电力电子技术作业题及解析.doc

1、 电力电子技术 一、判断改错题（本大题共 20分，共 5 小题，每小题 4 分） 1. 在一定的条件下，同一套可控整流电路既可工作在整流状态，又可工作在逆变状态，这种整流电路称为变流电路。（ ） 2. 为使导通的晶闸管可靠关断，应采取措施让阳极电流 IA小于晶闸管的擎住电流 IL。（ ） 3. 为了防止逆变失败，逆变角 不能太大，逆变角 的最大值必须加以限制。（ ） 4. 逆变角 和控制角 的关系满足 。（ ） 5. 变压器漏感的影响会使变流电路的 整流输出电压平均值降低，输出电压波形出现缺口。（ ） 二、名词解释题（本大题共 10分，共 2 小题，每小题 5 分） 1. 什么是电力公害？ 2

2、. 同步 三、作图题（本大题共 20 分，共 1 小题，每小题 20 分） 试画出如图 1所示三相变压器的钟点数。 四、计算题（本大题共 10 分，共 1 小题，每小题 10 分） 单相交流调压，阻感负载， UF=220V, L=5.5mH, R=1 求：移相角 ？最大负载电流有效值 I=?最大输出功率 Pmax=? 五、简答题（本大题共 30 分，共 5 小题，每小题 6 分） 1. 什么是 GTR的二次击穿现象以及二次击穿的危害。 2. 提高功率因数的办法很多，大体也可分成哪两个类型？ 3. 比较电力电子技术和微电子技术的相同点和不同点。 4. 换流方式共有几种？其特点各是什么？ 5. 什

3、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？ 六、分析题（本大题共 10 分，共 1 小题，每小题 10 分） 试分析如图 2所示单相并联逆变电路的工作原理。 答案： 一、判断改错题（ 20 分，共 5 题，每小题 4 分） 1. 参考答案： 对 解题 方案： 评分标准： 2. 参考答案： 错 为使导通的晶闸管可靠关断，应采取措施让阳极电流 IA小于晶闸管的维持电流。 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 错 为了防止逆变失败，逆变角 不能太小，逆变角 的最小值必须加以限制 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 错 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 变压器漏感的

4、影响会使变流电路的整流输出电压平均值降低，输出电压波形出现缺口。（ ） 解题方案： 评分标准： 二、名词解释题（ 10 分，共 2 题，每小题 5 分） 1. 参考答案： 电力公害是指使用电力电子装置时存在着网侧功率因数低、谐波电流和电磁干扰严重等问题。 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 同步是指触发脉冲信号和晶闸管上所加的电源电压不仅频率相同，而且要保持固定的相位关系，从而使晶闸管在每一个周期都能在同一相位上触发，也即必须保持各周期中的控制角 不变。 解题方案： 评分标准： 三、作图题（ 20 分，共 1 题，每小题 20 分） 0. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 四、计算题（

5、 10 分，共 1 题，每小题 10 分） 0. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 五、简答题（ 30 分，共 5 题，每小题 6 分） 1. 参考答案： 当 GTR的集电极电压升高至前面所述的击穿电压时，集电极电流迅速增大，这种首先出现的击穿是雪崩击穿，被称为一次击穿。出现一次击穿后，只要 Ic不超过与最大允许耗散功率相对应的限度， GTR 一般不会损坏，工作特性也不会有什么变化。但是实际应用中常常发现一次击穿发生时如不有效地限制电流，Ic增大到某个临界点时会突然急剧上升，同时伴随着电压的陡然下降，这种现象称为二次击穿。二次击穿常常 立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变，因而对 G

6、TR危害极大。 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 大体也可分成：一、补偿法；二、校正法。因为补偿法通过无源或有源滤波器抑制谐波，提高畸变因数可以提高功率因数；此外，通过无功发生器为网侧注入适量无功功率，减小滞后角 ，进而使功率因数提高。而功率因数校正法着眼于各种变换电路自身的改进，使其尽量不产生谐波电流而且不消耗无功功率，或根据需要对其功率因数进行校正或适当控制，使网侧电流尽量达到正弦化。 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 相 同点：电力电子技术和微电子技术是现代电子技术的两个分支。不同点：（ 1）微电子技术主要用于信息处理，其在处理小信号的通信、信息测量、控制等领域取得了显著

7、进展。（ 2）而电力电子技术则主要用于电力变换，是能源变换和控制的基础，是弱电控制强电的桥梁，它拓宽了微电子技术的应用领域，为现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电网优化、电力工程、新能源、航天、核能、超导、激光、海洋、生物等各种高新技术提供高性能、高精度、高效率和轻量小型的电控设备、电源设备，成为发展高新技术的基础和关键。 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 1、换流方式有四种：器件换流、电网换流、负载换流和强迫换流。 2、其特点各是： （ 1）器件换流，利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。 （ 2）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

8、的器件上即可。 （ 3）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。 （ 4）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。 解题方案： 评分标准 ： 5. 参考答案： 1、按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为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，直流回路呈现低阻抗。 由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形

9、波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。 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，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。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。 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

10、，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。 解题方案： 评分标准： 六、分析题（ 10 分，共 1 题，每小题 10 分） 0. 参考答案： （ 1）电路中 R1、 L 为负载电阻和电感， C为换向电容，由于 R通过输出变压器与换向电容相并联，因而称为并联逆变器。输出变压器的原边绕组的 O点为中心抽头。 （ 2）先触发 VT1导通，电源电压 E加在变压器原边绕组 OA两端，因而在副边绕组产生感应输出电压 u0，同时在 OB端也产生感应电压，使换向电容 C两端的电压 uc=2E，极性为左负右正。 （ 3）经半个周期后，触发 VT2导通，电容 C 上的电荷经 VT2， VT1放电，并使 VT1管承受反 压而关断。 （ 4） VT1关断后，电源电压 E经导通的 VT2管加在变压器原边绕组 OB 两端，在负载上感应出与 VT1 导通时相反的输出电压 u0。且使换向电容 C上充电至uc=2E，但极性变为左正右负，为在导通 VT1时关断 VT2作好准备。 （ 5）由以上分析，此逆变器中晶闸管的关断为强迫关断。 解题方案： 评分标准：