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1、电力电子学考试试卷（A卷）答案要点一、简答题（共60分）1、何为有源逆变、何为无源逆变？并举例图示说明（10分）答案要点：1）逆变输出接电网的为有源逆变；逆变输出接负载的为无源逆变；（5分）2）只要按上述方式描出框图的可得分。（5分）2、相控型和PWM型电路哪一种电路要设置同步变压器？为什么？（10分）答案要点：1）相控型电路必须要设置同步变压器。（5分）2）主要是为相控型变换找到触发起始点，以及起信号隔离作用。（5分）3、在电力半导体器件SCR、GTR（BJT）、MOSFET和IGBT管中，有电流拖尾现象的有哪些？有拖尾现象意味着关断时间怎么样？电力二极管SR，BJT（或GTR），SCR，M
2、OSFET和IGBT根据器件开通、关断可控性的不同，属于全控型的器件有哪些？属于半控型的器件有哪些？属于不可控型的器件有哪些？（10分）矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。答案要点：1）有有拖尾现象意味着关断时间延迟。（5分）2）有电流拖尾现象的器件：GTR（BJT）和IGBT。（1分）3）全控型器件：GTR（BJT）、MOSFET和IGBT4）半控型器件：SCR5）不可控器件：电力二极管SR4、试说明常用的可靠性指标有哪几个？各代表什么含义？（10分）答案要点：1）常用的可靠性指标有可靠度、失效率和平均无故障时间等。（5分）2）可靠度：定义为元件或系统在规定时间内和规定的使用条件下，正常工作的概率。失效率
3、：为元件或系统的在t时刻以前一直正常工作的条件下，在t时刻以后单位时间内失效的概率。平均无故障时间：随机变量T的数学期望就是电力电子装置或系统的（5分）5、电力变换器常用的基本形式有哪些？并分别简单说明其工作过程。（10分）答案要点：1）DC/DC变换、AC/DC变换、AC/AC变换、DC/AC变换、AC/DC/AC变换。（5分）2）（5分）DC/DC变换器：可改变幅值的大小，实现直流对直流的变换，一般叫做斩波器。AC/DC变换器：可改变电压和频率，实现从交流到直流的变换，一般叫做整流器。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。AC/AC变换器：可改变电压和频率，实现交流到交流的变换，一般叫做周期变换器。DC/
4、AC变换器：可改变电压和频率，实现从直流到交流的变换，一般叫做逆变器。AC/DC/AC变换器：这是一个复杂的而又最常用的电力电子变换系统，是由整流器和逆变器构成的，中间有一个直流环节。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。6、PWM、SPWM和SVPWM的中英文全称是什么？PWM工作原理是什么（可用图示进行说明）？（10分）酽锕极額閉镇桧猪訣锥。答案要点：1）（5分）PWM：脉冲宽度调制 Pulse Width ModulationSPWM：正弦脉冲宽调制 sinusoidal Pulse Width ModulationSVPWM: 空间矢量脉冲宽调制 Space Vector Pulse Width Mo
5、dulation彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。2) （5分）PWM是基于面积等效原理，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在惯性环节上时，其效果相同。只要画出以下类似图即可得分謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。二、综合题（共40分）1、下图是电路属于何种电路？如果AC输入频率为60Hz，对应的交流输出频率为多少赫兹？A、B、C三相电源的线电压顺序是什么？6个晶闸管的导通顺序是什么？如果电感L阻抗远远大于电阻R的阻抗，处于整流状态触发角的移相范围是多少？其输出波形与纯电阻负载相比有什么特征？（10分）厦礴恳蹒骈時盡继價骚。答案要点：1）三相桥式全控整流电路（5分）2）360Hz。（1分）3）Uab, Uac, Ubc,
6、Uba, Uca, Ucb（1分）4) V11,V16, V12, V13, V14, V15, （1分）5)090度（1分）6）过负半周（1分）2、参见下图，回答下述问题：（25分=10分）（1）试分析R2和C2、两个电感L、以及并联在两个电解电容的并联电阻R6和R7，分别起什么作用。这个电路图的完整名称叫什么？（5分）茕桢广鳓鯡选块网羈泪。（2）分析图中直流斩波是升压斩波，还是降压斩波？并分析其工作原理。（5分）答案要点：1）R2和C2为吸收缓冲作用，LA为储能作用，LQ抑制QA过流作用，R6和R7为均压电阻。Boost PFC电路鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。2）为直流升压斩波电路。原理：（略）
7、对照图示，只要说明升压过程即可。3、试分析反激式变换器的电路及其工作原理。（25分=10分）（1）画出反激式变换器的主电路。（5分）（2）试分析反激式变换器的工作原理。（5分）答案要点：1）（5分）2）（5分）工作原理：S开通后，VD处于断态，W1绕组的电流性增长，电感储能增加；S关断后，W1绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过W2绕组和VD向输出端释放。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。4、试分析单相PWM逆变电路的工作原理。（25分=10分）（1）画出单相PWM逆变的主电路。（5分）（2）试分析单相PWM逆变的工作原理。（5分）答案要点：1）（5分）2）（5分）由T1、T4、D2、D3共同组成一个
8、Buck电路，当T1、T2导通时，直流侧通过T1、T2向电感Ls和电源us提供电能，当T1、T2关断时，电感Ls中的能量通过D2、D3向电源释放。由T2、T3、D1、D4共同组成一个Buck电路，其工作过程同us0时相类似。因为电路按Buck电路工作，因此，工作时其直流侧电压也必须大于交流输入电压的峰值。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。电力电子学考试试卷（B卷）一、简答题（共60分）1、 试述SCR和GTO在物理结构上和工作原理方面的相同点和不同点。（10分）答案要点：1) 物理结构：（5分）与普通晶闸管的相同点： PNPN四层半导体结构，外部引出阳极、阴极和门极。与普通晶闸管的不同点：GTO是一种多元
9、的功率集成器件，内部包含数十个甚至数百个共阳极的小GTO元，这些GTO元的阴极和门极则在器件内部。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。2) 工作原理：（5分）1）GTO的导通机理与SCR是相同的。GTO一旦导通之后，门极信号是可以撤除的, 但在制作时采用特殊的工艺使管子导通后处于临界饱和，而不象普通晶闸管那样处于深饱和状态，这样可以用门极负脉冲电流破坏临界饱和状态使其关断。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。2）在关断机理上与SCR是不同的。门极加负脉冲即从门极抽出电流(即抽取饱和导通时储存的大量载流子)，强烈正反馈使器件退出饱和而关断。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。2、电力半导体器件的缓冲吸收电路有哪几种基本形式（要求说明其组
10、成元件）？其作用是什么？试用图文并茂形式举例说明它们的工作原理。（10分）贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。答案要点：1）RC和RCD形式。2）采用缓冲吸收回路后：不仅保护了器件，使之工作在安全工作区，而且由于器件的开关损耗有一部分转移到了缓冲吸收回路的功率电阻R上，因此降低了器件的损耗，并且可以降低器件的结面温度，从而可充分利用器件的电压和电流容量。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。3）器件关断过程：电流经过C、D给无感电容器充电，使器件的UCE电压缓慢上升，可有效地抑制过电压的产生；器件开通过程：C上的电荷再通过电阻R经器件放电，可加速器件的导通。3、在电力半导体器件SCR、GTR（BJT）、MOSFET和IGB
11、T管中，有电流拖尾现象的有哪些？有拖尾现象意味着关断时间怎么样？电力二极管SR，BJT（或GTR），SCR，MOSFET和IGBT根据器件开通、关断可控性的不同，属于全控型的器件有哪些？属于半控型的器件有哪些？属于不可控型的器件有哪些？（10分）蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。答案要点：1）有有拖尾现象意味着关断时间延迟。（5分）2）有电流拖尾现象的器件：GTR（BJT）和IGBT。（1分）3）全控型器件：GTR（BJT）、MOSFET和IGBT4）半控型器件：SCR5）不可控器件：电力二极管SR4、将下列表格中空缺的部分按要求填好，变压器二次相电压为U2，对于电感负载满足大电感负载的条件。（10分）買
12、鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。5、电力变换器常用的基本形式有哪些？并分别简单说明其工作过程。（10分）答案要点：1）DC/DC变换、AC/DC变换、AC/AC变换、DC/AC变换、AC/DC/AC变换。（5分）2）（5分）DC/DC变换器：可改变幅值的大小，实现直流对直流的变换，一般叫做斩波器。AC/DC变换器：可改变电压和频率，实现从交流到直流的变换，一般叫做整流器。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。AC/AC变换器：可改变电压和频率，实现交流到交流的变换，一般叫做周期变换器。DC/AC变换器：可改变电压和频率，实现从直流到交流的变换，一般叫做逆变器。AC/DC/AC变换器：这是一个复杂的而又最常用的电力电子变换
13、系统，是由整流器和逆变器构成的，中间有一个直流环节。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。6、PWM、SPWM和SVPWM的中英文全称是什么？PWM工作原理是什么（可用图示进行说明）？（10分）猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。答案要点：1）（5分）PWM：脉冲宽度调制 Pulse Width ModulationSPWM：正弦脉冲宽调制 sinusoidal Pulse Width ModulationSVPWM: 空间矢量脉冲宽调制 Space Vector Pulse Width Modulation锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。2) （5分）PWM是基于面积等效原理，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在惯性环节上时，其效果相
14、同。只要画出以下类似图即可得分構氽頑黉碩饨荠龈话骛。二、综合题（共40分）1、下图是电路属于何种电路？如果AC输入频率为60Hz，对应的交流输出频率为多少赫兹？A、B、C三相电源的线电压顺序是什么？6个晶闸管的导通顺序是什么？如果电感L阻抗远远大于电阻R的阻抗，处于整流状态触发角的移相范围是多少？其输出波形与纯电阻负载相比有什么特征？（10分）輒峄陽檉簖疖網儂號泶。答案要点：1）三相桥式全控整流电路（5分）2）360Hz。（1分）3）Uab, Uac, Ubc, Uba, Uca, Ucb（1分）4) V11,V16, V12, V13, V14, V15, （1分）5)090度（1分）6）过
15、负半周（1分）2、参见下图，回答下述问题：（25分=10分）（1）试分析R2和C2、两个电感L、以及并联在两个电解电容的并联电阻R6和R7，分别起什么作用。这个电路图的完整名称叫什么？（5分）尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。（2）分析图中直流斩波是升压斩波还是降压斩波？并分析其斩波原理。（5分）答案要点：1）R2和C2为吸收缓冲作用，LA为储能作用，LQ抑制QA过流作用，R6和R7为均压电阻。Boost PFC电路识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。2）为直流升压斩波电路。原理：（略）对照图示，只要说明升压过程即可。（10分）3、试分析正激式变换器的电路及其工作原理。（25分=10分）（1）画出正激式变换器的主电路。（5分）（2）试分析正激式变换器的工作原理。（5分）答案要点：1）2）开关S开通后，变压器绕组W1两端的电压为上正下负，与其耦合的W2绕组两端的电压也是下正下负。因些VD1处于通态，VD2为断态，电感L的电流逐渐增长。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。S关断后，电感L通过VD2续流，VD1关断。变压器的励磁电流经N3绕组和VD3流回电源。4、试分析单相PWM整流的电路工作原理。（25分=10分）（1）画出单相PWM整流
