电力电子技术试题A答案

西安建筑科技大学华清学院考试试卷（共 6 页）（A）        考试时间：2009年 11月10日  评  卷  人  填  写 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 阅卷人 分数                                                   （全日制）班级：        姓名：        考试科目  电力电子技术  学号：        一、简答题（共20分） 1、维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ （4分） 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2、什么是逆变失败？如何防止逆变失败？（8分） 答：逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。 防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角β等。 3、单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，的晶闸管移相范围分别是多少？（8分） 答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 180，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90。 三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 120，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90。 二、简述降压斩波电路工作原理，并画出电路原理图。（10分） 答：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，uo＝E。然后使V关断一段时间toff，此时电感L通过二极管VD向R和M供电，uo＝0。 一个周期内的平均电压Uo＝ 。输出电压小于电源电压，起到降压的作用。 其原理图为： 三、 同步信号为锯齿波触发电路如图所示：（说明：该题有两种以上选择时，可任选一种）（12分） 说明：1、改变锯齿波斜率应改变 RP2 。 2、改变脉冲宽度应改变 R11 C3 。 3、控制端为Uco,当调整初始相位角时，应改变 Up 。 4、改变锯齿波宽度应改变 R1 C1 。     1 2 西安建筑科技大学华清学院考试试卷（共 6页）(A)  班级：        姓名：                考试科目：  电力电子技术                        学号：        四、（12分）单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求： ①作出ud、id、和i2的波形； ②求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2； ③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解：①ud、id、和i2的波形如下图： ②输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2分别为 Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97（V） Id＝Ud /R＝77.97/2＝38.99（A） I2＝Id ＝38.99（A） ③晶闸管承受的最大反向电压为： U2＝100 ＝141.4（V） 考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为： UN＝（2~3）×141.4＝283~424（V） 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 流过晶闸管的电流有效值为： IVT＝Id∕ ＝27.57（A） 晶闸管的额定电流为： IN＝（1.5~2）×27.57∕1.57＝26~35（A） 五、（12分）三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当α=60时，要求： 1 画出ud、id和iVT1的波形； 2 计算Ud、Id、IdT和IVT。 解：①ud、id和iVT1的波形如下图： ②Ud、Id、IdT和IVT分别如下 Ud＝1.17U2cosα＝1.17×100×cos60°＝58.5（V） Id＝Ud∕R＝58.5∕5＝11.7（A） IdVT＝Id∕3＝11.7∕3＝3.9（A） IVT＝Id∕ ＝6.755（A）     3                                                                                            4 西安建筑科技大学华清学院考试试卷（共6页）(A) 班级：        姓名：                考试科目： 电力电子技术                    学号：        六、（12分）三相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，U2=220V，LB=1mH，当EM=-400V，β=60时求Ud、Id与γ?的值，此时送回电网的有功功率是多少？ 解：由题意可列出如下3个等式： Ud＝2.34U2cos(π-β)－ΔUd ΔUd＝3XBId∕π Id＝（Ud－EM）∕R 三式联立求解，得 Ud＝[2.34πU2R cos(π-β)＋3XBEM]∕(πR＋3XB)＝－290.3（V） Id＝109.7（A） 由下式可计算换流重叠角： － ＝2XBId∕ U2＝0.1279 ＝-0.6279 γ＝128.90－120＝8.90 送回电网的有功功率为 P= =400×109.7-109.72×109.7×1=31.85(W) 七、（12分）一调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看作电阻负载，在α=0时输出功率为最大值，试求功率为最大输出功率的80%，50%时的开通角α。 解：α=0时的输出电压最大，为 此时负载电流最大，为 因此最大输出功率为 输出功率为最大输出功率的80%时，有： 此时， 又由 解得 α=60.54° 同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有： 又由 α=90°     5                                                                                         6