电气工程专业《电力电子技术》结业考试题试卷及答案(试卷二)

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（试卷二）

题 号 一 二 三 四 五 总 分 得 分

一、填空题(每空1分，共20分)。

1.晶闸管的动态参数有断态电压临界上升率du/dt和通态电流临界上升率等，若du/dt过大，就会使晶闸管出现________，若di/dt过大，会导致晶闸管________。

2.单相全控桥可控整流电路中功率因数cos比单相半波可控整流电路的功率因数提高了________倍。各管上承受的最大反向电压为________。

3.三相零式可控整流电路带电阻性负载工作时，在控制角α>30°时，负载电流出现________。晶闸管所承受的最大反向电压为________。

4.在单相全控桥整流电路带反电势负载时，若交流电源有效值为U2，反电势为E时，不导电角δ=________，若晶闸管不导通时，输出电压应为______。

5.三相零式可控整流电路，在电阻性负载时，当控制角α≤30°，每个晶闸管的导通角θ=________。此电路的移相范围为________。

6.三相全控桥可控整流，其输出电压的脉动频率为________，十二相可控整流，其输出电压的脉动频率为________。

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7.在晶闸管触发脉冲产生电路中，常用的同步电压有________和________两种。

8.单结晶体管又称为________，利用它伏安特性的________，可做成弛张振荡器。

9.在晶闸管触发脉冲产生的电路中，为满足不会产生逆变失败所需的最小逆变角βmin值，常将________和________相叠加，从而有效地了逆变角β的大小。

10.在逆变器中，晶闸管的自然关断法，是利用负载回路中的电感L和________在产生振荡时，电路中的电流具有________的特点，从而使晶闸管发生自然关断。 二、画图题(a,b各3分，共6分)。 试画出如下图所示三相变压器的钟点数。

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三、问答题(第1小题6分，第2小题8分，共14分)。 1.对整流电路的输出电压进行谐波分析后，能得出什么结论?

2.在分析了晶闸管的主要参数后，在使用晶闸管时，应注意什么?

四、名词解释(每小题2分，共10分)。 1.自然换相点。 2.GTR。

3.换相重叠角γ。

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4.同步。

5.脉宽调制法。

五、分析题(每小题10分，共20分)。

1.试画出三相全控桥变流装置电路，要求电源变压器采用Y/Y-12，同时若同步变压器分别采用Y/Y-12和Y/Y-6，来满足同步电压UT的相量滞后于晶闸管上所加主电压120°，需分别标明同步电压，电源主电压和晶闸管之间的对应关系。

2.试分析如图所示单相并联逆变电路的工作原理。

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六、计算题(第1小题14分，第2小题6分，第3小题10分，共30分)。

1.设流过晶闸管的电流波形如下图所示，其最大值均为Im，试求各波形的电流平均值Id，电流有效值I和波形系数KF的值。并求在采用额定电流为1000A的晶闸管，当不考虑安全余量时，所能送出的平均电流各为多少?

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2.单相半波可控整流电路对电阻性负载供电，已知U2=220V,要求输出直流平均电压Ud=80V,平均电流Id=50A，试计算晶闸管的控制角α，导通角θ各为何值?并选用晶闸管。

3.设交流电源相电压U2=220V,变流器为三相零式电路，R∑=0.2Ω，L→∞。试求当电动机在提升重物时，负载电流Id=200A，反电势ED=180V时，变流器的控制角应为何值?变流器处于何种工作状态?又当电机在降落重物时起制动作用的负载电流Id=200A,与电机转速相对应的ED=180V,试求此时变流器的控制角应为何值?并分析能量传输关系。

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附件：试题参：

一、填空题(每空1分，共20分)。 1.误导通；因局部过热而损坏。 2.

2 ；2U2。

6U2。 E2U23.断续；

4. arc sin；反电势E。

5.120°；0～150°。 6.300Hz；600Hz。

7.正弦波电压；锯齿波电压。 8.双基极二极管；负阻区。 9.安全正弦波电压uβ；同步电压uT。 10.电容C；自然过零。 二、画图题(共6分) 。

三、问答题(共14分)。

1.答：对整流电路的输出电压进行谐波分析后，能得出如下结论：

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(1)、各种整流电路所输出的整流电压都包含直流平均电压和交流电压两部分，其中，直流平均电压是负载所需要的，而交流电压是应该加以抑制的。

(2)、对于m相整流电路，整流输出电压中的最低次的谐波频率是mω，且其它的高次谐波频率是mω的整数倍。

(3)、各谐波电压的幅度随谐波频率的增高而迅速下降。因此，整流相数m越大，整流输出电压中的谐波分量振幅越小，谐波频率也越高，整流输出电压的脉动就越小。

2.答：在使用晶闸管时，应注意以下四点：

(1)、关于额定电压，晶闸管实际工作时承受的正常工作电压应低于正、反向重复峰值电压，并留有2～3倍的操作过电压余量以及采用可靠的过电压保护措施。

(2)、关于额定电流，应根据实际电流的波形进行相应的换算，晶闸管实际通过的最大平均电流应低于通态平均电流IT(AV)，并留有两倍左右的余量以及采用过电流保护措施。

(3)、关于门极触发电压和电流，实际触发电压和电流应大于实测的参数UGT和IGT，以保证可靠触发，但也不能超过允许的极限值。

(4)、关于du/dt和di/dt，在实际电路中应采取措施加以。因当超过du/dt的临界值时会造成误导通，当超过di/dt的临界值时会造成晶闸管损坏。

四、名词解释(每小题2分，共10分)。

1.在三相可控整流电路中，各相电压在正半周或负半周的交点，称为自然换相点。

2.大功率晶体管。

3.由于变压器漏感的影响，将两只换流的晶闸管同时导通所经过

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的电角度，称为换相重叠角γ。

4.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α不变。

5.脉宽调制型逆变器采用脉宽调制，在实现逆变的同时，通过调节输出脉冲的个数和宽度，来改变逆变器输出电压的有效值，通过控制调制周期的大小来改变输出电压的频率，即能同时实现调频和调压的双重功能。

五、分析题(每小题10分，共20分)。 1、解：

2、解：

(1)、电路中R1L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

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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分)；

(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。 六、计算题(共30分) 1、解：

(1)、对图(a)，电流平均值Ida=10Imsintd(t)2Im；

电流有效值Ia= 波形系数KFa=

ImIdm10(Imsint)2d(t)=

Im2；

=1.11；

.10001000A的晶闸管所能送出的平均电流：IDa=157 =1414(A)；

KFa23(2)、对图(b):电流平均值: Idb=12 电流有效值Ia= 波形系数KFb=

IbIdb0Imd(t)Im3；

12230(Im)2d(t)=

Im3；

=1.73；

.1000K1000A的晶闸管所能送出的平均电流：IDb=157 =907A；

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2、解：

(1)、由Ud=0.45U2 1+cosα,得 cosα=

22Ud0.45U2-1=0.616；

∴α=arccos(0.616)=52°； (2)、导通角θ=180°-52°=128°； (3)、流过晶闸管的电流有效值IT=(4)、IT(AV)=(1.5-2.0)

πsin2α+2π(π-α)2(1+cosα)Id =90A；

IT =(86-115)A,取157.IT(AV)=100A；

(5、)承受的最大正反向电压URM=2U2=311V,取 UKE=700V；

故选取Kp100-7这种晶闸管。 3、解：

(1)、电机在提升重物时，Id=

Ud-EDR∑；

Ud=IdR∑+ED=200×0.2+180=220V； 三相零式电路 Ud=1.17U2cosα, cosα=∴α=31.3°；

变流器处于可控整流状态。 (2)、电机在降落重物时，

Ed-Ud RUd117.U2=

1117.；

=Id；

∴Ud-(ED-R∑Id)=-140V，Ud=-1.17U2cosβ, -140=-1.17×

220cosβ；

∴β=57.1°；

此时交流电网吸收的功率：Pd=UdId=140×200=28KW；

2

电阻R∑上消耗的功率：PR=I2R=200×0.2=8KW； ∑d电势ED给出的功率：PE=EDId=180×200=36KW；

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