Ud 、平均电流Id和换流重叠角γ；标出 Ud和EM 的实际极性，说明变流电路和直流电动机的工作状态。

2．作出输出电压ud、流过晶闸管VT1的电流iT1的波形。

3．若电动机处于发电制动状态，变流电路应工作在 有源逆变 状态。 此时，控制角α应 大于90o 。
画出β=45o，v相触发脉冲丢此时输出电压ud的波形。这种情况称为 逆变失败 。当β 小于 γ时也
将出现这种情况。为了防止这种情况的发生，逆变角β不能太小 ，说明其确定依据，给出一般取值范围。

根据晶闸管的关断时间、换流重叠角和安全裕量角来确定βmin，一般取30o~35o

1．由 （Xb=wLb=100pi*1mH=0.1pi） 解得：
由 解得：γ=3o
Ud和EM的极性均为上正下负，变流电路工作在可控整流状态，电动机工作在电动运行状态。

2.

得分
评卷人

四、（共 10分）由实验测得某整流电路的输出电压波形如图4-1所示。

1．电路全称为 三相桥式全控整流电路 ，波形对应的控制角α= 30’ ，Ud= 2 U2。晶闸管的触发脉冲要求用 宽 脉冲或 双窄 脉冲。在图4-2中画出uT1波形。

2．若负载为大电感负载，则控制角α的移相范围是 0~90o ，在图4-3中画出α=90o的ud波形。

图4-3

图4-2

图4-1

得分
评卷人

五、（共 8 分）
已知：电源电压为220V，R=2Ω，L=5.5mH。
1． α=30o，触发信号为宽脉冲时，
2． 求负载电流有效值、功率及功率因数，写出电流表达式。
2．若使输出电压大小可调，给出移相控制的移相范围。

1． io为正弦波 Io=83A，Po=13.778KW, 。

2．41o~180o。

得分
评卷人

六、（共12分）斩波电路如图所示。

1．从输出电压的量值上看，此电路为 降压 型斩波器，电动机工作在 第一象限，处于 电动 运行状态。为了改变负载两 端直流平均电压的大小，可以采用 PWM 、 PFM 和 混合调制 三种调制方法。

2．已知：E=110V，R=0. 5Ω，Em=16V，L足够大，斩波周期T=5ms，VT导通时间ton=3ms。
（1）计算负载平均电压UO、负载平均电流IO；
（2）画出稳态时输出电压uO和输出电流 iO的波形。
（1）
（2）

得分
评卷人

七、（共12 分）交-直-交变频电路框图如图7-1所示。

图7-1 图7-2

1．中间直流环节采用 电感 滤波，逆变器属于 电流 型，开关器件用的是自关断器件 GTO ，其两端不需要并联 反馈 二极管。整流电路换相方式为 电网换相 ，逆变电路换相方式为 器件换相 。

2．若PWM型逆变器输出电压波形如图7-2所示，其载波比为多大，属于单极性调制还是双极性调制波。载波比为9，属双极性调制波
举出生成SPWM波的四种方法。自然采样，规则采样，谐波消除，专用集成芯片。

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