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1、北京交通大学学生考试试题课程名称:电力电子技术(A卷) 2009 2010学年 2学期 出题:课程组一、单选题(每题2分,共20分)1、下列功率器件中,哪种器件最适合于小功率、高开关频率的变换器? SCRIGBTMOSFET IGCT2、在单相全控桥带大电感负载电路中,晶闸管可能承受的最大正向电压为: 0.707U2 1.414U2 0.9U2 3.14U23、对三相半波可控整流电路电阻性负载来说,触发脉冲的移相范围是: 090 0120 0150 01804、下列哪个电路不能实现输入输出之间的能量双向流动:PWM整流电路 无源逆变电路交交变频电路 BUCK电路5、单端反激变换器是 BOOST
2、变换器的派生电路 BUCK变换器的派生电路 丘克变换器的派生电路 BUCKBOOST变换器的派生电路6、在谐振变换器中,ZVS表示 零电压开关 零电流开关 硬开关 PWM开关7、采用并联缓冲吸收电路的目的是为了 减小导通损耗 减小关断过电压 实现开关器件的并联 实现软开关8、在晶闸管串联电路中,实现动态均压的主要元件是: 二极管 电感 电阻 电容9、晶闸管交流调压电路采用以下哪种控制方式: 相位控制 周期控制 通断控制 斩波控制10、在下列哪个电路中采用晶闸管时,需要加入强迫关断电路: 相控整流电路 有源逆变电路 无源逆变电路 交交变频电路二、判断题,正确的划“”,不正确的划“”(每题2分,共
3、10分)(注意:每个小题后面有4个判断,答对4个判断得2分;答对3个判断得1分;其它不得分)1、三相电压型无源逆变器,每相桥臂由上下两个开关器件构成,下列哪些说法正确? 输出电压波形与负载性质有关 ( ) 可以采用同步调制,也可以采用异步调制 ( ) 可以采用方波控制,也可以采用PWM控制 ( ) 桥臂上下两个开关器件换相时,在控制上应的控制需遵循“先断后开”的原则 ( )2、在带有大电感负载且触发角相同的情况下,单相全控桥电路与单相半控桥电路相比: 全控桥的输出电压平均值低于半控桥 ( ) 全控桥的功率因数低于半控桥 ( ) 全控桥负载电流连续而半控桥负载电流不连续 ( ) 都会存在失控现象
4、 ( )3、Boost DCDC变换器: 工作状态(连续或断续)是根据负载电流的情况定义的 ( ) 在连续工作状态下,输入电流是连续的 ( ) 电感的作用是储能和滤波 ( ) 又可称降压斩波器 ( )4、在谐振变换器中,下列哪些说法是正确的? 零电压开关、零电流开关都属于软开关 ( ) 软开关的开关损耗比硬开关大 ( ) 软开关的开关频率可以比硬开关高 ( ) 软开关的电压、电流应力与硬开关相同 ( )5、晶闸管相控整流电路,考虑交流侧电抗时存在换相重叠角,其大小与许多因素有关: 直流负载电流越大,换相重叠角越大 ( ) 输入变压器漏抗越大,换相重叠角越大 ( ) 交流输入电压越大,换相重叠角
5、越大 ( ) 触发角越大,换相重叠角越大 ( )三、简答题(共20分)1、如图所示交直交系统电路图, (1)简要说明图中各个变流器的作用;(2)当负载电机工作在发电状态时,说明该变流系统中的能量传递路径。 (5分)2、交交变频电路主要应用在什么场合?其最高输出频率(输出频率上限)一般取多少?为什么要限制最高输出频率? (5分)3、说出五种带隔离变压器的开关电源常用电路的名称,下图所示电路属于哪一种?(5分) 4、在电力电子装置中,缓冲电路的作用是什么?说明图示缓冲电路中各元件的作用。(5分)四、三相全控桥式晶闸管整流电路,带阻感负载,当相控角=30时,试完成下列要求:(12分)1、画出该电路原
6、理图;2、该电路对触发脉冲形式有何要求?3、若电路中a相上桥臂晶闸管的触发脉冲丢失,试画出此故障下输出电压Ud的波形、并写出其表达式。五、三相半波有源逆变电路,反电势阻感负载,交流输入相电压U2100V,频率f=50Hz(=100),负载电阻R1,电感Ld,负载反电势E= -150V,逆变角=30,电源变压器漏感LB =1mH。试求出直流侧平均电压Ud、平均电流Id及换相重叠角,并画出直流侧电压ud的波形。 (13分)六、升压DC-DC变换电路(BOOST电路),输出侧滤波电容很大,输出电压基本恒定,试完成以下工作: (13分)1、画升压DC-DC变换电路原理图,分析其工作原理和能量转移过程;
7、 2、画出连续导电模式下电感电压波形uL 、电感电流波形iL、开关器件两端的电压波形uS及二极管电流波形iD ;3、推导连续导电模式下输出电压Uo与输入电压Ud的关系式。4、此电路负载是否允许开路?为什么?七、下图为单相电压型脉冲整流器的电路原理图 (12分)1、试说明各元件LN、Cd、L2和C2的作用;2、该电路正常工作的条件是什么?3、简要分析该电路作为整流电路时的控制目标;4、分别画出逆变工况(l1)及电源电流超前电源电压30情况下的基波相量图(忽略线路电阻);参考答案课程名称:电力电子学(A卷) 2009-2010学年2学期 出题:课程组第一题:1、 2、3、 4、 5、6、7、8、9
8、、10、第二题: 1、 2、 3、 4、 5、第三题:1、答:(1)各个变流器的作用: (3分)上组整流桥:将三相交流电压变换成直流电压;下组整流桥:将直流环节能量变换成交流能量反馈给三相电网;逆变器:将直流电压变换成三相交流电压提供给电机负载。(2)当负载电机工作在发电状态时,能量传递路径: (2分)电机逆变器中间滤波环节下组整流桥三相交流电网 2、答:交交变频电路主要用于大功率、低转速的三相交流电机调速系统中。(1分)最高输出频率受限制, fo / fi 1 / 3 ;(2分)因为要减小谐波含量,降低负载转矩脉动,应保证 fo / fi 1 / 3,即 fo 16.7 Hz。(2分)3、答
9、:带隔离变压器的开关电源常用电路有单端正激式变换器、单端反激式变换器、推挽式变换器、半桥式变换器、全桥式变换器。 (3分)图示电路属于单端正激式变换器。 (2分)4、答:缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内部过电压、抑制过电流、抑制电力电子器件关断时的du/dt、抑制电力电子器件开通时的di/dt、减小器件的开关损耗。(2分)图示并联RCD缓冲电路中C的作用是限制du/dt,吸收关断过电压; (1分)R的作用是当器件开通时C上的能量经R泄放;(1分)D的作用是使C充电时通过D快速充电,放电时通过R限流放电。 (1分)第四题:解:(1)(3分)(2)要求宽脉冲(脉冲宽度大于60)或双窄脉冲(两个
10、窄脉冲相距60)触发。(3分)(3) (3分)(4)设输入相电压为U2,相控角为,则输出电压Ud=2/32.34U2 cos(3分)第五题:解: xB=100*LB (1分) Ud=-1.17U2cos-3 xB*Id/2=-1.17*100*cos30-150 LB*Id(2分)=-101.3-0.15 Id (1分)又:Ud=E+IdR= -150+ Id (1分)解上述方程得: Ud=-107.7V (1分)Id=42.3A (1分) (2分) 解得:= 17 (1分)直流侧电压ud的波形(3分)第六题:答:1、原理图如右图:(3分)其工作原理是:(2分)当管子T导通时,二极管D承受反电压关断,此时电源给电感蓄能,电感电流上升,同时,电容给负载供电。当管子T截止时,电源和电感同时经过二极管D向负载侧提供能量,电感电流下降。2、各波形如下图:(4)3、根据稳态工作时,电感上的平均电压为0,我们可以得出输入输出电压关系: (2分)4、不能。因为输出电压会急剧上升,最终击穿电容或其他器件。(结论1分+原因1分)第七题:1、元件作用: (2+1+1分)交流侧电感LN :用于实现对PWM