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1、1一、填空题(本题满分 15 分,每空 1 分)1、门极可关断晶闸管(GTO)和电力晶体管(GTR)均属于 全(电流) 控制型器件。2、在晶闸管额定电流的定义中,通态平均电流 IVT(AV)与同一定义条件下的有效值 IVT 之间的关系是 IVT= 1.57 IVT(AV)。3、三相桥式全控整流电路中 6 个晶闸管的触发脉冲按 VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6 的顺序触发,相位依次差 60 度 ;共阴极组 VT1、VT 3、VT 5 的触发脉冲依次差 120 度 。 4、 有源逆变 电路是把逆变电路的交流侧接到电网上,把直流电逆变成同频率的交流反送到电网去。 无源逆变 电路的交流侧
2、直接接到负载,将直流电逆变成某一频率或可变频率的交流电供给负载。 5、直流斩波电路中常用的控制模式是 PWM 控制方式 。6、升降压斩波电路呈现降压状态的条件为 0/2,使 Ud 为负值。 (2 分)4、电压型逆变电路各桥臂并联二极管的作用是什么?电流型逆变电路中有没有这样的二极管?为什么?答:在电压型逆变电路中,当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,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,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压和电流的极性相同时,电流经电路中的可控开关器件流通,而当输出电压电流极性相反时,由反馈二极管提供电流通道。 (3 分)在电流型
3、逆变电路中,直流电流极性是一定的,无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时,电流并不反向,依然经电路中的可控开关器件流通,因此不需要并联反馈二极管。 (2 分)5、脉冲宽度调制的原理是什么?正弦脉宽调制信号是怎样产生的?答:脉冲宽度调制的原理是采用面积等效原理,通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要波形。 (2 分)把正弦半波分成 N 等分,看成由 N 个彼此相连的脉冲序列组成,它们宽度相同,幅值按正弦规律变化。根据面积等效原理,把上述脉冲利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替,使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合,且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积
4、相3等,就得到 PWM 波形。 (3 分)6、什么是硬开关?什么是软开关?答:开关过程中,电压、电流均不为零,出现了重叠,导致开关损耗;而且电压和电流的变化很快,波形出现了明显的过冲,导致开关噪声的产生。具有这样的开关过程的开关称为硬开关。 (2 分)通过在原来的开关电路中增加很小的电感、电容等谐振元件,构成辅助换流网络,在开关过程前后引入谐振过程,开关开通前电压先降为零,或关断前电流先降为零,就可以消除开关过程中电压、电流的重叠,降低它们的变化率,从而大大减小甚至消除损耗和开关噪声。具有这样开关过程的开关称为软开关。 (3 分)三、综合题:(本题满分 55 分)1、三相桥式全控整流电路如图
5、1 所示,U 2=200V,带阻感性负载,R=10 欧,L 值极大。当控制角 =60o 时,求:(本小题 20 分)1)画出 Ud、i d、i VT1 的波形;2)计算负载平均电压 Ud、平均电流 Id、流过晶闸管平均电流 IdVT 和有效电流 IVT 的值。解:1)波形如图所示。 (9 分)42)输出平均电压 Ud、电流 Id,流过晶闸管平均电流 IdVT 和有效电流 IVT 的值分别为Ud2.34U 2 cos2.34200cos60234(V) (3 分)IdU d /10234/1023.4(A) (2 分)IdVT Id 7.8(A ) (3 分)13IVT Id 13.5(A) (
6、3 分)132、Buck DC/DC 变换器如图 2 所示,已知 E=200V,R =10,L 值极大,EM=30V,T=50s,t on=20s, 试(本小题 15 分)1)说明变换器工作原理,画出驱动信号及 的波形;0u2)求输出电压平均值 Uo; 3)求输出电流平均值 Io。解:1)工作原理:降压斩波器的原理是:在一个控制周期中,让 V 导通一段时间 ton,由电源 E 向 L、R、M 供电,在此期间,u oE。然后使 V 关断一段时间 toff,此时电感 L 通过二5极管 VD 向 R 和 M 供电,u o0。一个周期内的平均电压 Uo 。输出电压小于Etofn电源电压,起到降压的作用
7、。 (5 分)波形如图:(4 分)Tto nto f fuG E0E0ttuo2)输出电压平均值(3 分)VETtUon80253)输出电流平均值(3 分)ARIMo 51084、单相交流调压电路如图 3 所示,若 U2=220V,L =5.516mH,R =1,试求:(本小题 10分)1)触发角的移相范围;2)负载电流的最大有效值;3)最大输出功率及此时电源侧的功率因数。解:1)负载阻抗角为(2 分)oarctgRLrt 6015.023触发角的移相范围是(2 分)oo8062)当 =60 o 时,负载电流为最大,即6(2 分)AIo 10)516.34(120232max 3)最大输出功率
8、为(2 分)kWRIPo.022maxa电源侧的功率因数为(2 分)5.0121axoIU5、单相桥式 PWM 逆变电路如图 4(a)所示,采用双极性控制方式,当 uruc 时,给 V1 和 V4导通信号,给 V2 和 V3 关断信号;当 uruc 时,正好相反。试求:(本题满分 10 分) 1)根据给定的 ur,u c 的波形(图 4(b)) ,绘制 uo 波形;2)由波形可知,采用的是异步调制还是同步调制?为什么? 解:1)u o 波形如图。 (4 分)2)由波形知,采用的是同步调制。 (2 分)因为载波比 N=12 为 3 的整数倍,信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的,脉冲相位也是固定的,正负半周脉冲对称,半周期内前后 1/4周期脉冲也对称。 (4 分)