電力電子技術期末復習答案(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 壓為 6 U2 。（電源相電壓為 U2） 要使三相全控橋式整流電路正常工作，對晶閘管觸發方法有兩種，一是用 大于 60186。小于 120186。的寬脈沖 觸發；二是用 脈沖前沿相差 60186。的雙窄脈沖 觸發。 在同步電壓為鋸齒波的觸發電路中，鋸齒波底寬可達 240186。 度；實際移相才能達 0186。180 186。 度。 軟開關電路種類很多，大致可分成 零電壓 電路、 零電流 電路兩大類。 逆變器環流指的是只流經 兩組反并聯的逆變橋 、而不流經 負載 的電流，環流可在電路中加 采用串聯電抗器 來限制。 絕緣柵雙極型晶體管是以 電力場效應晶體管柵極為柵極 作為柵極，以 以電力晶體管集電極和發射極 作為發射極與集電極復合而成。 晶閘管的圖形符號是 ，三個電極分別是 陽極 A、 陰極 K 、和 門極 G ，雙向晶閘管的圖形符號是 ，它的三個極分是 第一陽極 T 第二陽極 T和 門極 G 。 從晶閘管開始承受正向電壓起到晶閘管導通之間的電角度稱為 控制 角，用 α 表示。 同步電壓為鋸齒波的觸發電路鋸齒波底寬可達 240186。 度；正弦波觸發電路的理想移相范圍可達 180186。 度，實際移相范圍只有 150186。 。 一般操作過電壓都是瞬時引起的尖峰電壓，經常使用的保護方法是 阻容保護 而對于能量較大的過電壓，還需要設置非線性電阻保護，目前常用的方法有 壓敏電阻 和 硒堆 。 交流零觸發開關電路就是利用 過零觸 發 方式來控制晶閘管導通與關斷的。 四、問答分析題 在晶閘管兩端并聯 R、 C吸收回路的主要作用有哪些？其中電阻 R的作用是什么？ 答：（ 1） R、 C 回路的作用是：吸收晶閘管瞬間過電壓，限制電流上升率， 動態均壓作用。 （ 2） R 的作用為：使 L、 C 形成阻尼振蕩，不會產生振 蕩過電壓，減小晶閘管的開通電流上升率，降低開通損耗。、 由下面單結晶體管的觸發電路圖畫出各點波形。 答： 實現有源逆變必須滿足哪兩個必不可少的條件？ 答：（ 1）直流側必需外接與直流電流 Id 同方向的直流 電源 E，其數值要稍大于逆變器輸出平均電壓 Ud，才能提供逆變能量。 （ 2）逆變器必需工作在β 90186。（ α90186。 ）區域，使 Ud 0,才能把直流功率逆變為交流功率返送電網。 晶閘管觸發的觸發脈沖要滿足哪幾項基本要求？ 答：（ 1） 觸發信號應有足夠的功率。 （ 2） 觸發脈沖應有一定的寬度，脈沖前沿盡可能陡，使元件在觸發導通后，陽極電流能迅速上升超過掣住電流而維持導通。 （ 3） 觸發脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。 PWM 逆變電路的控制方法主要有哪幾種？簡述異步調制與同步調制各有哪 些優點？ 答：（ 1） PWM逆變電路的常用控制方法有兩種，一是計算法；二是調制法。其中調制法又可分為兩種，一是異步調制法；二是同步調制法。 （ 2）通常異步調制法是保持載波頻率不變，信號頻率根據需要而改變時，載波比是變化的。優點是：信號頻率較低時載波比較大，一周期內脈沖數較多，輸出較接近正弦波。 （ 3）同步調制時，保持載波比為常數，并在變頻時使載波和信號波保持同步變化。優點是：信號波一周內輸出的脈沖數是固定的，脈沖相位也是固定的，對稱性好。 什么是逆變失敗？逆變失敗后有什么后果？形成的原因是什么 答：（ 1） 逆變失敗指的是：逆變過程中因某種原因使換流失敗，該關斷的器件末關斷，該導通的器件末導通。從而使逆變橋進入整流狀態，造成兩電源順向聯接，形成短路。 （ 2）逆變失敗后果是嚴重的，會在逆變橋與逆變電源之間產生強大的環流，損壞開關器件。 （ 3）產生逆變失敗的原因：一是逆變角太小；二是出現觸發脈沖丟失；三是主電路器件損壞；四是電源缺相等。 根據對輸出電壓平均值進行控制的方法不同，直流斬波電路可有哪三種控制方式？并簡述其控制原理。 答：（ 1）第一種調制方式為：保持開關周期不變，改變開關導通時間 ton稱為脈寬調制。簡 稱“ PWM”調制。 （ 2）第二種調制方式為：保持開關導通時間 ton不變，改變開關周期，稱為頻率調制。簡稱為“ PFM”調制。 （ 3）第三種調制方式為：同時改變周期 T與導通時間 ton。使占空比改變，稱為混合調制。 電壓型逆變電路中反饋二極管的作用是什么？ 答：電壓型逆變器當交流側為阻感性負載時，需要向電源反饋無功功率。直流側電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側向直流側反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂開關器件都反并聯了反饋二極管。 對晶閘管的觸發電路有哪些要求？ 答：為了讓晶閘管變流器準確無誤地工 作要求觸發電路送出的觸發信號應有足夠大的電壓和功率；門極正向偏壓愈小愈好；觸發脈沖的前沿要陡、寬度應滿足要求；要能滿足主電路移相范圍的要求；觸發脈沖必須與晶閘管的陽極電壓取得同步。 正確使用晶閘管應該注意哪些事項？ 答：由于晶閘管的過電流、過電壓承受能力比一般電機電器產品要小的多，使用中除了要采取必要的過電流、過電壓等保護措施外，在選擇晶閘管額定電壓、電流時還應留有足夠的安全余量。另外，使用中的晶閘管時還應嚴格遵守規定要求。此外，還要定期對設備進行維護，如清除灰塵、擰緊接觸螺釘等。嚴禁用兆歐表 檢查晶閘管的絕緣情況。 晶閘管整流電路中的脈沖變壓器有什么作用？ 答：在晶閘管的觸發電路采用脈沖變壓器輸出，可降低脈沖電壓，增大輸出的觸發電流，還可以使觸發電路與主電路在電氣上隔離，既安全又可防止干擾，而且還可以通過脈沖變壓器多個二次繞組進行脈沖分配，達到同時觸發多個晶閘管的目地。 晶閘管的過電流保護常用哪幾種保護方式？其中哪一種保護通常是用來作為 “ 最后一道保護 ” 用？ 答：晶閘管的過電流保護常用快速熔斷器保護；過電流繼電器保護；限流與脈沖移相保護和直流快速開關過電流保護等措施進行 。其中快速熔斷器過電流保護通常是用來作為 “ 最后一道保護 ” 用的。 五、計算題 指出下圖中①～⑦各保護元件及 VD、 Ld 的名稱和作用。 解： ①星形接法的硒堆過電壓保護； ②三角形接法的阻容過電壓保護； ③橋臂上的快速熔斷器過電流保護； ④晶閘管的并聯阻容過電壓保護； ⑤橋臂上的晶閘管串電感抑制電流上升率保護； ⑥直流側的壓敏電阻過電壓保護； ⑦直流回路上過電流快速開關保護； VD 是電感性負載的續流二極管； Ld是電動機回路的平波電抗器； 在下面兩圖中，一個工作在整流電動機狀態，另一個工作在逆變發電 機狀態。 （ 1）、標出 Ud、 ED及 id的方向。 （ 2）、說明 E與 Ud的大小關系。 （ 3）、當α與β的最小值均為 30度時，控制角α的移向范圍為多少？ 解： 整流電動機狀態： 電流方向從上到下，電壓方向上正下負，反電勢 E 方向上正下負， Ud 大于 E，控制角的移相范圍 0176。 ~90176。 逆變發電機狀態： 電流方向從上到下，電壓 Ud 方向上負下正，發電機電勢 E 方向上負下正， Ud 小于 E，控制角的移相范圍 90176。 ~150176。 3. 單相橋式全控整流電路， VU 1002 ? ，負載中 ??2R ， L 值極大，當 ?30?? 時，要求： （ 1）作出 du 、 di 和 2i 的波形； （ 2）求整流輸出平均電壓 dU 、平均電流 dI ，變壓器二次電流有效值 2I ； 解：（ 1）作圖。 （ 2） ? 2UU d ? 當 ?30?? 時， VUU d 7830c 2 ????? ?? ARUI dd 39278 ??? AII d 392 ?? 4. 在圖 1 所示的降壓斬波電路中，已知 VE 200? ， ??10R ， L 值極大， VEM 30? 。（ 1）分析斬波電路的工作 原理；（ 2）采用脈寬調制控制方式，當 sT ?50? ， ston ?20? 時，計算輸出電壓平均值 oU 、輸出電流平均值 oU 。 解：（ 1）參考書上簡要說明。 （ 2）根據公式得 VETtEtt tU onof fon ono 802020020 ???????? AR EUI MOo 510 3080 ????? 三、填空 （每空 1分 ,共 30 分） 請在空格內標出下面元件的簡稱： 電力晶體管 GTR ；可關斷晶閘管 GTO ；功率場效應晶體管 MOSFET ；絕緣柵雙極型晶體管 IGBT ； IGBT是 MOSFET 和 GTR 的復合管。 晶閘管對觸發脈沖的要求是 要有足夠的驅動功率 、 觸發脈沖前沿要陡幅值要高 和 觸發脈沖要與晶閘管陽極電壓同步 。 多個晶閘管 相并聯時必須考慮 均流 的問題，解決的方法是 串專用均流電抗器 。 在電流型逆變器中，輸出電壓波形為 正弦 ，輸出電流波形為 方波 。 型號為 KS1008 的元件表示 雙向晶閘管 、它的額定電壓為 800 伏、額定有效電流為 100 安。 180176。導電型三相橋式逆變電路，晶閘管換相是在 _ 同一橋臂 上的上、下二個元件之間進行；而 120186。導電型三相橋式逆變電路，晶閘管換相是在 _ 不同橋臂 上的元件之間進行的。 當溫度降低時，晶閘管的觸發電流會 增加 、正反向漏電流會 下降 ；當溫度升高時，晶閘管的觸發電流會 下降 、正反向漏電流會 增加 。 在有環流逆變系統中，環流指的是只流經 逆變電 源 、 逆變橋 而不流經 負載 的電流。環流可在電路中加 電抗器 來限制。為了減小環流一般采用控制角α 大于 β的工作方式。 常用的過電流 保護措施有 快速熔斷器 、 串進線電抗器 、 接入直流快速開關 、 控制快速移相使輸出電壓下降 。（寫出四種即可） 雙向晶閘管的觸發方式有 Ⅰ + 、 Ⅰ 、 Ⅲ＋ Ⅲ 四種 。 1雙向晶閘管的觸發方式有： I+ 觸發：第一陽極 T1 接 正 電壓，第二陽極 T2接 負 電壓；門極 G 接 正 電壓，T2接 負 電壓。 I 觸發：第一陽極 T1接 正 電壓，第二陽極 T2 接 負 電壓；門極 G接 負 電壓， T2 接 正 電壓。 Ⅲ +觸發：第一陽極 T1接 負 電壓，第二陽極 T2 接 正 電壓 ,門極 G接 正 電壓， T2接 負 電壓。 Ⅲ 觸發：第一陽極 T1 接 負 電壓，第二陽極 T2接 正 電壓；門極 G 接 負 電壓， T2 接 正 電壓。 1由晶閘管構成的逆變器換流方式有 負載 換流和 強迫（脈沖 ） 換流。 1按逆變后能量饋送去向不同來分類，電力電子元件構成的逆變器可分為 有源 逆變器與 無源 逆變器兩大類。 1有一晶閘管的型號為 KK200－ 9，請說明 KK 快速晶閘管 ； 200 表示表示 200A ， 9 表示 900V 。 1單結晶體管產生的觸發脈沖是 尖脈沖 脈沖；主要用于驅動 小 功率的晶閘管；鋸齒波同步觸發電路產生的脈沖為 強觸發脈沖 脈沖；可以觸發 大 功率的晶閘管。 1一 個單相全控橋式整流電路，交流電壓有效值為 220V，流過晶閘管的電流有效值為 15A，則這個電路中晶閘管的額定電壓可選為 ? ? 倍? ；晶閘管的額定電流可選 為 ? ? 倍? 。 1為了減小變流電路的開、關損耗，通常讓元件工作在軟開關狀態，軟開關電路種類很多，但歸納起來可分為 零電壓電路 與 零電流電路 兩大類。 1對異步電動機實施變頻調速控制，通常的控制方式有 恒壓頻控制。 轉差頻率控制。 矢量控制。直