电力电子技术期末考试试题及答案

第1章 电力电子器件

1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。

2.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。

3晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 4.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于__IH 。

5.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_电力二极管__，属于半控型器件的是__晶闸管_，属于全控型器件的是_ GTO 、GTR 、电力MOSFET 、IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力MOSFET _，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 __ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，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_晶闸管、GTO 、GTR _。 第2章 整流电路

1. 三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差_120o _，当它带阻感负载时，的移相范围为__0-90o _

2.逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为_有源逆变_ 第3章 直流斩波电路

1.直流斩波电路完成得是直流到_直流_的变换。

2.直流斩波电路中最基本的两种电路是_降压斩波电路 和_升压斩波电路_。

3.斩波电路有三种控制方式：_脉冲宽度调制（PWM）_、_频率调制_和_（ton和T都可调，改变占空比）混合型。 第4章 交流—交流电力变换电路

1.改变频率的电路称为_变频电路_，变频电路有交交变频电路和_交直交变频_电路两种形式，前者又称为_直接变频电路__，后者也称为_间接变频电路_。

2.单相调压电路带电阻负载，其导通控制角的移相范围为_0-180O_，随的增大， Uo_降低_，功率因数_降低__。

3.把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路称为__交交变频电路_。

1、请在空格内标出下面元件的简称：电力晶体管 GTR ；可关断晶闸管 GTO ；功率场效应晶体管 MOSFET ；绝缘栅双极型晶体管IGBT ；IGBT是 MOSFET 和 GTR 的复合管。

2、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管 晶闸管、它的额定电压为 800V 伏、额定有效电流为 100A 安。

3、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_同一桥臂 上的上、下二个元件之间进行；而120º导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_不同桥臂 上的元件之间进行的。

4、逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为 电压型 型逆变器和 电流型 型逆变器

5、直流斩波电路按照输入电压与输出电压的高低变化来分类有 降压 斩波电路； 升压 斩波电路； 升降压 斩波电路。

6、由晶闸管构成的逆变器换流方式有负载 换流和 强迫 换流。 逆变器与 无源 逆变器两大类。

200A ，9表示 900V 。

9、直流斩波电路在改变负载的直流电压时，常用的控制方式有 等频调宽控制；等宽调频控制；脉宽与频率同时控制 三种。

10、由波形系数可知，晶闸管在额定情况下的有效值电流为ITn等于 1.57 倍IT（AV），如

果IT（AV）=100安培，则它允许的有效电流为 157 安培。通常在选择晶闸管时还要留出 1.5—2 倍的裕量。

11、通常变流电路实现换流的方式有 器件换流，电网换流，负载换流，强迫换流四种。 12、在单相交流调压电路中，负载为电阻性时移相范围是 相范围是



07、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分为 有源、

8、有一晶闸管的型号为KK200－9，请说明KK 快速晶闸管 ； 200表示表示

，负载是阻感性时移

。

13、普通晶闸管的图形符号是 ，三个电极分别是 阳极A ， 阴极K 和门极G 晶闸管的导通条件是阳极加正电压，阴极接负电压，门极接正向电压形成了足够门极电流时晶闸管导通；关断条件是当晶闸管阳极电流小于维持电流IH时，导通的晶闸管关断。.。

14、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 6U2 2U2 。三相半波可控整流

。（电源相电压为U2）

15、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用 大于60º 的宽脉冲， 触发；二是用 脉冲前沿相差60º的双窄脉冲 触发。

16、三相桥式全控整流电路是由一组共 阴 极三只晶闸管和一组共 阳 极的三只

晶闸管串联后构成的，晶闸管的换相是在同一组内的元件进行的。每隔 60度 换一次相，在电流连续时每只晶闸管导通 120 度。要使电路工作正常，必须任何时刻要有 两 只晶闸管同时导通，，一个是共 阴 极的，另一个是共 阳 极的元件，且要求不是 不在同一桥臂上 的两个元件。

17、从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为 控制角 角，用 α 表示。

18、有源逆变指的是把直流 能量转变成 交流 能量后送给 电网的 装置。 19、给晶闸管阳极加上一定的 正向 电压；在门极加上正向门极 电压，并形成

足够的 门极触发 电流，晶闸管才能导通。

20、当负载为大电感负载，如不加续流二极管时，在电路中出现触发脉冲丢失时单相桥式半控整流桥电路会出现失控现象。

21、三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为 150 HZ；而三相

全控桥整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为 300 HZ 。

22、晶闸管在触发开通过程中，当阳极电流小于掣住 电流之前，如去掉 触发脉冲 脉冲，晶闸管又会关断。

一、填空

1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：

电力晶体管 GTR ；可关断晶闸管GTO ；功率场效应晶体管 MOSFET ；绝缘栅双极型晶体管 IGBT ；IGBT是 MOSFET 和 GTR 的复合管。

2、型号为KS100-8的元件表示 双向晶闸管 晶闸管、它的额定电压为 800V 伏、额定有效电流为 100A 。

3、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在 同一桥臂 上的上、下二个元件之间进行；而120º导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在 不同桥臂上的元件之间进行的。 4、由晶闸管构成的逆变器换流方式有 负载 换流和 强迫（脉冲）换流。

5、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分为 有源 逆变器与 无源 逆变器两大类。

6、有一晶闸管的型号为KK200－9，请说明KK 快速晶闸管 ； 200表示表示 200A ，9表示 900V 。

7、普通晶闸管的图形符号是 ，三个电极分别是 阳极A ， 阴极K 和 门极G 晶闸管的导通条件是 阳极加正电压， 阴极

接负电压，门极接正向电压形成了足够门极电流时晶闸管导通 ；关断条件是 当晶闸管阳极电流小于维持电流IH时，导通的晶闸管关断 。

8、可关断晶闸管的图形符号是 ；电力场效应晶体管的图形符号是 绝缘栅双极晶体管的图形符号是 ；电力晶体管的图形符号是 ；

9、单相交流调压在电阻性负载电路的移相范围在 0º—180º 变化，在阻感性负载时移相范围在 —180º 变化。

10、变流电路的换流方式有 器件换流 、 电网换流 、 负载换流 、 强迫换流 等四种。 11、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用 大于60º 的宽脉冲 触发；二是用 脉冲前沿相差60º的双窄脉冲 触发。

简答题：

2、根据对输出电压平均值进行控制的方法不同，直流斩波电路可有哪三种控制方式？并简述其控制原理。

答：（1）第一种调制方式为：保持开关周期不变，改变开关导通时间ton称为脉宽调制。简称“PWM”调制。

（2）第二种调制方式为：保持开关导通时间ton不变，改变开关周期，称为频率调制。简称为“PFM”调制。

（3）第三种调制方式为：同时改变周期T与导通时间ton。使占空比改变，称为混合调制。

3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？

答：电压型逆变器当交流侧为阻感性负载时，需要向电源反馈无功功率。直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂开关器件都反并联了反馈二极管。

4、 对晶闸管的触发电路有哪些要求？

答：为了让晶闸管变流器准确无误地工作要求触发电路送出的触发信号应有足够大的电压和功率；门极正向偏压愈小愈好；触发脉冲的前沿要陡、宽度应满足要求；要能满足主电路移相范围的要求；触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压取得同步。 5、 正确使用晶闸管应该注意哪些事项？

答：由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小的多，使用中除了要采取必要的过电流、过电压等保护措施外，在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的安全余量。另外，使用中的晶闸管时还应严格遵守规定要求。此外，还要定期对设备进行维护，如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情况。 6、 晶闸管整流电路中的脉冲变压器有什么作用？

答：在晶闸管的触发电路采用脉冲变压器输出，可降低脉冲电压，增大输出的触发电流，还可以使触发电路与主电路在电气上隔离，既安全又可防止干扰，而且还可以通过脉冲变压器多个二次绕组进行脉冲分配，达到同时触发多个晶闸管的目地。

7、 晶闸管的过电流保护常用哪几种保护方式？其中哪一种保护通常是用来作为“最后一道保护”用？

答：晶闸管的过电流保护常用快速熔断器保护；过电流继电器保护；限流与脉冲移相保护和直流快速开关过电流保护等措施进行。其中快速熔断器过电流保护通常是用来作为“最后一道保护”用的。 五、计算题

1、指出下图中①～⑦各保护元件及VD、Ld的名称和作用。

解：

①星形接法的硒堆过电压保护； ②三角形接法的阻容过电压保护； ③桥臂上的快速熔断器过电流保护； ④晶闸管的并联阻容过电压保护；

⑤桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护； ⑥直流侧的压敏电阻过电压保护； ⑦直流回路上过电流快速开关保护； VD是电感性负载的续流二极管； Ld是电动机回路的平波电抗器；

2、在下面两图中，一个工作在整流电动机状态，另一个工作在逆变发电机状态。 （1）、标出Ud、ED及id的方向。 （2）、说明E与Ud的大小关系。

（3）、当α与β的最小值均为30度时，控制角α的移向范围为多少？

2、解：

整流电动机状态：

电流方向从上到下，电压方向上正下负，反电势E方向上正下负，Ud大于E，控制角的移相范围0°~90°。 逆变发电机状态：

电流方向从上到下，电压Ud方向上负下正，发电机电势E方向上负下正，Ud小于E，控制角的移相范围90°~150°。 3. 单相桥式全控整流电路，U2100V，负载中R2，L值极大，当30时，要求：



（1）作出u、i和i的波形；

dd2（2）求整流输出平均电压U、平均电流I，变压器二次电流有效值I；

dd2解：（1）作图。

（2）Ud0.9U2cos

当30时，

Ud0.9U2cos0.9100cos3078V

IdUd7839A R2I2Id39A

M4. 在图1所示的降压斩波电路中，已知E200V，R10，L值极大，E路的工作原理；（2）采用脉宽调制控制方式，当T50s，t输出电流平均值U。

o30V。（1）分析斩波电

on20s时，计算输出电压平均值Uo、

解：（1）参考书上简要说明。 （2）根据公式得

Uotont20EonE20080VtontoffT50

IoUOEM80305A R1016、一个单相全控桥式整流电路，交流电压有效值为220V，流过晶闸管的电流有效值为15A，则这个电路中晶闸管的额定电压可选为 1.52倍为

一、填空题：

1、电力电子技术的两个分支是电力电子器件制造技术和 变流技术 。 2、举例说明一个电力电子技术的应用实例 变频器、 调光台灯等 。

3、电力电子承担电能的变换或控制任务，主要为①交流变直流（AC—DC）、②直流变交流（DC—AC）、③直流变直流（DC—DC）、④交流变交流（AC—AC）四种。

4、为了减小电力电子器件本身的损耗提高效率，电力电子器件一般都工作在 开关状态，但是其自身的功率损耗（开通损耗、关断损耗）通常任远大于信息电子器件，在其工作是一般都需要安装 散热器 。

5、电力电子技术的一个重要特征是为避免功率损耗过大，电力电子器件总是工作在开关状

态，其损耗包括三个方面：通态损耗、断态损耗和 开关损耗 。

6、通常取晶闸管的断态重复峰值电压UDRM和反向重复峰值电压URRM中较 小 标值作为该器件的额电电压。选用时，额定电压要留有一定的裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2~3倍。

7、只有当阳极电流小于 维持 电流时，晶闸管才会由导通转为截止。导通：正向电压、触发电流 （移相触发方式）

8、半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路中，电路可能会出现 失控 现象，为了

避免单相桥式半控整流电路的失控，可以在加入 续流二极管 来防止失控。 9、从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度称为 触发角 。

10、交流电力控制电路包括 交流调压电路 ，即在没半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调节输出电压有效值的电路， 调功电路 即以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断，改变通态周期数和断态周期数的比，调节输出功率平均值的电路.

11、普通晶闸管（用正弦半波电流平均值定义）与双向晶闸管的额定电流定义不一样，双向

1.52倍151.57A2220V ；晶闸管的额定电流可选

。

晶闸管 的额定电流是用电流有效值来表示的。（双向晶闸管工作在交流电路中，正反向电流都可以流过）

12、晶闸管额定电流为100A，通过半波交流电时，电流的波形系数为Kf=1.57，电流的有效值计算为Im/2，则通过电流最大值Im为 314 A。

13、单相电压型桥式逆变电路输出给负载的电压波形是方波，电流波形是 近似正弦

波 。

14、三相电流型桥式逆变电路的换流一般为同一组桥臂组内换流，称为 横向换流 。 15、交交变频是一种直接变频，其输出的电压是由多段电网电压拼接而成，决定了其输出频

率不高，当采用50Hz工频电压，三相六脉波桥式逆变电路，其输出的上限频率一般不超过 20Hz 。