07级电力电子技术考试试题(A卷)

课程名称：电力电子技术（A卷） 2009 –2010学年 2学期 出题：课程组

（请考生注意：本试卷共有 七 道大题） 题号 得分 阅卷人 一 二 三 四 五 六 七 总成绩 一、单选题（每题2分，共20分）

1、下列功率器件中，哪种器件最适合于小功率、高开关频率的变换器？

① SCR

② IGBT

③ MOSFET ④ IGCT

2、在单相全控桥带大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为：

① 0.707U2

② 1.414U2

③ 0.9U2

④ 3.14U2

3、对三相半波可控整流电路电阻性负载来说，触发脉冲的移相范围是：

① 0°~90° ② 0°~120° ③ 0°~150° 4、下列哪个电路不能实现输入输出之间的能量双向流动：

① PWM整流电路 ② 5、单端反激变换器是

① BOOST变换器的派生电路 ③ 丘克变换器的派生电路 6、在谐振变换器中，ZVS表示

① 零电压开关 ② 零电流开关 ③ 硬开关 ④ PWM开关 7、采用并联缓冲吸收电路的目的是为了

① 减小导通损耗 ② 减小关断过电压 ③ 实现开关器件的并联 ④ 实现软开关 8、在晶闸管串联电路中，实现动态均压的主要元件是：

① 二极管 ② 电感

③ 电阻 ④ 电容

② BUCK变换器的派生电路

无源逆变电路

③ 交交变频电路 ④ BUCK电路

④ 0°~180°

④ BUCK—BOOST变换器的派生电路

9、晶闸管交流调压电路采用以下哪种控制方式：

1

① 相位控制 ② 周期控制 ③ 通断控制 ④ 斩波控制

10、在下列哪个电路中采用晶闸管时，需要加入强迫关断电路：

① 相控整流电路 ② 有源逆变电路 ③ 无源逆变电路 ④ 交交变频电路

二、判断题，正确的划“√”，不正确的划“×”（每题2分，共10分）

（注意：本题共有5个小题。每个小题后面有4个判断，答对4个判断得2分；答对3个判断得1分；其它不得分）

1、三相电压型无源逆变器，每相桥臂由上下两个开关器件构成，下列哪些说法正确？ ① 输出电压波形与负载性质有关 （ ） ② 可以采用同步调制，也可以采用异步调制 （ ） ③ 可以采用方波控制，也可以采用PWM控制 （ ）

④ 桥臂上下两个开关器件换相时，在控制上应的控制需遵循“先断后开”的原则

（ ）

2、在带有大电感负载且触发角相同的情况下，单相全控桥电路与单相半控桥电路相比： ① 全控桥的输出电压平均值低于半控桥 （ ） ② 全控桥的功率因数低于半控桥 （ ） ③ 全控桥负载电流连续而半控桥负载电流不连续 （ ） ④ 都会存在失控现象 （ ） 3、Boost DC—DC变换器：

① 工作状态（连续或断续）是根据负载电流的情况定义的 （ ② 在连续工作状态下，输入电流是连续的 ③ 电感的作用是储能和滤波

（

） ）

（ ）

④ 又可称降压斩波器 （ ） 4、在谐振变换器中，下列哪些说法是正确的？

① 零电压开关、零电流开关都属于软开关 （ ） ② 软开关的开关损耗比硬开关大 （ ） ③ 软开关的开关频率可以比硬开关高 （ ）

2

④ 软开关的电压、电流应力与硬开关相同 （ ） 5、晶闸管相控整流电路，考虑交流侧电抗时存在换相重叠角，其大小与许多因素有关： ① 直流负载电流越大，换相重叠角越大 （ ） ② 输入变压器漏抗越大，换相重叠角越大 ③ 交流输入电压越大，换相重叠角越大

（ ） （ ）

④ 触发角α越大，换相重叠角越大 （ ）

三、简答题（共20分）

1、如图所示交－直－交系统电路图， （1）简要说明图中各个变流器的作用；（2）当负载

电机工作在发电状态时，说明该变流系统中的能量传递路径。 （5分）

α<90°Ld1A～BCLLLT1T3D1BAT5D3CT2D6D2D5Cdα>90°M～T4T6D4Ld2

2、交交变频电路主要应用在什么场合？其最高输出频率（输出频率上限）一般取多少？为什么要限制最高输出频率？

3、说出五种带隔离变压器的开关电源常用电路的名称，下图所示电路属于哪一种？（5分）

（5分）

3

D1+iLLCIoRUo-+N1N3UdT-N2D2D

4、在电力电子装置中，缓冲电路的作用是什么？说明图示缓冲电路中各元件的作用。

（5分）

DsRsCs

四、三相全控桥式晶闸管整流电路，带阻感负载，当相控角α=30º时，试完成下列要求：

（12分）

1、画出该电路原理图；

2、该电路对触发脉冲形式有何要求？

3、若电路中a相上桥臂晶闸管的触发脉冲丢失，试画出此故障下输出电压Ud的波形、并写出其表达式。

五、三相半波有源逆变电路，反电势阻感负载，交流输入相电压U2＝100V，频率f=50Hz(ω=100π)，负载电阻R＝1Ω，电感Ld＝∞，负载反电势E= -150V，逆变角β=30°，电源变压器漏感LB =1mH。试求出直流侧平均电压Ud、平均电流Id及换相重叠角γ，并画出直流侧电压ud的波形。 （13分）

六、升压DC-DC变换电路（BOOST电路），输出侧滤波电容很大，输出电压基本恒定，试完成以下工作：

（13分）

4

1、画升压DC-DC变换电路原理图，分析其工作原理和能量转移过程；

2、画出连续导电模式下电感电压波形uL 、电感电流波形iL、开关器件两端的电压波形uS及二极管电流波形iD ；

3、推导连续导电模式下输出电压Uo与输入电压Ud的关系式。 4、此电路负载是否允许开路？为什么？

七、下图为单相电压型脉冲整流器的电路原理图 1、试说明各元件LN、Cd、L2和C2的作用； 2、该电路正常工作的条件是什么？

3、简要分析该电路作为整流电路时的控制目标；

4、分别画出逆变工况（＝1）及电源电流超前电源电压30°情况下的基波相量图（忽略线路电阻）；

T1T3D1D3+ （12分）

INuNLNusT2AT4D2L2C2CdudBD4-

5

参考答案

课程名称：电力电子学（A卷） 2009-2010学年2学期 出题：课程组

第一题：1、③ 2、② 3、③ 4、④ 5、① 6、① 7、② 8、④ 9、① 10、③

第二题： 1、×√√√ 2、√√×× 3、×√√× 4、√×√× 5、√√×× 第三题：

1、答：（1）各个变流器的作用： （3分）

上组整流桥：将三相交流电压变换成直流电压；

下组整流桥：将直流环节能量变换成交流能量反馈给三相电网； 逆变器：将直流电压变换成三相交流电压提供给电机负载。

（2）当负载电机工作在发电状态时，能量传递路径： （2分） 电机→逆变器→中间滤波环节→下组整流桥→三相交流电网

2、答：交交变频电路主要用于大功率、低转速的三相交流电机调速系统中。 （1分）

最高输出频率受限制， fo / fi < 1 / 3 ；

（2分）

因为要减小谐波含量，降低负载转矩脉动，应保证 fo / fi < 1 / 3，即 fo < 16.7 Hz。

（2分）

3、答：带隔离变压器的开关电源常用电路有单端正激式变换器、单端反激式变换器、推挽

式变换器、半桥式变换器、全桥式变换器。 图示电路属于单端正激式变换器。

（3分） （2分）

4、答：缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内部过电压、抑制过电流、抑制电力电子器件关断时的du/dt、抑制电力电子器件开通时的di/dt、减小器件的开关损耗。 （2分） 图示并联RCD缓冲电路中

C的作用是限制du/dt，吸收关断过电压；

（1分）

（1分）

R的作用是当器件开通时C上的能量经R泄放；

D的作用是使C充电时通过D快速充电，放电时通过R限流放电。

6

（1分）

第四题：解：（1） （3分）

T1aRbcudLd

（2）要求宽脉冲（脉冲宽度大于60°）或双窄脉冲（两个窄脉冲相距60°）触发。（3分） （3）

uducbuabuacubcubauca0ωtuacuabuac

（3分）

（4）设输入相电压为U2，相控角为α，则输出电压Ud=2/3×2.34U2 cosα （3分）

第五题：解： xB=100π*LB （1分）

Ud=-1.17U2cosβ-3 xB*Id/2π=-1.17*100*cos30°-150 LB*Id （2分）

=-101.3-0.15 Id

又：Ud=E+IdR= -150+ Id 解上述方程得：

Ud=-107.7V

Id=42.3A cos()cos

（1分） （1分） （2分）

（1分） （1分）

xBId2U2sin32IdxB6U20.109

7

解得：γ= 17 °

（1分）

直流侧电压ud的波形

（3分）

ud0ωtββ=π/6γ

第六题：答：

1、原理图如右图：（3分）

（2分）

+i LL D +vL- T i i D i o - +V d -T C R V0 其工作原理是：

当管子T导通时，二极管D承受反电压关断，此时电源给电感蓄能，电感电流上升，同时，电容给负载供电。

当管子T截止时，电源和电感同时经过二极管D向负载侧提供能量，电感电流下降。

8

VG(a)TStuL(b)Vd(V)tTS(VV)iL(c)0tuS(d)0tontoff(V)tiD(e)0t2、各波形如下图： （4）

3、根据稳态工作时，电感上的平均电压为0，我们可以 得出输入输出电压关系：UO1Ud 1D

（2分）

DtON T4、不能。因为输出电压会急剧上升，最终击穿电容或其他器件。（结论1分+原因1分） 第七题：

1、元件作用： （2+1+1分） 交流侧电感LN ：用于实现对PWM整流器交流侧电压us1的调节从而实现对功率因数的调节，同时也限制交流侧谐波电流。 支撑电容Cd：用于滤波，使直流侧电压平直。

二次滤波回路L2、C2：用于提供2次谐波电流通路，限制直流侧二次谐波电流，从而减小ud中的二次谐波电压，其谐振频率为基波频率的2倍。 2、直流侧电压必须大于交流侧电压的峰值。

（2分）

3、控制目标：交流侧高功率因数，要求iN1与uN保持同相或反相 （1分） 直流侧电压稳定 （1分）

9

4、基波相量图

jNLNIN1uNus1 （2+2分）

jNLNIN1us1uNIN1IN1

10