西電自動化電力電子考核題

1、西安電子科技大學(xué)考試時間 120 分鐘試 題題號一二三四五六七八九十總分分?jǐn)?shù)1515151515101051001.考試形式：閉卷；2.本試卷共8大題，滿分100分。班級 學(xué)號 姓名 任課教師 一、（15）簡答題： 1. 根據(jù)學(xué)過的電力電子知識，用自己的語言給電力電子技術(shù)下一個定義：2. 電力電子技術(shù)中所說的PWM的含義是：其PWM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)是：3在三相交-交變頻器電路中，如果考慮感性負(fù)載的無環(huán)流工作的死區(qū)時間，可以把一個周期的波形分成6個區(qū)域，這6個區(qū)域分別是：1）2組橋逆變區(qū)域；2）死區(qū)13）1組橋流區(qū)域4）5）6）4簡述雙反星型整流器和十二相整流的特點(diǎn)，說明各自的應(yīng)用場合。1

2、）雙反星型整流器 2）十二相整流 5試述電流型逆變器的主要特點(diǎn)。 二、(15) 某電感負(fù)載采用帶續(xù)流二極管的單相半橋可控整流電路，已知電感線圈的內(nèi)阻為5，輸入的交流電壓為220伏，角為60°，試求： 晶閘管及續(xù)流二極管的電流平均值和有效值；解：負(fù)載電壓平均值：負(fù)載電流平均值： 晶閘管電流平均值:晶閘管電流有效值: 二極管的電流平均值:二極管的電流有效值:晶閘管的通態(tài)平均電流：IT(AV)=（23）IT/1.57 =三、(15) 電路如圖3所示：1）試敘述電路工作在整流工作狀態(tài)下的工作過程； 2）在右圖中畫出=600時的輸出電壓Ud的瞬時值波形； 3）晶閘管DT1兩端電壓波形； 4）計(jì)

3、算=600、U 2=220伏時電路的輸出平均電壓Ud；5）當(dāng)EM=110V時，回路總電阻為2時，計(jì)算平均電流Id；四、（15）如圖4所示的三相橋式逆變電路：1）試敘述電路工作在逆變工作狀態(tài)下的工作過程：答：在自然換相點(diǎn)4前=60度（即在自然換相點(diǎn)3處）處控制DT1導(dǎo)通，輸出電壓Ua，同時給原來導(dǎo)通的管子DT6加控制脈沖，DT6導(dǎo)通輸出電壓Ub，電路輸出電壓為Uab=Ua-Ub，這時的Uab全部為負(fù)壓； 在自然換相點(diǎn)5前=60度2）在左圖中畫出=60度時，輸出電壓Ud的波形，晶閘管DT1兩端的電壓波形UDT1；3）并計(jì)算當(dāng)U2=110伏時的輸出電壓Ud值；4）當(dāng)回路總電阻R=2，發(fā)電機(jī)的EM =

4、 220V時，求平均電流Id。五、（15）如圖所示的斬波電路，試回答并計(jì)算下面各題。 1）電路采用何種電力電子器件構(gòu)成的何種斬波器？2）計(jì)算當(dāng)E=12伏、EM=5伏、回路電阻R=1、導(dǎo)能比=0.5時其降壓斬波電路的輸出電壓U0、I0 ：3）電路正反轉(zhuǎn)分別是怎樣完成降壓斬波電路的；4）試述電路的升壓工作原理（只敘述一種情況）； 六、（10）如圖6所示的PWM控制波形1）PWM波形的是如何形成的： 其中調(diào)制信號為：2）輸出的PWM波命名為：3）該P(yáng)WM波的極性是層雙極性還是單極性？七、（10）如圖所示的直流電機(jī)驅(qū)動電路，說明各部分的作用和系統(tǒng)對各部分的要求八、 （5）已知晶閘管承受的總電壓，總電流

5、，如采用管子參數(shù)（電壓定額），（電流定額）的晶閘管串并聯(lián)工作，電壓、電流裕量按2倍考慮，均壓、均流系數(shù)按0.8考慮。試求：（1）需要幾路并聯(lián)？（2）每路串聯(lián)幾個晶閘管？答 案：一、（15）1）有效地使用電力半導(dǎo)體器件應(yīng)用電路和設(shè)計(jì)理論以及分析開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)對電能的高效能變換和控制的一門技術(shù)。2）電壓變換、電流變換、頻率變換、波形變換3）原理基于可逆整流，工作可靠，可以直接套用成熟的直流可逆調(diào)速技術(shù)，經(jīng)驗(yàn)和裝置；流過電動機(jī)的電流近似三相正弦，附加損耗小，脈動轉(zhuǎn)矩小，負(fù)載是普通交流電動機(jī)，價格便宜；當(dāng)電源為50HZ時，最大頻率不超過20HZ；主回路復(fù)雜，應(yīng)用器件多小容量時不經(jīng)濟(jì)。4）有源逆變和無源逆

6、變；有源逆變應(yīng)用在高壓直流輸電、直流調(diào)速的電力機(jī)車；供給要求變頻調(diào)速的負(fù)載5）利用串聯(lián)或并聯(lián)諧振時阻抗最大或最小的特性，在諧振時（負(fù)載電流為零時或負(fù)載電壓為零時）接通或關(guān)斷負(fù)載，這時對應(yīng)的電流（或電壓）為零。具體實(shí)現(xiàn)是用電力電子器件控制來完成的。二、（15）解：由可得=arcos(-0.192)=1010=1000晶閘管導(dǎo)通的角度： T =-=1800-1000=800續(xù)流二極管導(dǎo)通角度：D =+=1800+1000=2800 由于L=2f=2*3.14*50*0.1=31.4>>2所以負(fù)載為大電感負(fù)載，且回路有續(xù)流二極管，按純電阻負(fù)載的方法計(jì)算。Id=Ud/R=40/2=20A流

7、過晶閘管的平均電流IdT=（180-）/360Id=（180-100）/360*20=4.4A流過晶閘管電流有效值流過二極管的平均電流IdR=（180+）/360Id=（180+100）/360*20=15.6A流過二極管電流有效值加在晶閘管電壓峰值:UTm=，續(xù)流管最高電壓 312V三、（15）三相半波逆變電路：答：在=60度前，DT5導(dǎo)通，輸出電壓UC的瞬時值，且大部分負(fù)壓，當(dāng)=60度時，觸發(fā)DT1導(dǎo)通，輸出電壓UA的瞬時值，且UA大部分在交流電的負(fù)半周，故導(dǎo)通使DT5承受負(fù)壓而關(guān)斷。從自然換相點(diǎn)3開始，B相的電位最高，但由于EM提供電勢，仍能使A相的晶閘管DT1承受正壓而維持導(dǎo)通，直到自

8、然換相點(diǎn)后=60時，控制B相的晶閘管DT3導(dǎo)通，輸出電壓UB的瞬時值，且BT3導(dǎo)通給DT1施加一個負(fù)電壓Uab，使DT1關(guān)斷截止，實(shí)現(xiàn)換相；從自然換相點(diǎn)5開始，C相的電位最高，但由于EM提供電勢，仍能使B相的晶閘管DT1承受正壓而維持導(dǎo)通，直到自然換相點(diǎn)后=60時，控制C相的晶閘管DT5導(dǎo)通，輸出電壓UC的瞬時值，且BT5導(dǎo)通給DT3施加一個負(fù)電壓Ubc ，使DT3關(guān)斷截止，實(shí)現(xiàn)換相。 2）當(dāng)=60度時、U2=110伏時的輸出電壓Ud值；Ud= 1.17*U2*COS=-64.35伏3）當(dāng)回路電阻R=2時輸出平均電流Id。 Id=(EM-Ud)/2=(110-64.35)/2=22.825安四

9、、（20）1）試敘述電路工作在整流工作狀態(tài)下的工作過程：2）當(dāng)=30度時，在圖中畫出輸出電壓的波形并計(jì)算當(dāng)U2=110伏時的輸出電壓Ud值；228.63V3）當(dāng)回路電阻R=2時輸出平均電流Id。答：在自然換相點(diǎn)1后30度處控制DT1導(dǎo)通，并給DT6加控制脈沖，輸出電壓為Uab；在自然換相點(diǎn)2后30度處控制共陽極的DT2導(dǎo)通，并給共陰極的DT1加控制脈沖，輸出電壓為Uac，DT2導(dǎo)通關(guān)斷了DT6；在自然換相點(diǎn)3后30度處控制共陽極的DT3導(dǎo)通，并給共陽極的DT2加控制脈沖，輸出電壓為Ubc，DT3導(dǎo)通關(guān)斷DT1；在自然換相點(diǎn)4后30度處控制DT4導(dǎo)通，并給DT3加控制脈沖，輸出電壓為Uba；在自

10、然換相點(diǎn)5后30度處控制共陰極的DT5導(dǎo)通，并給共陽極的DT4加控制脈沖，輸出電壓為Uca，DT5導(dǎo)通關(guān)斷了DT3；在自然換相點(diǎn)6后30度處控制共陽極的DT6導(dǎo)通，并給共陽極的DT5加控制脈沖，輸出電壓為Ucb，DT6導(dǎo)通關(guān)斷DT4； 當(dāng)=60度時、U2=110伏時的輸出電壓Ud值；Ud=2.34*U2*COS=2.34*110*COS300= 21伏當(dāng)回路電阻R=2時輸出平均電流Id： Id=Ud/2=222.9/2=111.45安五、（10）解： 電機(jī)正轉(zhuǎn)時：電路可實(shí)現(xiàn)降壓斬波和升壓斬波。電機(jī)反轉(zhuǎn)時：電路可實(shí)現(xiàn)降壓斬波和升壓斬波。1）U0=E=0.5*12=6V I0=(U0-EM)/R=

11、(6-5)/2=0.5A2) 假如Q1、Q2導(dǎo)通，電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)Q1關(guān)斷時Q4并接的續(xù)流二極管導(dǎo)通續(xù)流，完成降壓斬波任務(wù)。 當(dāng)T1關(guān)斷后某個時刻，動能使電機(jī)產(chǎn)生的電能大于電源提供的能量時（電動機(jī)進(jìn)入發(fā)電電運(yùn)行狀態(tài)），關(guān)斷T2并開通T4，電機(jī)的能量通過T4和T2的續(xù)流二極管導(dǎo)通給L反向存儲能量，當(dāng)關(guān)斷T4時，L的存儲能量通過T1的續(xù)流二極管給電源E充電，從而實(shí)現(xiàn)制動功能。也就是說所謂的升壓斬波。在升壓的過程中，電機(jī)消耗了動能，轉(zhuǎn)換成電能，使運(yùn)動的車輛平穩(wěn)下坡，起到了制動的目的。 反轉(zhuǎn)時與正轉(zhuǎn)時敘述類似，換成另一對IGBT工作。3）降壓斬波電路應(yīng)用在車輛的直流調(diào)速上；升壓斬波應(yīng)用在直流調(diào)速車輛下坡時的制動上。六、（10） 1）在C的一個周期內(nèi)，輸出的PWM波只有±U兩種電平，而不象單極性控制時還有零電平。在調(diào)制信號C和載波信號r的交點(diǎn)時刻控制各開關(guān)器件的通斷。在C的正負(fù)半周，對各開關(guān)器件的控制規(guī)律相同。調(diào)制信號為正弦波。2)輸出的PWM波為SPWM波（正弦調(diào)制規(guī)律的PWM）3）雙極性（正負(fù)極性的）PWM波。七、（10）變頻器的通用電路1）整流電路：把交流電變成直流電，采用三相橋式不可控整流電路，功率因素高。2）逆變電路：把直流電變成交流電，采用GTR的三相橋式逆變電路，前面有大電容器，是電壓型逆