模拟一试题及答案

《模拟一试题及答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟一试题及答案（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院 20142014 年年硕士硕士研究生入学考试研究生入学考试 电力电子技术模拟题（电力电子技术模拟题（一一） （） （150150 分）分） 一一 简答题简答题（每题（每题 6 6 分，共分，共 3030 分）分） 1 1 简述简述 IGBTIGBT 的驱动电路特点，及其优缺点？的驱动电路特点，及其优缺点？ 答：IGBT 驱动电路的特点是：驱动电路具有较小的输出电阻，IGBT 是电压驱动型器件，IGBT 的驱动多采用专用的混合集成驱动器。 优点：开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。 缺点

2、：开关速度低于电力 MOSFET,电压，电流容量不及 GTO。 2 2 什么是电导调制效应？什么是电导调制效应？ 答：当 PN 结上流过的正向电流较大时，注入并积累在低掺杂 N 区的少子空穴浓度将很大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，使其电阻率明显下降，也就是电导率大大增加，这就是电导调制效应。 3 3 驱动电路的隔离的作用是什么？常用的驱动电路的隔离的作用是什么？常用的隔离隔离方方法有哪几种？法有哪几种？ 答：由于主电路的电压较高，而控制电路的电压一般比较低，所以，驱动电路必须与主电路之间有良好的电气隔离，从而保证驱动控制电路的安全和提高抗干扰能力。 常用的隔离有磁隔离

3、和光隔离两种。 4 4 在移相全桥零电压开关在移相全桥零电压开关 PWMPWM 电路中，如果没有谐振电感电路中，如果没有谐振电感L Lr r，电路的工作状态，电路的工作状态将发生哪些变化，哪些开关仍是软开关，哪些开关将成为硬开关？将发生哪些变化，哪些开关仍是软开关，哪些开关将成为硬开关？ 答：如果没有谐振电感 Lr，电路中的电容 CS1，C S2 与电感 L 仍可构成谐振电路，而电容 C S3，C S4 将无法与 Lr 构成谐振回路，这样，S 、S 将变为硬开关，S 、S 仍为软开关。 5 5 简述简述 PWMPWM 的基本原理。的基本原理。 答：PWM 控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即

4、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（含形状和幅值） 。 在采样控制理论中有一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同，上述原理称为面积等效原理。 以正弦 PWM 控制为例。把正弦半波分成 N 等份，就可把其看成是 N 个彼此相连的脉冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于/N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列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

5、分面积（冲量）相等，就得到 PWM 波形。各 PWM 脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等效原理，PWM 波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到 PWM 波形。可见，所得到的 PWM 波形和期望得到的正弦波等效。 二二 计算题计算题（共（共 9090 分）分） 1 1 三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U U2 2=100V=100V，R R=1=1，L L= =，L LB B=1=1mHmH，求当，求当=30=30 时、时、E E=50V=50V 时时U Ud d、I Id d、 的值并作出的值并作出u

6、ud d与与i iVTVT1 1和和i iVTVT2 2的波的波形。形。（1515 分）分） 解：考虑LB时，有： Ud1.17U2cosUd Ud3XBId2 Id（UdE）R 解方程组得： Ud（R 1.17U2cos3XBE）（2R3XB）94.63（V） Ud6.7（V） Id44.63（A） 又 cos)cos(2BdXI6U2 即得出 )30cos(=0.752 换流重叠角 41.28- 30=11.28 ud、iVT1和iVT2的波形如下： udiVT1tOtOIduaubuciVT2tOIdOuaubucu22 2 三相半波可控整流电路向大电感性负载供电，已知三相半波可控整流电

7、路向大电感性负载供电，已知计算计算时，负载电流时，负载电流 ，晶闸管电流，晶闸管电流, ,变压器二次电流变压器二次电流 的平均值、有效值和的平均值、有效值和晶闸管上最大可能正向阻断电压值。改为电阻负载，重复上述计算。晶闸管上最大可能正向阻断电压值。改为电阻负载，重复上述计算。（2020 分）分） 解： （1）大电感负载 整流输出平均电压为： 负载电流平均值为： 负载电流有效值为： 晶闸管电流的平均值为： 晶闸管电流的有效值为： 变压器二次电流平均值为： 变压器二次电流有效值为： 三相半波可控整流电路可能出现的最大正向阻断电压为： 当时的实际正向阻断电压为： （2）电阻性负载 由于时，波开断续，

8、每相晶闸管导电期间为 至本相的正变负过零点，故有整流输出电压平均值为： 负载电流平均值为： 负载电流有效值为： 晶闸管电流的平均值为： 晶闸管电流的有效值为： 变压器二次电流平均值为； 变压器二次电流有效值为： 由于 ，负载电流出现断续，所以，电路可能出现的最大正向阻断电压为： 3 3 三相桥式电压型逆变电路，三相桥式电压型逆变电路，180180导电方式，导电方式，U Ud d=100V=100V。试求输出相电压的基。试求输出相电压的基波幅值波幅值U UUN1mUN1m和有效值和有效值U UU UN N1 1、输出线电压的基波幅值、输出线电压的基波幅值U UUV1mUV1m和有效值和有效值U

9、UUV1UV1、输出线电、输出线电压中压中 5 5 次谐波的有效值次谐波的有效值U UUV5UV5。 （1515 分）分） 解：输出相电压的基波幅值为 dd UN1m637. 02UUU=63.7(V) 输出相电压基波有效值为： dUN1m UN145. 02UUU=45(V) 输出线电压的基波幅值为 dd UV1m1 . 132UUU=110(V) 输出线电压基波的有效值为 ddUV1m UV178. 06 2UUUU=78(V) 输出线电压中五次谐波UV5u的表达式为： tUu5sin532d UV5 其有效值为： 2532d UV5UU=15.59(V) 4 4 在降压斩波电路中在降压斩

10、波电路中 E=100VE=100V，L=1mHL=1mH，R=0.R=0.5 5，EM=10VEM=10V，采用脉宽调制控制方，采用脉宽调制控制方式，式，T=30T=30s s，当，当 ton=5ton=5s s 时，计算输出平均电压值时，计算输出平均电压值 U0U0、输出电流平均值、输出电流平均值I0I0，计算输出电流的最大瞬时值和最小瞬时值并判断负载电流是否连续。，计算输出电流的最大瞬时值和最小瞬时值并判断负载电流是否连续。（1515分）分） 解：由题目已知条件可得： m=EEM=10010=0.1 =RL=5 . 0 001. 0=0.002 当ton=5s 时，有 =T=0.01 =o

11、nt=0.0025 由于 11 ee=1101. 00025. 0 ee=0.249m 所以输出电流连续。 此时输出平均电压为 Uo =ETton=205100=25(V) 输出平均电流为 Io =REUMo-=5 . 0 1025=30(A) 输出电流的最大和最小值瞬时值分别为 Imax=REmee 11=5 . 0 1001 . 01101. 00025. 0 ee=30.19(A) Imin=REmee 11 =5 . 0 1001 . 01101. 00025. 0 ee=29.81(A) 当ton=3s 时，采用同样的方法可以得出： =0.0015 由于 11 ee=1101. 00

12、15. 0 ee=0.149m 所以输出电流仍然连续。 此时输出电压、电流的平均值以及输出电流最大、最小瞬时值分别为： Uo =ETton=203100=15(V) Io =REUMo-=5 . 0 1015=10(A) Imax=5 . 0 1001 . 01101. 00015. 0 ee=10.13(A) Imin=5 . 0 1001 . 01101. 00015. 0 ee=9.873(A) 5 5 三相全控桥式整流电路，三相全控桥式整流电路，L L0.2H0.2H，. .要求要求在在 0 0220V220V 之间变化。试之间变化。试求：求：（2525 分）分） （1 1）整流变压器

13、二次侧相电压）整流变压器二次侧相电压； （2 2）计算晶闸管电压、电流值、如果电压、电流按裕量系数）计算晶闸管电压、电流值、如果电压、电流按裕量系数 2 2 计算，选择计算，选择晶闸管；晶闸管； （3 3）变压器二次侧电流有效值）变压器二次侧电流有效值 ; ; (4) (4) 计算整流变压器二次容量计算整流变压器二次容量； 解： 而,所以，,按大电感负载情况计算，三相全控桥式整流电路，相当于最小控制角. （1）计算整流变压器二次侧相电压: （2）计算晶闸管电压、电流值，如果电压、电流按裕量系数 2 计算，选择晶闸管。晶闸管承受的最大峰电压为： 裕量系数 2 计算，则,选额定电压 500V 晶闸

14、管。 . 则 按裕量系数 2 计算，则，选额定通态平均电流为 50A 的晶闸管。 （3）计算变压器二次电流有效值 ： （4）计算整流变压器二次容量: . 三三 分析题分析题（共（共 3030 分）分） 1 1 电压型逆变中反馈二极管的作用是什么？试分析为什么电流型逆变中没有反电压型逆变中反馈二极管的作用是什么？试分析为什么电流型逆变中没有反馈二极管？馈二极管？（1515 分）分） 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

15、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。 在电流型逆变电路中，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 2 晶闸管和晶闸管和 GTOGTO 有相同的有相同的 PNPNPNPN 结构，但是却是两种不同类型的器件，试分析结构，但是却是两种不同类型的器件，试分析他们在关断能力上为什么不同？他们在关断能力上为什么不同？ （1515 分）分） 答：GTO 和普通晶闸管同为 PNPN 结构，由 P1N1P2 和 N1P2N2 构成两个晶体管V1、V2,分别具有共基极电流增益 和 ，由普通晶闸管的分析可得， + =1 是器件临界导通的条件。 + 1，两个等效晶体管过饱和而导通； + 1，不能维持饱和导通而关断。 GTO 之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为 GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同： 1) GTO 在设计时 较大，这样晶体管 V2 控制灵敏，易于 GTO 关断； 2) GTO 导通时的 + 更接近于 1，普通晶闸管 + 1.15，而 GTO 则为 + 1.