济南大学电力电子技术(第四版)考试资料.doc

1、一产生逆变的条件（1）要有直流电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于交流电路直流侧的平均电流（2）要求晶闸管的控制角 /2,使 Ud 为负值。二什么叫逆变失败？产生逆变失败的原因？如何防止逆变失败？min 一般取多少？答：逆变失败：逆变运行时，一旦发生换相失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流。1.触发电路工作不可靠2.晶闸管发生故障3.交流管发生缺项或者突然消失4.换相的裕量不足。防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向

2、裕量角 等。min=+r 3035一什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点。答：1.直流侧是电压源的称逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路2.电压型逆变电路的主要特点是：直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，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，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。3.电流型逆变电路的主要特点是：直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，

3、直流回路呈现高阻抗。电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。二IGBT 、GTR、GTO 和电力 MOSFET 的驱动电路各有什么特点？答：IGBT 驱动电路的特点是：驱动电路具有较小的输出电阻，IGBT 是电压驱动型器件，IGBT 的驱动多采用专用的混合集成驱动器。GTR 驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减小开通损耗，

4、关断时，驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。GTO 驱动电路的特点是：GTO 要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。电力 MOSFET 驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。三试说明 PWM 控制的基本原理。答：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积，上述原理称为面积等效原理。四电压型逆变电路中反馈二极管的作用是

5、什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？答：为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。在电流型逆变电路中，直流电流极性是一定的，无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时，电流并不反向，依然经电路中的可控开关器件流通，因此不需要并联反馈二极管。五交流调压电路和交流调功电路有什么区别？两者的应用？答：交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所

6、消耗的平均功率。应用：1.交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供用电系统中，还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。2.交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。六换流方式各有那几种？各有什么特点？答：换流方式有 4 种：器件换流：利用全控

7、器件的自关断能力进行换流。电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流 3 种方式。七 使晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？晶闸管的缓冲电路的主要作用是什么？答：开通 晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲） 。或：

8、uAK0 且 uGK0。使流过晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。关断：可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。作用：抑制器件的内因过电压 du/dt 或过电流 di/dt，减少器件的开关损耗。二十一.整流变压器和变压器漏抗对整流电路输出的电压和电流产生的影响？换流的两相有换流重叠角，电压波形出现缺口，Ud 下降。九三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b 两相的自然换相点是同一点吗？如果不是，它们在相位上差多少度？答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b 两相之间换相的的自然

9、换相点不是同一点。它们在相位上相差 180。十无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？答：有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。十二触发电路包括哪些基本环节1.脉冲形成与放大环节2.锯齿波的形成和脉冲移相环节3.同步环节十三简述电力电子器件串、并联使用的应用场合及注意事项串联：高电压，动态、静态均压问题并联：大电流，动态、静态均流问题当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型号器件相串联。大功率晶闸管装置中，常用多个器件并联来承担较大电流。十四单极性和双极性 PWM 调制有什么区别？三相桥式 PWM 型逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流

10、电源中点的电压）和线电压 SPWM 波形各有几种电平？答：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM 波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性 PWM 控制方式。三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的 PWM 波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性 PWM 控制方式。三相桥式 PWM 型逆变电路中，输出相电压有两种电平： 0.5Ud 和-0.5 Ud。出线电压有三种电平 Ud、0、- Ud。十五串联二极管式电流型逆变电路中，二极管的作用是什么？试分析换流过程。答：二极管的主要作用，一是为换流电容器充电提供通道，并使换流电容的电压能够得以保持，为晶闸管换

11、流做好准备；二是使换流电容的电压能够施加到换流过程中刚刚关断的晶闸管上，使晶闸管在关断之后能够承受一定时间的反向电压，确保晶闸管可靠关断，从而确保晶闸管换流成功。换流过程以 VT1 和 VT3 之间的换流为例，串联二极管式电流型逆变电路的换流过程可简述如下：给 VT3 施加触发脉冲，由于换流电容 C13 电压的作用，使 VT3 导通，而 VT1 被施以反向电压而关断。直流电流 Id 从 VT1 换到 VT3上，C13 通过 VD1、U 相负载、W 相负载、VD2 、VT2 、直流电源和 VT3 放电。因放电电流恒为 Id，故称恒流放电阶段。在 C13 电压 uC13 下降到零之前，VT1 一直

12、承受反压，只要反压时间大于晶闸管关断时间 tq，就能保证可靠关断。uC13 降到零之后在 U 相负载电感的作用下，开始对 C13反向充电。如忽略负载中电阻的压降，则在 uC13=0 时刻后，二极管 VD3 受到正向偏置而导通，开始流过电流，两个二极管同时导通，进入二极管换流阶段。随着 C13 充电电压不断增高，充电电流逐渐减小，到某一时刻充电电流减到零，VD1 承受反压而关断，二极管换流阶段结束。之后，进入 VT2、VT3 稳定导通阶段。十六什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？载波比？答：载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。在异步调制方式中，

13、通常保持载波频率 fc 固定不变，因而当信号波频率变化时，载波比 N 是变化的。载波比 N 等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。同步调制的主要特点是：在同步调制方式中，信号波频率变化时载波比 N 不变，信号波一个周期内输出地脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是：在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。在 PWM 控制电路中，载波频率 fc 与调制信号频率 f

14、r 之比 N=fc/fr 称之为载波比。十七单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 180?，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是 0 90?。三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是 0 120?，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是 0 90?。十八简要说明晶闸管额定电压和额定电流的定义。额定电压：一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的 23 倍。额定电流：晶闸管在环境温度为 40 度和规定的冷却状态下

15、，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。十七SPWM 波形的生成方法主要有三种，分别是：自然采样法，规则采样法和谐波消去法。十八过电流保护措施：过电流继电器，快快速路熔断器，直流快速断路器。十九 过电压产生原因：外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因（1）操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起（2）雷击过电压：由雷击引起。 内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程(1)换相过电压（2）关断过电压二十.过电压保护方法：避雷器 压敏电阻过电压抑制器 rc 电压抑制电路 变压器静电屏蔽层二十一.交流电路中常用的续流二级管和平波电抗器起什么作用？续流二级管 为了给交流侧向直流侧反馈无功能量提供通道，以避免可能发生的失控现象，续流作用。平波电抗器：一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器，用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通的时间。