1、一、填空1.1 電力變換可分為以下四類：交流變直流、直流變交流、直流變直流和交流變交流。1.2 電力電子器件一般工作在開關 狀態。1.3 按照電力電子器件能夠被控制電路信號所控制的程度，可將電力電子器件分為：半控 型器件, 全控型器件，不可控器件等三類。1.4 普通晶閘管有三個電極，分別是 陽極、陰極 和 門極1.5 晶閘管在其陽極與陰極之間加上正向 電壓的同時,門極上加上觸發 電壓,晶閘管就導通。1.6 當晶閘管承受反向陽極電壓時，不論門極加何種極性解發電壓，管子都將工作在截止 狀態。1.7 在通常情況下，電力電子器件功率損耗主要為通態損耗，而當器件開關頻率較高時，功率損耗主要為開關損耗。1

2、.8 電力電子器件組成的系統，一般由控制電路、驅動電路 和 主電路 三部分組成1.9 電力二極管的工作特性可概括為單向導電性。1.10 多個晶閘管相并聯時必須考慮均流 的問題,多個晶閘管相串聯時必須考慮均壓 的問題。1.11 按照驅動電路加在電力電子器件控制端和公共端之間的性質，可將電力電子器件分為電流驅動 和電壓驅動兩類。2.1單相半波可控整流電阻性負載電路中，控制角a的最大移相范圍是 0180口。2.1 單相橋全控整流電路中，帶純阻負載時，a角的移相范圍是 0180口,單個晶閘管所所承受的最大反壓為 瓜2 ,帶阻感負載時，a角的移相范圍是090單個晶閘管所所承受的最大反壓為叵22.3 三相

3、半波可控整流電路中的三個晶閘管的觸發脈沖相位相序依次互差120單個晶閘管所承受的最大反壓為J6U2,當帶阻感負載時，a角的移相范圍是0三22.4 逆變電路中，當交流側和電網邊結時，這種電路稱為有源逆變電路 ，欲現實有源逆變，只能采用全 控電路，當控制角0a三時，電路工作在 整流 狀態, 二an時，電路工作在逆變 狀態。-222.5 整流電路工作在有源逆變狀態的條件是要有直流電動勢和要求晶閘管的控制角a 冗/2 ,使Ud為負值。3.1 直流斬波電路完成的是直流到直流的變換。3.2 直流斬波電路中最基本的兩種電路是升壓 和 隆壓。3.3 斬波電路有三種控制方式：脈沖寬度調制、頻率調制和 混合型。4

4、.1 改變頻率的電路稱為變頻由路:變頻電路有交交變頻電路和交直交變頻由路 兩種形式,前者又稱為直接變頻，后者也稱為間接變頻。4.2 單相調壓電路帶電阻負載，其導通控制角a的移相范圍為 0兀，隨a的增大，U0減少，功率因數入降低 。4.3 晶閘管投切電容器選擇晶閘管投入時刻的原則是該時刻交流電源電壓就和電容器預用充電的電壓相4.4 把電網頻率的交流電直接變換成可調頻率電流電路稱為交交變頻電路。4.5 交流調壓的有 相位調控 和斬控式兩種控制方式,交流調功電路的采用是通斷控制方式 。5.1 把直流變成交流電的電路稱為逆變，當交流側有電源時稱 有源逆變，當交流側無電源時稱 無源逆變。15.2 半橋逆

5、變電路輸出交流電壓的幅值為Ud，全橋逆變電路輸出父流電壓的幅值為1Ud。2-5.3三相電壓型逆變電路中，每個橋臂的導電角為185s,各相開始導電的角度依次相差120°,在任一時刻，有 3個橋臂導通。1.1 PWM控制就是對脈沖的寬度進行調制的技術,依據的是面積等效 的原理。1.2 得到PWM的波形方法一般有兩種計算法 和 調制法實際中主要采用 調制法。1.3 SPWM控制中，載波比是 載波頻率 和調制信號頻率的比。二、簡答12 .什么是電力電子技術？電力變換可分為哪四類？答：（1）電力電子技術是應用于電力領域的電子技術，也就是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的 技術。（2）電力變

6、換可分為：交流變直流、直流變交流、直流變直流和交流變交流。13 .電力電子器件是如何定義和分類？同處理信息的電子器件相比，它的特點？答：（1）按照器件能夠被控制的程度，分為以下三類：半控型器件、全控型器件和不可控器件。（2）它的特點如下四點：a）能處理電功率的能力，一般遠大于處理信息的電子器件。b）電力電子器件一般都工作在開關狀態。c）電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。d）電力電子器件自身的功率損耗遠大于信息電子器件，一般都要安裝散熱器。14 .使晶閘管導通的條件是什么？答：使晶閘管導通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發電流（脈沖）。或：Uak>0且UGK>

7、0。15 .維持晶閘管導通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導通變為關斷？答：（1）維持晶閘管導通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導通的最小電流，即維持電流。（2）要使晶閘管由導通變為關斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數值以下，即降到維持電流以下，便可使導通的晶閘管關斷。16 .簡述晶閘管的串并聯的目的？答：串聯的目的是希望各器件承受的電壓相等，并聯的目的是在大功率晶閘管裝置中，常用多個器件并聯 來承擔較大的電流。17 6無功功率和諧波對公用電網分別有那些危害？答：（1）無功功率（reactive power）對電網的影響：1）無功功率會導致電流增大和視

8、在功率增加，導致設備容量增加；2）無功功率增加，會使總電流增加，從而使得設備和線路的損耗增加；3）無功功率使線路壓降增大，沖擊性無功負載還會使電壓劇烈波動。（2）諧波對電網的影響1）諧波使電網中的元件產生附加的諧波損耗。2）諧波影響各種電氣設備的正常工作。3）諧波會引起電網中局部的并聯諧振和串聯諧振。4）諧波會導致斷電保護和自動裝置的誤動作。5）諧波會對領近的通信系統產生干擾。3.4.簡述圖a）所示的降壓斬波電路工作原理。答：降壓斬波器的原理是：在一個控制周期中，讓V導通一段時間ton,由電源E向L、R、M供電，在此期間，Uo=Eo然后使V關斷一段時間toff,此時電感L通過二極管VD向R和M

9、供電，Uo=0o 一個周期 內的平均電壓 U°= ton- x E。輸出電壓小于電源電壓，起到降壓的作用。t on t off3.5.在圖3-1a所示的降壓斬波電路中，已知E=200V , R=10Q , L 值極大,計算輸出電壓平均值 U。，輸出電流平均值I。解：由于L值極大，故負載電流連續，于是輸出電壓平均值為Uo-tonTl 20 200E =80(V)50輸出電流平均值為,Uo-EmIo =R80-30=5(A)10Em =30V , T=50 科 s, ton=20 科 s,3.6 .簡述圖3-2a所示升壓斬波電路的基本工作原理。答：假設電路中電感 L值很大，電容 C值也很

10、大。當V處于通態時，電源 E向電感L充電，充電電流基 本恒定為Ii,同時電容C上的電壓向負載 R供電，因C值很大，基本保持出電壓為恒值U。設V處于通態的時間為ton,此階段電感L上積蓄的能量為EI1ton。當V處于斷態時E和L共同向電容C充電并向 負載R提供能量。設V處于斷態的時間為toff,則在此期間電感 L釋放的能量為（Uo-E1toff。當電路工 作于穩態時，一個周期 T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即：Eliton = Uo E Iitoff化簡得：Uton toff . T - o -E - Etofftoff式中的T/toff >1 ,輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為

11、升壓斬波電路。4.6 交流調壓電路和交流調功電路有什么區別？二者各運用于什么樣的負載？為什么？ 答：交流調壓電路和交流調功電路的電路形式完全相同，二者的區別在于控制方式不同。交流調壓電路是在交流電源的每個周期對輸出電壓波形進行控制。而交流調功電路是將負載與交流電 源接通幾個周波，再斷開幾個周波，通過改變接通周波數與斷開周波數的比值來調節負載所消耗的平均功 率。交流調壓電路廣泛用于燈光控制（如調光臺燈和舞臺燈光控制）及異步電動機的軟起動，也用于異步 電動機調速。在供用電系統中，還常用于對無功功率的連續調節。此外，在高電壓小電流或低電壓大電流 直流電源中，也常采用交流調壓電路調節變壓器一次電壓。如

12、采用晶閘管相控整流電路，高電壓小電流可 控直流電源就需要很多晶閘管串聯；同樣，低電壓大電流直流電源需要很多晶閘管并聯。這都是十分不合 理的。采用交流調壓電路在變壓器一次側調壓，其電壓電流值都不太大也不太小，在變壓器二次側只要用 二極管整流就可以了。這樣的電路體積小、成本低、易于設計制造。交流調功電路常用于電爐溫度這樣時間常數很大的控制對象。由于控制對象的時間常數大，沒有必要對交流電源的每個周期進行頻繁控制。4.7 什么是 TCR ？什么是TSC ？它們的基本原理是什么？各有何特點？答： TCR 是晶閘管控制電抗器，TSC 是晶閘管投切電容器。二者的基本原理如下：TCR 是利用電抗器來吸收電網中

13、的無功功率（或提供感性的無功功率），通過對晶閘管開通角a 的控制，可以連續調節流過電抗器的電流，從而調節TCR 從電網中吸收的功功率的大小。TSC 則是利用晶閘管來控制手于補償無功功率的電容器的投入和切除來向電網提供無功功率（提供容性的無功功率）。二者的特點是：TCR 只能提供感性的無功功率，但無功功率的大小不一是連續的。實際應用中往往配以固定電容器（ FC） ，就可以在從容性到感性的范圍內連續調節無功功率。TSC 提供容性的無功功率，符合大多數無功功率補償的需要。其提供的無功功率不能連續調節，但在實用中只要分組合理，就可以達到比較理想的動態補償效果。4.8 交交變頻電路的最高輸出頻率是多少？

14、制約輸出頻率提高的因素是什么？答：一般來講，構成交交變頻電路的兩組變流電路的脈波數越多，最高輸出頻率就越高。當交交變頻電路中采用常用的6 脈波三相橋式整流電路時，最高輸出頻率不應高于電網頻率的1/31/2。 當電網頻率為50Hz時，交交變頻電路輸出的上限頻率為20Hz 左右。當輸出頻率增高時，輸出電壓一周期所包含的電網電壓段數減少，波形畸變嚴重，電壓波形畸變和由此引起的電流波形畸變以及電動機的轉矩脈動是限制輸出頻率提高的主要因素5.4 根據逆變電路的基本原理圖闡述其原理，怎樣調節輸出電壓有效值？P132答：以單相橋式逆變電路為例，圖中S1S4是橋式電路的4個臂，他們由電力電子器件及輔助電路組成

15、。當S1、S4閉合，S2、S3斷開時，負載電壓 uo為正；當S1、S4斷開，S2、S3閉合時，負載電壓 uo為負。其波形如圖所示。這樣，就是直流電變成交流電，改變兩組開關的切換頻率，即可改變輸出交流電的頻率。這就是逆變電路最基本的工作原理。可采用移相方式調節逆變電路的輸出電壓有效值。5.5 無源逆變電路和有源逆電路有何不同？答：兩種電路的不同主要是：有源逆變電路的交流側接電網，即交流側接有電源。而無源逆變電路的交流側直接和負載聯接。6.4 說明單極性和雙極性PWM 調制的區別？答：三角波載波在信號波正半周期或負半周期里只有單一的極性，所得的PWM 波形在半個周期中也只在單極性范圍內變化，稱為單

16、極性PWM 控制方式。三角波載波始終是有正有負為雙極性的，所得的PWM 波形在半個周期中有正、有負，則稱之為雙極性 PWM 控制方式。6.5 簡述 UPS 電路的基本工作原理？SPWM （ PWM ）控制的基本原理？答：當市電正常時，由市電供電，市電經整流器整流為直流，再逆變為50Hz 恒頻恒壓的交流電向負載供電。同時，整流器輸出給蓄電池充電，保證蓄電池的電量充足。此時負載可得到的高質量的交流電壓，具有穩壓、穩頻性能，也稱為穩壓穩頻電源。市電異常乃至停電時，蓄電池的直流電經逆變器變換為恒頻恒壓交流電繼續向負載供電，供電時間取決于蓄電池容量的大小。PWM控制的基本原理。答：PWM控制就是對脈沖的

17、寬度進行調制的技術。即通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效地 獲得所需要波形(含形狀和幅值)。三、計算解：a)b)c)圖1-43圖船43管導電波形17.圖1-43中陰影部分為晶閘管處于通態區間的電流波形，各波形的電流最大值均為Im,試計算各波形的電流平均值Id1、Id2、Id3與電流有效值I1、I3。Idi = JmSin td( t)=Im (2 1): 0.2717 Im m2兀 42兀 211=-(I msint)2d(;-,t) = -m ； 0.4767 1m2 二 4242 二1 二I . 2Id2 =1msin td (；.：t) =( 1 ) ： 0.5434 Imit 7n

18、 2I2 = J1 ."sin&t/da) =WIm ；3+1-i. 42-42 .:0.6741I m11:1Id3=2 I md( t) = Im2n04I3 = . 2-. 02 Im2d( 4) =2 Im18.上題中如果不考慮安全裕量，問100A的晶閘管能送出的平均電流Id1、Id2、Id3各為多少？這時，相應的電流最大值Im1、Im2、Im3各為多少？解：額定電流a)b)c)三、計算I t(av)=100A的晶閘管，允許的電流有效值I =157A ,由上題計算結果知Im10.4767為 329.35,Im2-I232.90,0.6741Im3=2 I = 314,

19、Id1 0.2717 Im1 ： 89.48Id2 : 0.5434 Im2 ： 126.56Id3 = - Im3=78.542.7單相橋式全控整流電路，U2=100V,負載中R= 2Q , L值極大，當a =30°時，要求：作出 見、id、和i2的波形;求整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次電流有效值I2；解：Ud、id、和i2的波形如下圖：輸出平均電壓 Ud、電流Id,變壓器二次電流有效值I2分別為Ud=0.9 U2 cos a =0.9X 100 Xcos30° = 77.97 (V)Id=Ud/R= 77.97/2=38.99 (A)I2= Id = 38.

20、99 (A)2.8單相橋式全控整流電路，U2=100V,負載中R=2Q , L值極大，反電勢解:作出Ud、id和i2的波形;“、id和i2的波形如下圖:tId一單相半波可控整流電路（電阻負載）TO單相半波可控整流電路（阻感負載）單相半波可控整流電路t+(4)idti0VT0(1)3.7.在圖3-2a所示的升壓斬波電路中，已知E=50V, L值和C值極大，R=20Q ,采用脈寬調制控制方式,解：輸出電壓平均值為:T 40U。=E = 50=133.3(V) toff40-25輸出電流平均值為:求功率為最大輸出功率的80%、50%時的開通角a。P =0.8Pmax一一 1二-a _=U01 = . 0.8U 2 -sin 2a a =0.82 二二二 a 6 60.5P2 =0.5Pmax當T=40 s, ton=25科s時，