电力电子技术试题及答案(2)

2019-03-09 19:20

1、实现有源逆变必须满足哪两个必不可少的条件? 2、晶闸管触发的触发脉冲要满足哪几项基本要求? 3、实现正确触发的同步定相的方法步骤有哪些?

1、 直流侧必需外接与直流电流Id同方向的直流电源E,其数值要稍大于逆变器输出平均电压Ud,才能提供逆变能量。逆变器必需工作在β<90o(α>90o)区域,使Ud< 0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。 2、A:触发信号应有足够的功率。

B:触发脉冲应有一定的宽度,脉冲前沿尽可能陡,使元件在触发导通后,阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。 C:触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步,脉冲移相范围必须满足电路要求。

3、A:根据不同触发电路与脉冲移相范围的要求,确定同步信号电压us与对应晶闸管阳极电压之间的相位关系。

B:根据整流变压器TS的接法与钟点数,以电网某线电压作参考矢量,画出整流变压器二次侧也就是晶闸管阳极电压的矢量。再根据A确定同步信号US与晶闸管阳极电压的相位关系,画出对应的同步相电压矢量和同步线电压的矢量。

C:根据同步变压器二次线电压矢量位置,定出同步变压器TS的钟点数和接法。只需把同步变压器二次电压Usu、Usv、Usw分别接到VT1,VT3,VT5管的触发电路;Us(-U)、Us(-v)、Us(-w)分别接到VT4、VT6、VT2的触发电路,与主电路的各个符号完全对应,即能保证触发脉冲与主电路同步。

1、 在晶闸管两端并联R、C吸收回路的主要作用有哪些?其中电阻R的作用是什么? 2、单结晶体管的特性曲线可以分为哪几段?如果用一个二极管和两个电阻接成如下方式,请按对单结晶体管特性曲线进行研究的相同做法,设计试验电路,并作出它的Ie-Ue特性曲线。

1、R、C回路的作用是:吸收晶闸管瞬间过电压,限制电流上升率, 动态均压作用。R的作用为:使L、C形成阻尼振荡,不会产生振 荡过电压,减小晶闸管的开通电流上升率,降低开通损耗。、 2、单结晶体管特性曲线可分为:截止区、负阻区、饱和导通区。

1、根据下图简述升压斩波电路的基本工作原理。(图中设:电感L、与电容C足够大) 1、 当V处于通态时,电源E向电感L充电,设充电电流为I1, L值很大,I1基本恒定,同时电容C向负载供电,C很大, TU?E0使电容器电压U0基本不变,设V处于通态的时间为ton,

toff在ton时间内,电感L上积蓄的能量为EI1ton;当V处于断态时,

E与L同时向电容充电,并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为toff,在toff时间内L释放的能量为(U0-E)I1toff,在一周期内L积蓄的能量与释放的能量相等。可求得: TU0?E分析不难看出该斩波电路是升压斩波电路。

toff

1、 三相半波整流电路,将整流变压器的二次绕组均分为两段,每段的电动势相同,接成曲折接法。其分段布置及矢量图如图所示,问变压器铁心是否被直流磁化,为什么?

解:三相半波可控整流电路,当变压器二次绕组分成两组,按本题图示曲折接线,及矢量图所示。变压器二次绕组中,同一相的两个绕阻的电流,方向相反大小相等,因而形成的磁通,方向也相反、磁通量大小也会相等。这样变压器铁心中就不会存在直流磁通,自然就不会被直流磁化了。

2、PWM逆变电路的控制方法主要有哪几种?简述异步调制与同步调制各有哪些优缺点?

解:PWM逆变电路的常用控制方法有两种,一是计算法;二是调制法。其中调制法又可分为两种,一是异步调制法;二是同步调制法。通常异步调制法是保持载波频率不变,信号频率根据需要而改变时,载波比是变化的。优点是:信号频率较低时载波比较大,一周期内脉冲数较多,输出较接近正弦波。缺点是:正负半周脉冲数不相等,对称性差。因此,希望采用较高的载波频率,以克服在信号频率较高时仍能保持较大的载波比。同步调制时,保持载波比为常数,并在变频时使载波和信号波保持同步变化。优点是:信号波一周内输出的脉冲数是固定的,脉冲相位也是固定的,对称性好。缺点是:当逆变频率较低时,载波频率也很低,造成调制谐波不易滤除;逆变频率较高时,调制载波频率也过高,使开关器件的开关频率过高而难以承受。

3、什么是逆变失败?逆变失败后有什么后果?形成的原因是什么

解:逆变失败指的是:逆变过程中因某种原因使换流失败,该关断的器件末关断,该导通的器件末导通。从而使逆变桥进入整流状态,造成两电源顺向联接,形成短路。逆变失败后果是严重的,会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流,损坏开关器件。产生逆变失败的原因:一是逆变角太小;二是出现触发脉冲丢失;三是主电路器件损坏;四是电源缺相等。

1、 实现有源逆变必须满足哪些必不可少的条件?(6分)

1、 实现有源逆变必须外接一直流电源,其方向与晶闸管电流方向相同,其数值要稍大于逆变桥电压,才能提供逆变能量。另外变流器必须工作在β<90o,(α>90o)区域,使Ud<0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。

2、根据对输出电压平均值进行控制的方法不同,直流斩波电路可有哪三种控制方式?并简述其控制原理。(7分)

2、 第一种调制方式为:保持开关周期不变,改变开关导通时间ton称为脉宽调制。简称“PWM”调制。第二种调制方式为:保持开关导通时间ton不变,改变开关周期,称为频率调制。简称为“PFM”调制。第三种调制方式为:同时改变周期T与导通时间ton。使占空比改变,称为混合调制。

3、电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么?为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管?(7分)

3、 电压型逆变器当交流侧为阻感性负载时,需要向电源反馈无功功率。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,逆变桥各臂开关器件都反并联了反馈二极管。

而对电流型逆变器来说,当交流侧为阻感负载时,也需要提供无功能量反馈,但直流侧电感起缓冲无功能量的作用,因反馈无功能

1试分析实现有源逆变的条件是什么?

1实现有源逆变要有两个基本条件,其外部条件是变流器的直流侧要有一极性和晶闸管导通方向相一致的直流电源且大小大于变流器直流侧输出平均电压;内部条件是控制角α<90°(或逆变角β>90°)使其输出一和整流时极性相反的电压,同时要控制电路

正常工作,且最小逆变角要有一定的限制。

2设换相重叠角γ=10°,晶闸管关断时间折算的电角度δ=8°,若取逆变角β=15°,问逆变能否成功?为什么?

2实现有源逆变最小逆变角要有一定的限制。题目中逆变不能成功。因为最小逆变角βmin=δ+γ+θ′(θ′为安全逆变角),正常工作时逆变角应不小于此值,而题中逆变角β<δ+γ,会造成换流时该关断的晶闸管不能可靠的截止而继续导通,而该导通的晶闸管不能导通,换流失败。

3单相全控桥式整流电路中若有一只晶闸管损坏变为短路会引起什么样的结果?若该晶闸管被烧成开路那?

3如果有一只晶闸管变成短路,分引起其他晶闸管因对电源短路而烧毁,严重时使输入变压器因过流而损坏; 如果该晶闸管变成开路,单相全控桥式整流电路变成单相半波可控整流电路

4电感性负载时,单相全控桥式整流电路的续流二极管和单相半控桥式中的续流二极管各有什么作用?

4 单相全控桥式整流电路感性负载加续流二极管主要是为了提高整流输出电压的平均值,同时改善负载电流的连续性;.单相半控桥式整流电路感性负载加续流二极管主要是为了防止失控现象的产生。

5反电势负载的特点是什么? 5反电势负载有如下特点:

1)当晶闸管全部阻断时,输出平均电压为反电势E;

2)反电势负载能使电路导电角减小。反电势越大,导电角越小,电流出现断续现象越严重。 3)相同控制角时,同一电路,电流断续时的输出平均电压要比蒂娜流连续时的输出平均电压大; 4) 在反电势负载中加入平波电抗器可改善导电情况,增大导电角。 1 作出升压式(Boost型)斩波器基本结构图并简述其工作原理。

1 注:图中开关为电力电子开关器件,通常为全控型

工作原理:斩波开关导通时,二极管VD截止,直流电源Ud让电感储能,电感上电压极性左正右负,同时电容C原先储存的电能维持负载上的电压;斩波开关断开时,电感电流不能突变,感应电动势维持原电流流通,电感上电压左负右正(与图中相反),此时二极管VD导通,直流电源和电感同时向负载和电容C供电,使负载上电压高于电源电压。(简要写出即可)。 2带隔离变压器的直流变换器中隔离变压器的作用是什么?

2答:1)使变换器的输入电源与负载之间实现电气隔离,2)可匹配电源电压与负载所需的输出电压,3)可以设置多个二次绕组输出几个大小不同的直流电压

3 电力电子器件按驱动电路加电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质来划分,电力电子器件可分为那两种类型?各有什么特点?

3电压驱动型器件和电流驱动型器件.

电压驱动型器件特点:输入阻抗高,所需动功率小,驱动电路简单,工作频率高; 电流驱动型器件特点:具有电导调制效应,因而通态压降低,导通损耗小,但工作频率较低,所需驱动功率大,驱动电路也比较复杂

4作出单端反激式DC/DC变换器的主电路并解释什么是单端,什么是反激.(6分)

4单端是指变压器仅有单一方向的磁通,仅工作在其磁滞回线的第一象限.反激是指在开关管VT导通时变压器没有能量传递到负载,此时变压器原边作为电感存储能量,能量时在开关管VT断开时由变压器传递给负载

VS 的.

5下面是非隔离型逆向变换器的基本拓补电路。试分析: 1)能量传递元件是什么?

ID D C 2)Uo/Ui与占空比之间的数量关系。

ooID ID 电感: 2)Uo/Ui=D/(1-D),D为脉宽调制信号的占空比. 交—交变频后的频率比原频率是高还是低?为什么?

比原频率低,交—交变频器是正组整流器和反组整流器反复工作多次后得到一个周期的,其周期是原周期的N倍,频率是原频率的1/N。

什么是交流调压?主要应用在哪些场合?主要采用哪几种控制方式?

交流调压是指交流电压幅值的变换(其频率不变)。交流调压在交流调压、交流调功和交流开关三种交流电力控制器中广泛应用。可以采用相位控制或通断控制。 交-交变频电路的优缺点是什么?

答:优点是:1、只有一次变流,且使用电网换流,提高了变换效率,2、可以很方便地实现四象限工作,3、低频时输出波形接近正弦波。

缺点是:1、接线复杂,使用的晶闸管数目较多,2、受电网频率和交流电路各脉冲数的限制,输出频率低,3、采用相控方式,功率因数低。

1简述什么是SPWM及正弦波脉宽调制技术的工作原理。

Ui L U

1按正弦规律变化又和正弦波等效的脉宽调制波形称为正弦脉宽调制(SPWM)。正弦波脉宽调制技术(SPWM)是通过对变流装置输出电压波形进行可变脉宽的多脉冲调 来调节输出电压,并改变变流装置性能的方法。这种技术多用于逆变器中,就是把逆变器每半个周期分割成若干个周期相同的等幅不等宽的脉冲,并使这些脉冲的宽度按照与逆变工作同频率的正弦函数分布。

2简述PWM技术。

2 脉宽调制简称PWM,PWM技术就是在所需的频率周期内,将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流(直流)输出电压脉冲,以达到控制(交流中)频率,电压,电流和抑制谐波的目的,是通过控制半导体功率开关元件的导通和关断时间比,调节脉冲宽度或周期来控制输出电压的一种控制技术。

3什么是有源逆变,什么无源逆变?

3有源逆变是指把直流电转换成和电网同频率的交流电,得到的交流电输送给交流电网。

无源逆变指把直流电转换成某一频率或频率可调的交流电,并将得到的交流电供给具体的用电设备。

4有源逆变与无源逆变有何异同点?

4相同之处:二者都是逆变的过程,都把直流电变成了交流电。

不同之处:有源逆变是将直流电逆变成与交流电网同频率的交流电,并输送给电网,是一种恒频变换,不能变频。无源逆变是将直流电变换成交流电后供给具体的用电设备,与电网无关。并且可以恒频也可以变频。

5简述单极性PWM逆变器和双极性逆变器PWM的区别。 PWM逆变器的优点是什么?电压型逆变电路的特点是什么? SPWM中,同步调制和异步调制各有什么优缺点

6单极性PWM逆变器是指逆变器输出的半个周期中,被调制成的脉冲输出电压只有一种极性,正半周为+Ud和零,负半周为-Ud和零,其工作特点为输出的每半个周期内,逆变器同一桥臂的两个功率开关器件中,只有一个器件时通时断地工作,而另一个器件完全截止; 而双极性PWM输出的每半个周期脉冲输出电压都被调制成在±Ud之间变化的等幅不等宽脉冲列,其工作特点为在任半个周期内,同一桥臂上的两个功率开关器件互补交替导通。


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