華工電力電子技術平時作業2019x
時間：2020-11-28 16:29:24 來源：勤學考試網 本文已影響 人 
題）37月20日，合計電力電子技術平時作業（2019年2題）一、填空題（12。
變頻和變相 斬波、整流、逆變、 1、電力變換通常分為四大類，
要觸發脈沖的幅度和功率達的到對所作用的可控硅有效2、晶閘管對觸發脈沖的 要求是
能方便的改變同步后的延,和、 要可方便與被控的交流電周期同步
觸發
遲時間。 串專用均流電的問題，解決的方法是 3、多個晶
閘管相并聯時必須考慮 均流
O 抗器
路為—逆變電路可以根據直流側電源性質不同分類，當直流側是電壓源時，
稱此電4、電流源型逆變電路稱此電路為_電壓源型逆變電路 ,當直流側
為電流源時,
。波形的方在正弦波和三角波的自然交點時刻控制開關器件的通斷，這 種生成SPWM5.
來代替上述方法，在—，實際應用中，采用_規則采樣法法稱_ 自然采樣 法— 計算量大大減小的情況下得到的
效果接近真值。式普通型雙向導通的晶閘管 式、_6、常用的晶閘管有_
普通型單向導通的晶閘管
兩種。
時刻換流，二極管則觸發 —7、單相半控橋整流電路，帶大電感性負載，晶閘 管在_
電源電壓過零點 時刻換流?！?阻容吸_操
作過電壓 ,可采取_浪涌電圧——、_8、過電壓產生的原因—
保護。壓敬電阻 曬推—、收 、— 強迫換流 _、_ _、_負載換流 自 然換流9、變頻電路所釆取的換流方式
o 、 最大可關斷陽極電流IATO 10、門極可關斷 晶閘管主要參數有—
、_<> _ 直流斬、 、電力變換通
常分為四大類，即整流 逆變11 o
_交流變交流波 、—- 改變加到負載電路上的直.斬波器是
在接在恒定直流電源和負載電路之間，用于一 12 o 流電壓平均值的一種電 力電子器件變流裝置
）
（18題二、簡答題使晶閘管導通的條件是什么？維持晶閘管導通的條件是什么？ 怎樣才能使晶閘管由導1.通變為關斷？
答:閘管導通的條件啓日極承爰正向電壓，處于阻斷狀態的晶閘管.只有在門極加正向觸發電壓，才能使其導通。門極 所力證向觸發脈沖的最小寬度■應能?陽極電流達5!）維持通態所需要的最小陽極電流■即擎住電流IL以上.導通后的 昌閘管管壓降很小。.
以下。使導通了的晶閘管關斷的條件是使流過晶閘管的電流減小至一個小的數值，即維持電流IH其方法有二：1.減 小正向陽極電壓至一^攵值一下?或加反向陽極電壓。電阻.堵加負載回路中饑2 2?品閘管的觸發脈沖 要滿足哪些要求？ 答：-：觸發脈沖信號要有足夠大的電壓和功率二：門極正向偏珈小越好三：脈)中 的前沿要陡、寬度應満足要求四：淆足主電路移相范圍的要求 五：脈沖必須與晶閘管的陽極電壓取得同步3.實 現有源逆變必須滿足哪些必不可少的條件？答：才琲S橋蚯，1.實確源逆變必勵卜 接一直流電源，其方向與晶閘管電流方向相同，其數值要稍大才餾C直流功率逆變為交流使(a >90?)區域，Ud<0 . 自魂型變自踵。另外變流鐵瀕工作在*90?.功磁送電網。電圧型逆變電路中反饋二極管的 作用是什么？為什么電流型逆變電路中沒有反饋二極4.
管？答：為了給交緩沖無功能星的作用?在電壓型逆變電路中,當交流側為阻感負栽時親要提供無功功班直流側電 容起
電流逆變橋各皆都并聯了反饋二極管流側向直流側反饋的無功能星提供通道?當揃出交流電壓和電流的極性相同時.
由反饋二極管提供電流通道經電路中的可控開關器件通，而當揄出電壓電流極性相反時,當奏要從交流側向直流側反饋 無功能星?在電流型逆變電路電直流電流極性昱一走的無功能星由直流側電感來緩沖,.?時，電流并不反向因此不需要并聯 反饋二極豈依然經電路中的可控開關器件流通
的作用是什么？ R在晶閘管兩端并聯、C吸收回路的主要作用有哪些？其中電阻 R5.
答:形成CR的作用為：使L、R、C回路的作用昱:吸收伺閘管瞬間過電壓，限制電流上升率,動態均壓作用。阻 尼蘇?不會產乂瞬過蚯?減小昂閘管的開?電沆t升率?臨氏開鱷耗。根據對輸出電丿代平均值進 行控制的方法不同，直流斬波電路可有哪三種控制方式？并6.簡述其控制原理。
答：固走趣調脈寬，固鎖飆舷，調頻調寬PWM單極性和雙極性調制有什么區別？ 7. 答:波丿呂PWM在半個周三角波作為載波，在信號波正弦波的正半周期或負半周期里只有單一的極性，所得的 SPWMS若三角波始終昱有正有負為雙極性的.所得的期中也只在單極性范圍內變化.稱為單極性SPWM控制方式.
波形在半個周期中有正、有負，則稱之為雙極性SPWM控制方式。
8.什么是逆變失??？逆變失敗后有什么后果？形成的原因是什么？
答：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 橋迸入整流狀態,適成兩電源順向聯接.形成短路。逆變失敗后果星嚴重的,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。產生逆變失敗的原因：一昱逆變角太??；二1出現觸發脈沖丟失；三昱主電路器件損 壞;四是電 源缺相第9.什么是逆變失??？如何防止逆變失??？
答：逆變運行時,一旦發生換流失敗，夕卜接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路,或肴使變流器的揃出平均電壓 和直流電動勢變為順向串聯■由于逆變電路內阻很"、■形成很大的短路電流,稱為逆變失敗或逆變顛覆。
防止逆變失敗的方法有:采用精確可靠的鯨發電路.使用性能良好的伺閘背■保證交流電源的質量■留出充足的操 向
裕星角隧 換流方式各有那兒種？各有什么特點？ 10.
答：換流方式有4種：詔鏘流：利用全控器件的目關斷能力迸行換流。全控型器件^用此渙流方式.電網換流： 由電網提供換流電壓,只要把負的電網電壓加在欲換流的器件上即可。負栽渙流：由負栽提賤流電壓「當負我為電 容性負栽即負我電流超前于負栽電壓時■可實現負載換沆 冷迫換流:設置附力瞰流電路,給欲關斷的晶閘管強迫施加 反向電壓換飾為強迫換流。通常是利用附加電容上的能星實現?也稱電容換流。種方式。邑閘管電路不能用詔牛渙 流，根據電路形式采用電題流、負載換溺西雖回奐流3 11.軟開關電路可以分為哪兒類？答：根
據電路中主要的開關元件開通及關斷時的電壓電流狀態，可將軟開關電路分為 零電壓電路和零電流電路兩大類。12.PWM逆變電路的控制方法主要有哪兒種？ 簡述異步調制與同步調制各有哪些優缺點？答：逆變電路的常用控制方法有兩種,—星計算法；
二昱調制法。其中調制法又可分為兩種,一昱異步調pwm制法；二星同步調制法.通帛異步調制法瞬e裁波頻率不 變f信號頻率根垢崇要而改變時.載波比是變化的。優點星:信號頻率較低時裁波比較大,一周期內脈沖數較多「揄出 較接近政波。缺點星：正負半周脈沖數不相等,對稱性差。因此?希里采用較高的載波頻率?以克^在信號頻率較高
時仍能u的載波比。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。優點星:信號
時仍能
波一周內揄出的脈沖數昱固定的，脈沖相位也是固走的，對稱性好.缺點是:當逆變頻率較低時，載波頻率也很低，造 成調制諧波不易濾除；逆變頻率較高 時r調制載波頻率也過髙,使開關器件的開關頻率過高而難以承受?？刂频?/p>
基本原理是什么？ 13.PWM答：）科勰:酬序娥是對逆變電路開關詔牛的?瞇行控制，槪 出鋳得至—系列幅值相等PWM脈寬調制（的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所矣要的波形?也就是在揃出波形的 半個周期中產生多個㈱中.使各脈沖的等值電壓為正弦波形,所獲得的揄出平滑且低次諧波少。按 V的規則對各脈 沖的寬度進行調制.即可改變逆變電路輸出電壓的大＜h.也可改變揄出頻率。
、14什么是異步調制？什么是同步調制？兩者各有何特點？答： 等于常數?并
寸使栽波信號異步調制指載波信號和調制信號不翱同步關粟m;同步調制指載波比和調制信號保持同步的
調制方式。采用異步調制輸出,要盡星提高載波頻率■使調制信號頻率較高時仍能保持較大的載乘用同步調制時,在逆
變電路揄出頻率低時?如果負載為電動機‘會有較大的糜聲，彩吭電動波比?從而改善揄出蒔性；機性能! 、帶
平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有何主要異 同？ 13答：）三相橋式電路昱兩組三相半波電路串聯，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯,且后者需要帝 電抗器。1.而整流電流平相等時■雙反星形電路的整流電壓平均值Udl/2星三相橋式電路的U22 ）當變壓器二次電壓 有效值倍。Id是三相橋式電路的2均值 的波形形狀一樣。和整流電流id ）在兩種電路中，器閘管的導通及觸發脈沖 的分配焙星-樣的，整流m?3udi6、交交變頻電路的主要特點和不足是什么？其主要用 途是什么？
答：效率較高（一次變流1可方便地實現四剝艮I作.低彌出波形接近正弦磁線復雜?采用三相橋式電路的三 相交交變頻器至少要用36只晶閘管。爰電網頻率和變流電路脈波數的限制，輸出頻率較低。揃入功率因數較伍揄入電
流瞬鏈大，頻譜復
雜。.
以上的大功些彳陽速的交流調速電路中。目前已在軋機主傳動裝置、鼓風機、礦石破或500kW主要用于lOOOkW 機、球磨機、卷揚機等場合應用。
飆用于鳧理咖L也可用于同步罰H傳譏17、在移相全橋零電圧開關PWM電路中，如 果沒有諧振電感L「電路的工作狀態將發生哪些變化，哪些開關仍是軟開關， 哪些開關將成為硬開關？
答：如果沒有諧振電感Lr,電路中的電容CS1, C S2與電感L仍可構成諧振電路, 而電容C
S3, C S4將無法與Lr構成諧振回路，這樣,S3、S4將變為硬開關，SI、S2仍為軟 開關。
18.如何防止電力MOSFET因靜電感應應起的損壞？
答：電力MOSFET的桶極絕絳層很薄弱?容易被擊穿而損壞。MOSFET的揃入電容是低泄漏電容,當柵極開路時極
易爰靜電干擾而充上超過20的擊穿電壓,所以為防止MOSFET因靜電感應而引起的損壞，注意以下幾點:
F在不用時將其三個電極短接；
裝配時人體.工作臺.地?測如所有儀彫卜殼^§地;
電路中?柵、源極間常并聯齊納二極管以防止電壓過高
漏.源極間也要采取緩沖電路等措施吸收過電壓。
一走要用嚴溶喊又好亞?的儀器檢測再迸行援「保磁％率！三■計算 題繪圖 （7題）
如圖所示的降壓斬波電路中,已知E=100V, R=10Q, L值極大,E=30V, T=50 us, Mon=20us,計算輸出電壓平均值Uo,輸出電流平均值Io。
0-解：Uo= ton/T*E=20/50*200=80V Io= （Uo- E）/ R=5Am
在圖示升壓斬波電路中，已知E=50V,負載電阻R=20Q, L值和C值極大, 采用脈寬調制控制方式，當T=40 n s, t=25us時，計算輸出電壓平均值U,輸 出電流Y均值Io OonO
解：U= (T/15) *E=133.3V 1= U/R=133.3/20=6.667Ao oo
如下圖所示的三相半波可控整流電路，相電壓0100V,帶電阻電感負載，R=5
Q, L值產60時，求：（1）畫出u、i和i的波形；（2）計算U極大，當、I、I 和 I O VTdTddVTldd
I=cos 解：u =1.17 U V ddbcudidLR ii/R=58?
I=cos 解：u =1.17 U V dd
=6.76A II =1/3 * I=3.9AxidTd
時輸出功率一調光臺燈山單相交流調壓電路供電，設該臺燈可看作電阻負載， 在a =04. , 50%時的開通角a。為最大值，試求功率為最大輸出功率的80%解。
= 30Q, L值極大，當a 5 ?如圖所示單相橋式全控整流電路，U=100V,負載中 R=22,變壓器12 ()求整流輸出平均電壓U、電流(1)作出u、i、和i的波形； 時，求：dd2dd 3)考慮2倍安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。二次
、解：2，變壓器二欠側Ud、電流Id整流揃出平均電壓分別為電流有效值1277.97(A) ° = xcos300.9 = 0.9 U2 cosa
=x 100Ud9(A) = - 60)/2 ? E)/R = (77.97 = Id (Ud9(A) Id = 12 =
3.晶閘管承爰的最大反向電壓為：
U2 = 100 = 141.4 ( V )
流過每個晶閘肓的電流的有效值為:
IVT = Id/ =6.36( A)
故昂閘管的額走電壓為：
UN 二(2~3)x 141.4 = 283-424 ( V )
昌閘管的額走電流為：
IN = (I?5~2)x6?3&l?57 二6~8 ( A )
昌閘管;g電壓和電流的具體數值可按昂閘管產品至列參數選取。
昌閘管;
時, = ,U2=100\【負載中R=2030Q,L值極大。單相橋式全控整流電路6. Ud、Id、 和12的波形； 要求:①作岀 ②求整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二
次電流有效值12;
確定品閘管的額定電圧和額定電流。③考慮安全裕量，解：2、整禎出平均電壓Ud、 電流Id ,變壓器二次側電流有效值12分別為Ud = 0.9 U2 cosa = 0.9xl00xcos30° = 77.97(A)
Id = (Ud - E)/R = (77.97 - 60)/2 = 9(A) I2 = Id = 9(A)
3品閘管承爰的最大反向電壓為：U2 = 100 = 141.4( V )流過每個廚閘莒的電流的有效值為:IVT = Id = 6.36( A ) 故伺閘管的額走電壓為：UN = (2~3)“41?4二283~424( V)晶閘営的霰走電流為：IN = (1.5-2)x636 1.57 = 6-8
(A )晶閘管額走電壓和電流的具體數值可按晶閘営產品漿列參數遠取。
7?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；
三角形接法的阻容過電壓保護；
橋臂上的快速熔斷器過電流保護；
晶閘管的并聯阻容過電壓保護；
橋臂上的晶閘管串電感抑制 電流上升率保護;
