电力电子技术课程复习题.doc

《电力电子技术》课程复习题
福州大学电气学院 林周布编写
绪论部分:
1． 简要评述电力电子学与信息电子学的差异与联系。
2． 电力电子技术的基础与核心分别是什么。
第1章部分:
一，教材P.42中的全部习题。
提示：对第3．题，（a），T = ，平均值Id10.27Im，有效值I10.48 Im；（b），T = 。对第4．题，这里，该晶闸管可通过电流的有效值为，要利用第3．题的结果；Id189.7A，Im1330A。
二，补充题：
1．画图说明二极管的反向恢复时间与软度因子是如何定义的。
2．分别画出晶闸管SCR与TRIAC、功率晶体管GTR、功率MOSFET、IGBT器件的输出伏安特性图，在图中相应位置上标明能表示这些器件各自重要特性参数的名称。
3．给出电力电子器件的安全工作区SOA有什么意义，画图表示功率晶体管GTR的SOA区。
4．GTO器件的关断增益是怎样定义的。
5．抗饱和电路在GTR恒流驱动电路中的主要作用是什么。
6．虽然都是电力电子器件，但我们说与晶闸管相比功率晶体管不是真正的开关器件，这句话的含义是什么。
7．写出功率MOSFET的四个工作模式的定义。
8．功率MOSFET管中的体二极管在使用中会出现什么问题，如何防止。
9．IGBT管的擎住效应在使用中会出现什么问题，如何防止。
10． 功率MOSFET的导通电阻是怎样定义的。
11．电力电子器件的功率损耗包含哪些部分，为什么在较高功率应用场合要使用散热器。
12．GTR器件与快恢复二极管FRD的最重要开关参数分别是什么。
13．从稳态特性与动态特性两方面说明电力电子开关器件与机电式电磁开关电器的各自最主要优缺点。
14．晶闸管的电路模型是什么；电路模型中含有晶闸管的器件又是什么器件。
15．结构上达林顿管与IGBT都是复合型器件，但两者有何区别。
16．可以用快速熔断器进行过电流保护的电力电子器件是什么器件。
17．缓冲电路的用处是什么。
18．什么是单极型半导体器件和双极型半导体器件，列出单极型器件的名称。
第2章部分:
一，教材P.97---99中的第2.---13. 题, 第16.---17.①题，第18.---19. 题, 第22.---26. 题, 第29.---30. 题的全部习题。
提示：对第2．题，写出正、负半波的磁链增量之差的积分表达式来说明；对第3．题，L为极大，即电感电流连续，且为恒流状态，② Ud80V，Id=I240A；对第5．题，半控桥中的两个二极管可以起续流二极管的作用；对第7．题，当a相触发脉冲消失，则整流电路只对b、c相整流 ，电路变为两相整流电路。对第11．题，Ud58.5V， IdVT =Id /33.9A；对第13．题，对照第11．题来理解、列式可简单地得出答案；对第17．①题，Ud257.4V；对第22．题，要考虑负载是恒流性质这个电路条件来简化解题。
二，补充题：
1．在电阻性负载、大电感性负载、大电感加有输出续流二极管性负载这三种典型负载条件下，对SCR单相全控桥、三相半波、三相全控桥电路三种典型整流电路，列表分别填写：电路输出直流电压、电流，SCR的最大移相范围、导通角、承受的最大正、方向电压、电流平均值、电流有效值；输入变压器的最大功率（）；输入电流的最低次谐波频率等各数学表达式（包括原始积分表达式）。
2．单相桥式全控整流电路，接电阻性负载，要求电路输出的直流平均电压Ud从20～100V连续可调，负载平均电流均能达到20A,考虑最小控制角为30度。试计算SCR导通角的变化范围，要求的电源容量及功率因数，并选择SCR。提示：αmin =30，αmax =129º；S=119*42.8VA；cosφ(αmax)=0.36。
3．在SCR直流可逆电力拖动系统中，由两组SCR整流/逆变器构成四象限工作方式，说明如何实现四象限工作运行。
4．考虑电源变压器有漏抗，则整流电路会出现什么现象。
5．SCR全控整流/逆变电路工作在整流状态时与工作在逆变状态时，触发角分别应设定在何范围。
6．电力电子技术对功率因数的定义与传统电路理论中定义有何不同；即使是阻性负载，理想整流电路的功率因数也可能不为1，这是为什么。
7．三相半波可控整流电路，负载为大电感性，已知，负载端接续流二极管，画出，，及的波形，并计算输出电压、电流平均值、，晶闸管和续流二极管电流有效值和。提示：=135V， 各SCR均导通900，= 2.25A。
8．三相桥式电路，，工作于逆变状态，，计算：（1）输出电压平均值；（2）输出电流有效值；（3）晶闸管电流有效值；（4）交流电源端功率因数。提示：=-269V，=26.3A, cosφ=-7.07/8.55=-0.827。
9.单相全控桥式变流电路如图所示，工作于有源逆变状态。β=60°，U2=220V, Ed=-150V, R=1Ω，L足够大，可使负载电流连续，试完成下列各项：(1)画出输出电压Ud的波形；(2)画出任一晶闸管的电流波形；(3)计算任一晶闸管电流的有效值。(提示: Ud=-99V, =36.1A)
10.三相全控桥式有源逆变电路如图所示，变压器二次相电压的有效值U2=220V，回路总电阻R∑=0.5Ω，平波电抗器L足够大，可使负载电流连续，若Ed=-280V，要求电机在制动过程中的负载电流Id=45.2A，试解下列各题：(1)求出此时的逆变控制角β;(2)计算变压器二次的总容量S2。(提示: Ud=-257.4V, β= 60°, I2= 36.9A, S2=24.35(kVA))。
11．在直流电动机负载的整流电路中，串接平波电抗器的意义是什么? 平波电抗器电感量的选择原则是什么?
12．整流电路中出现换相重叠角γ的根本原因是什么；换相重叠角γ与什么参数有关。
第3章部分:
一，教材P.111中的全部习题。
提示：对第3．题，因本题的L为有限值，故要首先判断电感电流即负载电流是否连续。先假设电感电流连续， 。
二，补充题：
1．分别绘出BUCK式、BOOST式、BUCK-BOOST式DC/DC斩波电路图，绘出其电感电流连续与不连续下的等效电路图，并在理想条件下分别导出它们在电感电流连续下的输出电压、电流表达式。
2．电子设备用BUCK式 DC/DC电路，已知：理想条件下的输出电压为5V，输入电压为10~25V，输出电流为0.1A~10A，工作频率为100kHz，采用PWM控制方法使输出电压恒定，试解；（1）导出输出电压的表达式，并求出输入电流Ii的大小范围；（2）开关管的占空比D与导通时间Ton的范围；（3）指出电路中各开关器件应选择何种器件，并指出这些器件各要承受的最大电压与流过的最大电流；（4）计算使其电感器工作在连续电感电流模式所需的最小电感量。
3．绘出BUCK式、BOOST式DC/DC主电路图，分别绘出电感器上的电压、电流波形，标明相应量值。
4．即使工作频率很低，为什么一般也不用SCR作为DC/DC变换电路的功率开关器件。
5．说明与晶闸管相控技术相比，晶体管斩控技术有什么主要特点，会出现主要新问题是什么。
6. 对理想条件下的BOOST DC/DC电路，已知输出电压为24V，输入电压为15V，输出电流为0.1A~10A，工作频率为100kHz，采用PWM控制方法使输出电压恒定，试解；（1）导出输出电压的表达式，并求出输入电流Ii的大小范围；（2）开关管的占空比D与导通时间Ton的范围；（3）指出电路中各开关器件应选择何种器件，并指出这些器件各要承受的最大电压与流过的最大电流；（4）计算使其电感器工作在连续电感电流模式所需的最小电感量。
7．作出 H桥可逆斩波器带直流电机负载的四象限工作状态图，并在图中表示电压、电流的方向。
第4章部分:
一，教材P.131中的第3.---7. 题习题。
二，补充题：
1．电力电子开关在感性电路与容性电路中应用各有什么要求。
第5章部分:
一，教材P.149中的第1.---6. 题习题。
二，补充题：
1．在理想条件下，分别写出输入电压为Vi，输出功率为PO的单相推挽式、半桥式、全桥式方波逆变器电路中主开关管的耐压值，电流最大值；并画出这些逆变器电路的电压、电流波形。。
2．画出单相推挽式、半桥式、全桥式方波逆变器电路图。
3．用具体电路为例，说明SCR器件常用的换流方式。
4．电压源多管逆变电路中发生共态导通现象的原因是什么。
5．简要说明电压源逆变电路与电流源逆变电路的主要特点分别是什么。
第6章部分:
一，教材P.169中的第1.---8. 题习题。
二，补充题：
1. 在电压源方波逆变器电路中，控制信号改为PWM信号，电路性能又何变化。
2．在上题中用什么样的控制信号最优。
3．用单片机编程来获得SPWM控制信号，应当采用什么方法。
第7章部分:
一，教材P.178中的第1.---2. 题习题。
二，补充题：
1．软开关技术有什么意义，何谓零电压软开关与零电流软开关。
2．在器件上加接缓冲电路与使用软开关技术有什么本质上的不同。
3．DC/DC斩波电路工作在电感电流不连续模式下，可控开关相当于为零电流开通开关，为什么。
第8章部分:
一，教材P.191中的第8.---12. 题习题。
二，补充题：
1．画出单相推挽式、半桥式、全桥式DC/DC开关变换器电路，在理想条件下求出其电感电流连续下的输出电压表达式。
2．画出单端正向变换器主电路，指出其中变压器各绕组在电路中的作用。
3. 对单端正向变换器的电路要求之一是应保证其高频变压器的磁通能复位，为什么？
4．画出单端反激式变换器主电路，在理想条件下绘出其电感电流连续下的主控开关器件电压、电流波形，标明相应量值。
5．在理想条件下，导出式单端反激式DC/DC的输出电压表达式。
6．在理想条件下，单相推挽式、半桥式与全桥式DC/DC开关变换器电路的输入电压为300V，最大输出功率为1200W，各开关管的开关占空比为0.4，分别解：（1）主开关管的耐压为多少，电流最大值为多少。（2）画出两个串联主控开关管的电压波形。

附图a

附图b
7．某人设计一个工作频率为200kHz、功率为100W的隔离型反激式DC/DC电路，如下图a所示，但是通电试验时不能工作，请指出该电路设计错误之处（包括元器件设计是否合适），说明理由并在保持电路类型不变条件下为他改正电路错误之处。提示：有2处错误。
8．某人设计一个工作频率为200 kHz、功率为100W的隔离型单端正向式DC/DC电路，如下图b所示，但是通电试验时不能工作，请指出该电路设计错误之处（包括元器件设计是否合适），说明理由并在保持电路类型不变条件下为他改正电路错误之处。提示：有3处错误。