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1、学号姓名、是非判断题。下面叙述正确的打V,错误的打x得分评卷人3晶闸管的维持电流大于其擎住电流电气与电子工程学院必修课程电力电子学考试试卷（闭卷）（使用专业：电气工程及其自动化、水利电力工程，03级）题号-一-二二三四五六七八分数14128820181010得分（每次判断2分，共14分）1 电力电子技术是由电力技术、电子技术和控制技术交叉形成的新兴学科。(V)2 如果手册上给出某电力二极管的额定电流为100A,A. 它可流过任意波形的有效值为150A的电流而不过热；（V）它可流过幅值为314A的全波正弦电流而不过热；（X）第#页共9页第#页共9页4如果一个用电设备从电网取用的交流电流的过零点与
2、电网电压的过零点完全 一样，则这个设备用电的功率因数为 1。（X）(V)5. 采用SPW控制的逆变器，如果提高载波频率，理想情况下输出基波电压不会 发生变化得分评卷人(V)6. 晶闸管型单相交流调压电路的a角从0180度变化时，输出电压随之从最 大值变为零。二、（12分）填空题，每空0.5分。1 常用的电力电子开关器件有电力二极管、晶闸管（GTR）电力三极管、GTO MOSFETIGBT等几种。2. MOSFE易于并联运行是因为它的导通电阻具有正温度系数特性。3两象限直流/直流变换电路可看成是由BUCI电路和BOOS电路组合而成。4实际的电力电子变换器除电力电子开关主电路外，还包括半导体电力开
3、关管 器件的驱动器、过流过压保护系统、缓冲器、电感（电抗）和变压器、滤波器、_ 散热系统、控制系统等辅助元件和系统。5处于断态的全控型电力电子开关器件，施加驱动信号后要经历开关延时时期（驱动延时时期）、开通电流上升时期、开通电压下降时期等几个时期才能 进入通态；处于通态的全控型电力电子开关器件，撤除驱动信号后要经历电荷 储存时期、关断电压上升时期、关断电流下降时期等几个时期才能进入断态。6 常用的带隔离变压器的单端直流/直流变换器主要有单端正励电流变换器和 单端反励直流变换器。、（8分）简述SPW的基本原理得分评卷人解答：SPW的基本原理是冲量等效原理，窄脉冲电压作用于LC电路，只要它们的冲量
4、相等，即电压对时间的积分相等，它们所产生的电流效应就是相同的。得分评卷人通过由正弦参考波（调制波）与三角波（载波）的比较产生开关驱动信号， 电路产生的电压V。与正弦参考波的频率、波形、相位相同，幅值也成正比，即通 过调节调制波的频率、相位、幅值，只能改变 SPW后输出电压的频率、相位和 幅值。四、（8分）简述电力电子电路实现软开关的意义和基本思路解答：如果开关器件在开通过程中其端电压很小，在关断过程中其电压也很小， 则这种开关过程的功耗也不大，称之为软开关。软开关技术能够实现电力电子变换器高频化， 能使其体积更小，重量更轻, 输入输出波形更容易滤波，减小开关损耗。基本思路：在电力电子电路中采取
5、一些措施，如改变电路结构和控制策略，使开关器 件撤除其驱动信号，使等效电阻从无限大降到零的开通过程之前其端电压为零， 即零电压开通；使开关器件撤除其驱动信号，其等效电阻从零增大到无限大的关 断过程之前电流已经降为零，即零电流关断。得分评卷人五、（20分）图所示的三相桥相控整流电路中，负载电感L足 够大以至输出直流电流Id的脉动可以忽略不计。1）画出a =60时输出电压VD和a相电流ia的波形；2）推导不考虑换向压降时输出电压平均值与 a的关系；3）分析换向压降与那些因素有关；4）指出输入交流电流和输出直流电压中主要有哪些低频谐波分量第#页共9页解答:VdLRI DVUT1第#页共9页第#页共9
6、页(1)：(2):设相电压有效值为Vs,则线电压Vab可表示为：Vab6VS sin( wt 300)JUaUbTUcRUaUbUc4RSST0UVWUVW第#页共9页第#页共9页一个周期内有6个脉波，故:第#页共9页第#页共9页6V02兀3J V6VS sin( wtji .-4a6300)dwt - 36Vji-fix0 2S【-cos(wt 30 ) |-636Vs COS :31第#页共9页（3）：由Vs =3WLS I。可知换相压降与交流频率f、交流输入电感Ls及输入直冗流I d有关。（4）：输入交流电流中含有6k +1 （k =1,2.）次谐波，其最低次谐波为 5次，输得分评卷人i
7、L连出直流电压每周期有一个脉波，故其最低次波为6次。六、（18分）下图为一种DC-DC变换电路。1）说明该电路的功能及工作原理。2）若电路中开关管T的占空比为D,试推导在电感电流 续工况下，该电路的变压比M ；3）输入电压150伏，D=0.5时，图中IGBT和二极管T、D这两种开关器件承受的最咼电压为多少？VoioR工作原理：开关管开通时，Vs对电感L进行充电，当开关管截止时，电感 L的电流下降产生反向电动势El，该电动势与电 源电压Vs加到负载，从而使负载获得高于电源电压的电压，实现了升压变换（2）:开关管T导通时：电感电流增量：“VS山S DTsL开关管T截止时：电感电流减量：、i_ 0
8、S（1 _ d）TsL稳定工作时，有=、i_，故:VSdts =4(1_D)Ts=M 上二LLVs D1i(3):当输入电压vs=150时，输出电压：V0 =vs =X 150 =300 V1 - D1-0.5分析易知：T截止时，T两端电压即Vo。故IGBT承受的最高电压为300V,当T导通时，二极管D的电压即V。，故二极管承受的最高电压为 300V。得分评卷人七、(10分)某电源设备厂原来生产的单相 220伏交流输入、 48伏直流输出电源采用的电路方案是：先用工频输入变压器降 低交流电压，再用相控整流电路得到稳定的直流输出电压。这 种电源因体积重量大、用电功率因数低等问题的存在，在市场上竞争
9、力逐步下降。请给出一种体积小、用电功率因数高的新电路方案替代原有电路， 并说明该电路 方案的基本原理。解答：设计电路示意图:C2L2采用高频PWM8流 高频PWM逆变 不控整流原理：第一级采用高频PWM6流，经过高频PWM可使电路的功率因数接近1,第二级高频PWM逆变，一方面可实现对输出电压的控制；另一方面高频化也使得高 频变压器及输出滤波L2,L3的体积和重量大大减小，经不控整流后，只要很小的 电感，电容即可得到纹波系数很小的直流电压八、（10分）某工厂的设备用电时功率因数过低， 请为该工厂 做出两个方案，在不改变原用电设备的情况下，通过增加适 当的电力电子电路解决该问题，并对这两种方案进行简要说 明。得分评卷人解答：方案1：说明：可在工厂负载端并联电容投切补偿控制器，相控电感补偿器及L，C谐振 电路LC 谐振电路可以滤去谐波；而投切电容很相控电感的共同作用可使工厂根据负载的实际情况，灵活、连续的补偿工厂负载无功电流，提高工厂设备用电 时的功率因数。万案2：电网工厂负载V2Vi说明：开关型并联PW无功功率补偿控制器在工厂负载的引入断并联该补偿控制 器，通过对六个开关管实时的PWMI制，根据工厂负载的具体情况，进行无功功 率补偿。能有效的提高工厂用电的功率因数。第#页共9页第9 页共9 页
