電力電子技術(shù)簡(jiǎn)答題及答案

1?晶閘管導(dǎo)通和關(guān)斷條件是什么？

當(dāng)晶閘管上加有正向電壓的同時(shí)，在門(mén)極施加適當(dāng)?shù)挠|發(fā)電壓，晶閘管就正向?qū)?；?dāng)晶閘管的陽(yáng)極電流小于維持電流時(shí)，就關(guān)斷，只要讓晶閘管兩端的陽(yáng)極電壓減小到零或讓其反向，就可以讓晶閘管關(guān)斷。

2、有源逆變實(shí)現(xiàn)的條件是什么？

①直流側(cè)要有電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓；②要求晶閘管的控制角α>π/2，使Uβ為負(fù)值；③主回路中不能有二極管存在。

3、什么是逆變失敗，造成逆變失敗的原因有哪些？如何防止逆變失敗?

答：1逆變運(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內(nèi)阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。2逆變失敗的原因3防止逆變失敗的方法有：采用精確可靠的觸發(fā)電路，使用性能良好的晶閘管，保證交流電源的質(zhì)量，留出充足的換向裕量角β等。

4、電壓型逆變器與電流型逆變器各有什么樣的特點(diǎn)？

答：按照逆變電路直流測(cè)電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的稱為逆變電路稱為電壓型逆變電路，直流側(cè)是電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路

電壓型逆變電路的主要特點(diǎn)是：

①直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。直流側(cè)電壓基本無(wú)脈動(dòng)，直流

回路呈現(xiàn)低阻抗。

②由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)

關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。

③當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。為

了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。

電流型逆變電路的主要特點(diǎn)是：

①直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)高阻

抗。

②電路中開(kāi)關(guān)器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此交流側(cè)輸出電流為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。而交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。

③當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電感起緩沖無(wú)功能量的作用。因?yàn)榉答仧o(wú)功能量時(shí)直流電流并不反向，因此不必像電壓型逆變電路那樣要給開(kāi)關(guān)器件反并聯(lián)二極管。

5、換流方式有哪幾種？分別用于什么器件？

答：換流方式有

種：

器件換流：利用全控器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。全控型器件采用此換流方式。

電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)提供換流電壓，只要把負(fù)的電網(wǎng)電壓加在欲換流的器件上即可。

負(fù)載換流：由負(fù)載提供換流電壓，當(dāng)負(fù)載為電容性負(fù)載即負(fù)載電流超前于負(fù)載電壓時(shí)。

強(qiáng)迫換流：設(shè)置附加換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反向電壓換流稱為強(qiáng)迫換流。

7、單相全波與單相全控橋從直流輸出端或從交流輸入端看均是基本一致的，兩者的區(qū)別？

答：1單相全波可控整流電路中變壓器是二次側(cè)繞組帶中心抽頭，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。繞組集體惡心對(duì)銅鐵等材料的消耗比單相全控橋多2單相全波可控整流電路中只用兩個(gè)晶閘管，比單相全控橋可控整流電路少兩個(gè)，相應(yīng)地，晶閘管的門(mén)機(jī)驅(qū)動(dòng)也少兩個(gè)。3單項(xiàng)全波整流電路中，導(dǎo)電回路只含一個(gè)晶閘管，比單相橋少一個(gè)，因而管壓降也少一個(gè)

8、橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當(dāng)負(fù)載分別為電阻負(fù)載。

答：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐?，?dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是

0

~

180°，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是

0

~

90°。

三相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是

0

~

120°，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是

0

~

90°。

10、交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別？二者各運(yùn)用于什么樣的負(fù)載？

答：交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路的電路形式完全相同，二者的區(qū)別在于控制方式不同。

交流調(diào)壓電路是在交流電源的每個(gè)周期對(duì)輸出電壓波形進(jìn)行控制。而交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)周波，再斷開(kāi)幾個(gè)周波，通過(guò)改變接通周波數(shù)與斷開(kāi)周波數(shù)的比值來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。

交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制（如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光控制）及異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)，也用于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。在供用電系統(tǒng)中，還常用于對(duì)無(wú)功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。此外，在高電壓小電流或低電壓大電流直流電源中，也常采用交流調(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。如采用晶閘管相控整流電路，高電壓小電流可控直流電源就需要很多晶閘管串聯(lián)；同樣，低電壓大電流直流電源需要很多晶閘管并聯(lián)。這都是十分不合理的。采用交流調(diào)壓電路在變壓器一次側(cè)調(diào)壓，其電壓電流值都不太大也不太小，在變壓器二次側(cè)只要用二極管整流就可以了。這樣的電路體積小、成本低、易于設(shè)計(jì)制造。

交流調(diào)功電路常用于電爐溫度這樣時(shí)間常數(shù)很大的控制對(duì)象。由于控制對(duì)象的時(shí)間常數(shù)大，沒(méi)有必要對(duì)交流電源的每個(gè)周期進(jìn)行頻繁控制。

9、畫(huà)出降壓斬波電路原理圖并簡(jiǎn)述降壓斬波電路工作原理。

答：降壓斬波器的原理是：在一個(gè)控制周期中，讓

V

導(dǎo)通一段時(shí)間

ton，由電源

E

向

L、R、M

供電，在此期間，uo＝E。然后使

V

關(guān)斷一段時(shí)間

toff，此時(shí)電感

L

通過(guò)二極管

VD

向

R和

M

供電，uo＝0。一個(gè)周期內(nèi)的平均電壓

Uo＝ton/(ton

++t

off)

E

。輸出電壓小于電源電壓，起到降壓的作用

11、單極性和雙極性PWM調(diào)制有什么區(qū)別？三相橋式PWM型逆變電路中，輸出相電壓（輸出端相對(duì)于直流電源中點(diǎn)的電壓）和線電壓SPWM波形各有幾種電平？

答：三角波載波在信號(hào)波正半周期或負(fù)半周期里只有單一的極性，所得的PWM

波形在半個(gè)周期中也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱為單極性

PWM

控制方式。

三角波載波始終是有正有負(fù)為雙極性的，所得的PWM

波形在半個(gè)周期中有正、有負(fù)，則稱之為雙極性

PWM

控制方式

三相橋式

PWM

型逆變電路中，輸出相電壓有兩種電平：0.5Ud

和-0.5

Ud。輸出線電壓有三種電平

Ud、0、-

Ud。

12、三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓含有哪些諧波？幅值最大的為那一次？

答：三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有

6k（k＝1、2、3……）次的諧波，其中幅值最大的是

次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有

6k±1(k=1、2、3……)次的諧波，其中主要的是5、7

次諧波。

13、試分析為何正激電路在開(kāi)關(guān)S關(guān)斷到下一次開(kāi)通的一段時(shí)間內(nèi)必須使勵(lì)磁電流降回零？

答：否則下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，勵(lì)磁電流將在本周期結(jié)束時(shí)的剩余值基礎(chǔ)上繼續(xù)增加，并在以后的開(kāi)關(guān)周期中依次累積起來(lái)，越來(lái)越大，從而導(dǎo)致變壓器勵(lì)磁電感飽和，勵(lì)磁電感飽和后，勵(lì)磁電流會(huì)更加迅速的增長(zhǎng)，最終會(huì)毀壞電路中的開(kāi)關(guān)元件。

14、多相多重?cái)夭娐酚泻蝺?yōu)點(diǎn)？

多相多重?cái)夭娐芬蛟陔娫磁c負(fù)載間接入了多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的基本斬波電路，使得輸入電源電流和輸出負(fù)載電流的脈動(dòng)次數(shù)增加、脈動(dòng)幅度減小，對(duì)輸入和輸出電流濾波更容易，濾波電感減小。此外，多相多重?cái)夭娐愤€具有備用功能，各斬波單元之間互為備用，總體可靠性提高。

15、交交變頻電路的最高輸出頻率是多少？制約輸出頻率提高的因素是什么？

一般來(lái)講，構(gòu)成交交變頻電路的兩組變流電路的脈波數(shù)越多，最高輸出頻率就越高。當(dāng)交交變頻電路中采用常用的6

脈波三相橋式整流電路時(shí)，最高輸出頻率不應(yīng)高于電網(wǎng)頻率的1/3~1/2。當(dāng)電網(wǎng)頻率為

50Hz

時(shí)，交交變頻電路輸出的上限頻率為

20Hz

左右。當(dāng)輸出頻率增高時(shí)，輸出電壓一周期所包含的電網(wǎng)電壓段數(shù)減少，波形畸變嚴(yán)重，電壓波形畸變和由此引起的電流波形畸變以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是限制輸出頻率提高的主要因素。

17、電力電子裝置產(chǎn)生的諧波對(duì)公用電網(wǎng)會(huì)造成危害，主要包括哪些方面？

1）諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低發(fā)電，輸電及用電設(shè)備的效率，大量的三次諧波流過(guò)中型線會(huì)使線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。

2）諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作，使電機(jī)發(fā)生機(jī)械振動(dòng)，噪聲和過(guò)熱，使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱，使電容器，電纜等設(shè)備過(guò)熱，使絕緣老化，壽命縮短以致?lián)p壞。

3）諧波會(huì)引起電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，使上述危害增大，甚至引起事故。

4）諧波會(huì)導(dǎo)致繼電器保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確。

5）諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量，重者導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作。

18、試比較雙反星形可控整流電路和三相橋式整流可控電路的異同點(diǎn)。

帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有以下異同點(diǎn)：

①三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需要用平衡電抗器；

②當(dāng)變壓器二次電壓有效值

U2

相等時(shí)，雙反星形電路的整流電壓平均值

Ud

是三相橋式電路的1/2，而整流電流平均值

Id

是三相橋式電路的2

倍。

③在兩種電路中，晶閘管的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系是一樣的，整流電壓

ud

和整流電流

id的波形形狀一樣。

19、逆變電路多重化的目的是什么，串聯(lián)多重和并聯(lián)多重各用于什么場(chǎng)合？

逆變電路多重化的目的之一是使總體上裝置的功率等級(jí)提高，二是可以改善輸出電壓的波形。因?yàn)闊o(wú)論是電壓型逆變電路輸出的矩形電壓波，還是電流型逆變電路輸出的矩形電流波，都含有較多諧波，對(duì)負(fù)載有不利影響，采用多重逆變電路，可以把幾個(gè)矩形波組合起來(lái)獲得接近正弦波的波形。逆變電路多重化就是把若干個(gè)逆變電路的輸出按一定的相位差組合起來(lái)，使它們所含的某些主要諧波分量相互抵消，就可以得到較為接近正弦波的波形。組合方式有串聯(lián)多重和并聯(lián)多重兩種方式。串聯(lián)多重是把幾個(gè)逆變電路的輸出串聯(lián)起來(lái)，并聯(lián)多重是把幾個(gè)逆變電路的輸出并聯(lián)起來(lái)。

串聯(lián)多重逆變電路多用于電壓型逆變電路的多重化。

并聯(lián)多重逆變電路多用于電流型逆變電路得多重化。

20、交交變頻電路的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？應(yīng)用在哪些場(chǎng)合？

交交變頻電路的主要特點(diǎn)是：只用一次變流，效率較高；可方便實(shí)現(xiàn)四象限工作；低頻輸出時(shí)的特性接近正弦波。

主要不足是：接線復(fù)雜，如采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用

只晶閘管；受電網(wǎng)頻率和變流電路脈波數(shù)的限制，輸出頻率較低；輸出功率因數(shù)較低；輸入電流諧波含量大，頻譜復(fù)雜。

主要用途：500

千瓦或

1000

千瓦以下的大功率、低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路，如軋機(jī)主傳動(dòng)裝置、鼓風(fēng)機(jī)、球磨機(jī)等場(chǎng)合。

24、變壓器漏感對(duì)整流電路有哪些影響？

1）出現(xiàn)換相重疊角γ，整流輸出電壓平均值Ud降低2）整流電路的工作狀態(tài)增多

3）晶閘管的di/dt減少，有利于晶閘管的安全開(kāi)通。有時(shí)人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的di/dt。

4）換相時(shí)晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的du/dt，可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加吸收電路。

25?單相橋式半控整流電路什么情況下會(huì)發(fā)生失控，如何避免？

當(dāng)α突然增至180度或觸發(fā)脈沖丟失時(shí)，會(huì)發(fā)生一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通的情況，這使ud成為正弦半波，即半周期ud為正弦，另外半周期為ud為零，其平均值保持恒定，相當(dāng)于單相半波不可控整流電路時(shí)的波形，稱為失控。

在實(shí)際應(yīng)用中，加入續(xù)流二極管VDr，續(xù)流過(guò)程由VDr完成，在續(xù)流階段晶閘管關(guān)斷，這就避免了某一晶閘管持續(xù)導(dǎo)通從而導(dǎo)致失控現(xiàn)象

26?GTO與普通晶閘管的不同之處為？GTO能夠自行關(guān)斷，而普通晶閘管不能

27?電力二極管由零偏置轉(zhuǎn)換為正偏置時(shí)，出現(xiàn)過(guò)壓的原因是什么？

1）電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)起作用時(shí)所需的大量少子需要一定的時(shí)間來(lái)存儲(chǔ)，在達(dá)到穩(wěn)態(tài)導(dǎo)通之前管壓降較大。

2）正向電流的上升會(huì)因器件自身的的電感而產(chǎn)生較大壓降。電流上升率越大，Ufp越高，當(dāng)電力二極管由反向偏執(zhí)轉(zhuǎn)換為正向偏執(zhí)時(shí)，除上述時(shí)間外，勢(shì)壘電容電荷的調(diào)整也需要更多時(shí)間來(lái)完成28?晶閘管的過(guò)電流保護(hù)常用哪幾種保護(hù)方式？其中哪一種保護(hù)通常是用來(lái)作為“最后一道保護(hù)”用？

答：晶閘管的過(guò)電流保護(hù)常用快速熔斷器保護(hù)；過(guò)電流繼電器保護(hù)；限流與脈沖移相保護(hù)和直流快速開(kāi)關(guān)過(guò)電流保護(hù)等措施進(jìn)行。其中快速熔斷器過(guò)電流保護(hù)通常是用來(lái)作為“最后一道保護(hù)”用的。

29?對(duì)晶閘管的觸發(fā)電路有哪些要求？

答：為了讓晶閘管變流器準(zhǔn)確無(wú)誤地工作要求觸發(fā)電路送出的觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠大的電壓和功率；門(mén)極正向偏壓愈小愈好；觸發(fā)脈沖的前沿要陡、寬度應(yīng)滿足要求；要能滿足主電路移相范圍的要求；觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽(yáng)極電壓取得同步。

30?正確使用晶閘管應(yīng)該注意哪些事項(xiàng)？

答：由于晶閘管的過(guò)電流、過(guò)電壓承受能力比一般電機(jī)電器產(chǎn)品要小的多，使用中除了要采取必要的過(guò)電流、過(guò)電壓等保護(hù)措施外，在選擇晶閘管額定電壓、電流時(shí)還應(yīng)留有足夠的安全余量。另外，使用中的晶閘管時(shí)還應(yīng)嚴(yán)格遵守規(guī)定要求。此外，還要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，如清除灰塵、擰緊接觸螺釘?shù)取?yán)禁用兆歐表檢查晶閘管的絕緣情況。

31?晶閘管整流電路中的脈沖變壓器有什么作用？

答：在晶閘管的觸發(fā)電路采用脈沖變壓器輸出，可降低脈沖電壓，增大輸出的觸發(fā)電流，還可以使觸發(fā)電路與主電路在電氣上隔離，既安全又可防止干擾，而且還可以通過(guò)脈沖變壓器多個(gè)二次繞組進(jìn)行脈沖分配，達(dá)到同時(shí)觸發(fā)多個(gè)晶閘管的目地。

32?一般在電路中采用哪些措施來(lái)防止晶閘管產(chǎn)生誤觸發(fā)？

答：為了防止晶閘管誤導(dǎo)通，①晶閘管門(mén)極回路的導(dǎo)線應(yīng)采用金屬屏蔽線，而且金屬屏蔽層應(yīng)接“地”；②控制電路的走線應(yīng)遠(yuǎn)離主電路，同時(shí)盡可能避開(kāi)會(huì)產(chǎn)生干擾的器件；③觸發(fā)電路的電源應(yīng)采用靜電屏蔽變壓器。同步變壓器也應(yīng)采用有靜電屏蔽的，必要時(shí)在同步電壓輸入端加阻容濾波移相環(huán)節(jié)，以消除電網(wǎng)高頻干擾；④應(yīng)選用觸發(fā)電流稍大的晶閘管；⑤在晶閘管的門(mén)極與陰極之間并接0.01μF～0.1μF的小電容，可以有效地吸收高頻干擾；⑥采用觸發(fā)電流大的晶閘管。；