電力電子簡答題

1、簡答題 第章 1使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）。或：uAK0且uGK0。怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？答;要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。2. 試說明IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET各自的優(yōu)缺點(diǎn)。解：對IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET的優(yōu)缺點(diǎn)的比較如下表：器 件優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)IGBT結(jié)合了GTR和電力MOSFET的優(yōu)點(diǎn)，輸入級接受MOSFET結(jié)構(gòu)輸出級接受GTR結(jié)構(gòu)。開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小，

2、通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動，驅(qū)動功率小開關(guān)速度低于電力MOSFET,電壓，電流容量不及GTOGTR耐壓高，電流大，開關(guān)特性好，通流力量強(qiáng)，通態(tài)（飽和）壓降低，導(dǎo)通損耗小開關(guān)速度低，為電流驅(qū)動，所需驅(qū)動功率大，驅(qū)動電路簡單，存在二次擊穿問題電 力MOSFET為單極性電壓驅(qū)動器件，開關(guān)速度快，工作頻率高，輸入阻抗高，所需驅(qū)動功率小且驅(qū)動電路簡潔，不存在二次擊穿問題電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置 第2章3.說明單相全橋整流電路和單相全波整流電路各自的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場合。全橋整流電路的優(yōu)點(diǎn)是二極管斷態(tài)時承受的電壓僅為溝通電壓幅值，變壓器繞組結(jié)構(gòu)較為簡潔。缺點(diǎn)：

3、回路中任意時刻電感L的電流總要相繼流過2個二極管，電流回路中存在2個二極管壓降，損耗較大，而且電路中需要4個二極管，元件數(shù)較多。全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)是任意時刻電感L的電流回路只存在一個二極管壓降，損耗小，而且整流電路中只需要2個二極管，元件數(shù)較少。缺點(diǎn)：二極管斷態(tài)時承受的反壓是2倍的溝通電壓幅值，對器件耐壓要求較高，而且變壓器二次側(cè)繞組有中心抽頭，給制造帶來麻煩。應(yīng)用場合;依據(jù)兩種電路各自不同的特點(diǎn)，在輸出電壓較低的狀況下（100V）接受全波電路比較合適，在高壓輸出的狀況下，接受全橋電路。4使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：條件有二：直流側(cè)要有電動勢，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向全都，其

4、值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓；要求晶閘管的把握角/2，使Ud為負(fù)值。5什么是逆變失?。咳绾畏乐鼓孀兪。看穑耗孀冞\(yùn)行時，一旦發(fā)生換相失敗，外接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內(nèi)阻很小，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：接受精確牢靠的觸發(fā)電路，使用性能良好的晶閘管，保證溝通電源的質(zhì)量留出充分的換向裕量角等。6電流斷續(xù)時不同時反電動勢（電動機(jī)機(jī)械特性）的特性曲線及電流斷續(xù)時電動機(jī)機(jī)械特性特點(diǎn)特點(diǎn)：當(dāng)電流斷續(xù)時，電動機(jī)的抱負(fù)空載轉(zhuǎn)速將抬高 在電流斷續(xù)區(qū)內(nèi)電動機(jī)的機(jī)械特性變軟，即負(fù)載電流變化很小也

5、可引起很大的轉(zhuǎn)速變化 隨著的增加，進(jìn)入斷續(xù)區(qū)的電流值加大 第5章7換流方式各有那幾種？各有什么特點(diǎn)？答：換流方式有4種： 器件換流：利用全控器件的自關(guān)斷力量進(jìn)行換流。全控型器件接受此換流方式。 電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)供應(yīng)換流電壓，只要把負(fù)的電網(wǎng)電壓加在欲換流的器件（欲關(guān)斷的晶閘管）上即可。負(fù)載換流：由負(fù)載供應(yīng)換流電壓，當(dāng)負(fù)載為電容性負(fù)載即負(fù)載電流（相位）超前于負(fù)載電壓時，可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流。強(qiáng)迫換流：設(shè)置附加換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反向電壓換流稱為強(qiáng)迫換流。通常是利用附加電容上的能量實(shí)現(xiàn)，也稱電容換流。晶閘管電路不能接受器件換流，依據(jù)電路形式的不同接受電網(wǎng)換流、負(fù)載換流和強(qiáng)迫換流3種方式。8什

6、么是電壓型逆變電路？什么是電流型逆變電路？二者各有什么特點(diǎn)。答：依據(jù)逆變電路直流測電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的稱為逆變電路稱為電壓型逆變電路，直流側(cè)是電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路電壓型逆變電路的主要特點(diǎn)是：直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。直流側(cè)電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。由于直流電壓源的鉗位作用，溝通側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而溝通側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗?fàn)顩r的不同而不同。當(dāng)溝通側(cè)為阻感負(fù)載時需要供應(yīng)無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給溝通側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量供應(yīng)通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。電流型逆變電路的主要特點(diǎn)

7、是：直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。電路中開關(guān)器件的作用僅是轉(zhuǎn)變直流電流的流通路徑，因此溝通側(cè)輸出電流為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而溝通側(cè)輸出電壓波形和相位則因負(fù)載阻抗?fàn)顩r的不同而不同。當(dāng)溝通側(cè)為阻感負(fù)載時需要供應(yīng)無功功率，直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用。由于反饋無功能量時直流電流并不反向，因此不必像電壓型逆變電路那樣要給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管。 第6章9 . 單極性和雙極性PWM調(diào)制有什么區(qū)分？三相橋式PWM型逆變電路中，輸出相電壓（輸出端相對于直流電源中點(diǎn)的電壓）和線電壓SPWM波形各有幾種電平？答：三角波載波在信號波正半周期或負(fù)半周期里只有單

8、一的極性，所得的PWM波形在半個周期中也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱為單極性PWM把握方式。 三角波載波始終是有正有負(fù)為雙極性的，所得的PWM波形在半個周期中有正、有負(fù)，則稱之為雙極性PWM把握方式。 三相橋式PWM型逆變電路中，輸出（負(fù)載）相電壓有5種電平：Ud、 Ud、。輸出線電壓有三種電平Ud、0、- Ud。 什么是異步調(diào)制？什么是同步調(diào)制？兩者各有何特點(diǎn)？分段同步調(diào)制有什么優(yōu)點(diǎn)？答：載波信號和調(diào)制信號不保持同步的調(diào)制方式稱為異步調(diào)制。在異步調(diào)制方式中，通常保持載波頻率fc 固定不變，因而當(dāng)信號波頻率fr變化時，載波比N是變化的。異步調(diào)制的主要特點(diǎn)是：在信號波的半個周期內(nèi)，PWM波的脈沖個數(shù)

9、不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對稱，半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對稱。當(dāng)信號波頻率較低時，載波比N較大，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)較多，正負(fù)半周期脈沖不對稱和半周期內(nèi)前后1/4周期脈沖不對稱產(chǎn)生的不利影響都較小，PWM波形接近正弦波。而當(dāng)信號波頻率增高時，載波比N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)削減，PWM脈沖不對稱的影響就變大，有時信號波的微小變化還會產(chǎn)生PWM脈沖的跳動。這就使得輸出PWM波和正弦波的差異變大。對于三相PWM型逆變電路來說，三相輸出的對稱性也變差。載波比N等于常數(shù)，并在變頻時使載波和信號波保持同步的方式稱為同步調(diào)制。同步調(diào)制的主要特點(diǎn)是：在同步調(diào)制方式中，信號波頻率變化時載波比N不變，信號波一個周期內(nèi)輸出的脈沖數(shù)是固定的，脈沖相位也是固定的。當(dāng)逆變電路輸出頻率很低時，同步調(diào)制時的載波頻率fc也很低。fc過低時由調(diào)制帶來的諧波不易濾除。當(dāng)負(fù)載為電動機(jī)時也會帶來較大的轉(zhuǎn)矩脈動和噪聲。當(dāng)逆變電路輸出頻率很高時，同步調(diào)制時的載波頻率fc會過高，使開關(guān)器件難以承受。分段同步調(diào)制是把逆變電路的輸出頻率劃分為若干段，每個頻段的載波比肯定，不同頻段接受不同的載波比。其優(yōu)點(diǎn)主要是在高頻段接受較低的載波比，使載波頻率不致過高，可限制在功率器件允許的范圍內(nèi)。在低頻段接受較高的載波比，