第一篇：電力電子簡答題

什么是電力電子技術？答：用于電力領域的電子技術，即應用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術。電力變換通常包括那幾類？答：電力變換通常分為四大類，即交流變直流（整流）、直流變交流（逆變）、直流變直流（直流斬波）和交流變交流。其中交流變交流可以是電壓或電力的變換，叫交流電力控制，也可以是和相數的變換。什么是電力電子器件？答：電力電子器件是指直接應用于承擔電能的變換或控制任務的主電路中，實現電能的變換或控制的電子器件。目前，電力電子器件一般專指電力半導體器件。電力電子器件如何分類？答：按照電力電子器件被控制信號所控制的程度，可分為以下三類：不可控器件、半控型器件和全控型器件（又叫自關斷器件）。根據器件內部電子和空穴兩種載流子參與導電的情況，電力電子器件又可分為：單極型器件、雙極型器件和混合型器件。按照控制信號的不同，還可將電力電子器件分為電流驅動型和電壓驅動型，后者又叫場控器件或場效應器件。什么是晶閘管？它主要有哪些應用？答：晶閘管是硅晶體閘流管的簡稱，它包括普通晶閘管和雙向、可關斷、逆導、快速等晶閘管。普通型晶閘管（Thyristor）曾稱為可控硅整流器，常用SCR（Silicon Controlled Rectifier）表示。在實際應用中，如果沒有特殊說明，皆指普通晶閘管而言。晶閘管主要用來組成整流、逆變、斬波、交流調壓、變頻等變流裝置和交流開關以及家用電器實用電路等。晶閘管是如何導通的？答：在晶閘管陽極——陰極之間加正向電壓，門極也加正向電壓，產生足夠的門極電流Ig，則晶閘管導通，其導通過程叫觸發。晶閘管參數主要有哪些？答：晶閘管參數都和結溫有關，主要的參數有：（1）電壓定額。1）斷態重復峰值電壓UDRM。指允許重復加在晶閘管陽極—陰極間的正向峰值電壓，規定它的數值為斷態不重復峰值電壓，規定它的數值為斷態不重復峰值電壓UDRM的90%。2）反向重復峰值電壓URRM。指允許重復加在晶閘管陽極—陰極間的反向峰值電壓，規定其值為反向不重復峰值電壓URSM的90%。3）額定電壓UTN。通常取實測的UDRM、URRM中較小值，按國家規定的標準電壓等級就低取整數，即為晶閘管的額定電壓。（2）電流定額。通態平均電流IT（AV）。晶閘管在環境溫度40℃和規定的冷卻條件下，結溫不超過額定結溫時，所允許通過的最大工頻正弦半波（不小于1700）。晶閘管為什么在夏天比冬天容易出故障？答：晶閘管在正常工作時所允許的最高結溫叫額定結溫，在此溫度下，一切有關的額定值和特性都得到保證。夏天時，環境溫度和冷卻介質的溫度都較高，使晶閘管的冷卻條件變差，導致晶閘管結溫過高而損壞。另外，晶閘管結溫上升，使所需要的門極觸發電壓UGT、門極觸發電流IGT降低，晶閘管在外來干擾下容易造成誤觸發。總之，結溫上升，使晶閘管的參數發生變化，性能變差，容易出現故障。晶閘為什么管在夏天工作正常，而到了冬天就不可靠了？答：冬天的環境溫度和冷卻介質的溫度都較低，因而晶閘管的結溫較夏天低，導致門極觸發電壓UGT、門極觸發電流IGT偏高，使原來的觸發電路發出的觸發信號不能使晶閘管導通。晶閘管在使用時門極常加上負電壓，有何利弊？答：晶閘管門極加負電壓的好處是避免干擾造成的誤觸發，但負電壓最大值不能超過5V；不利方面是門極損耗增加，且降低晶閘管的觸發靈敏度。為什么有觸發脈沖時晶閘管導通，脈沖消失后則又關斷？答：晶閘管的陽極—陰極間加正向電壓，門極上有正向觸發脈沖時，晶閘管被觸發導通。此后陽極電流逐漸上

升到擎住電流IL值時，去掉觸發脈沖，則管子繼續導通，直到電流升到負載電流后，進入正常正常工作狀態。如果陽極電流還沒有升到擎住電流值就去掉門極脈沖，則晶閘管就不能繼續導通而關斷。晶閘管的陽極—陰極間加正向正常電壓，門極加上正向觸發脈沖后晶閘管為什么也不導通？答：其主要原因如下：a)觸發電路功率不足。B)脈沖變壓器極性接反。C)負載斷開。D)門極—陰極間并聯的保護二極管短路。E)晶閘管損壞。晶閘管的陽極—陰極間加正向正常電壓，為什么不加觸發脈沖晶閘管也導通？答：主要原因是：（1）晶閘管本身觸發電壓低，門極引線受干擾，引起誤觸發。（2）環境溫度和冷卻介質的溫度偏高，使晶閘管結溫偏高，導致晶閘管觸發電壓降低，在干擾信號下造成誤觸發。（3）晶閘管額定電壓偏低，使晶閘管在電源電壓作用下“硬開通”。（4）晶閘管的斷態電壓臨界上升率du/dt偏低或晶閘管側阻容吸收回路斷路。晶閘管在工作時引起其過熱的因素有哪些？答：主要因素如下：(1)晶閘管過載。(2)通態平均電壓，即管壓降偏大。(3)門極觸發功率偏高。(4)晶閘管與散熱器接觸不良。(5)環境溫度和冷卻介質溫度偏高。(6)冷卻介質流速過低。門極可關斷晶閘管主要參數有哪些？答：GTO的主要參數如下：（1）最大可關斷陽極電流IATO。它也是標稱GTO額定電流的參數。（2）電流關斷增益?off。定義為?off?IATOIGM 式中 IGM——門極負脈沖電流最大值。（3）擎住電流IL。在門極信號作用下，GTO從斷態轉為通態，陽極電流開始上升，當切除門極信號時，若管子處于臨界導通狀態，此時所對應的陽極電流就被定義為擎住電流。絕緣柵雙極晶體管有哪些主要參數？答：絕緣柵雙極晶體管主要參數有：（1）最大集—射極電壓UCES。它是由IGBT內部PNP晶體管所能承受的擊穿電壓所決定的。（2）最大集電極電流。包括額定直流電流IC和1ms脈沖最大電流ICP。（3）最大集電極功耗PCM。指在正常工作溫度下，允許的最大耗散功率。IGBT在實際應用中應采取哪些保護措施？答：IGBT在實際應用中常用的保護措施如下：（1）過流保護。通過檢測出的過電流信號切斷門極信號，使IGBT關斷。（2）過壓保護。設置吸收電路可抑制過電壓并限制電壓上升率du/dt。（3）過熱保護。利用溫度傳感器檢測出IGBT的壺溫，當超過允許值時令主回路跳閘。緩沖電路有什么作用？答：緩沖電路也叫吸收電路，在電力電子器件應用技術中起著重要的作用。開通緩沖電路可以抑制器件開通時的電流沖和di/dt,減少器件的開通損耗；而關斷緩沖電路用于吸收器件的關斷過電壓和換相過電壓，抑制du/dt,減小關斷損耗；上述兩種緩沖電路結合在一起則稱之為復合緩沖電路，兼有二者的功能。可控整流電路如何分類？答：有單相和多相等型式，常用的控整流電路為：(1)單相。主要包括：1）單相半波；2）單相全波（又叫雙半波）；3）單相橋式（又分單相全控橋和單相半控橋兩種型式）。（2）三相。主要包括：1）三相半波（又叫三相零式）；2）三相橋式（又分三相全控橋和三相半控橋兩種型式）；3）帶平衡電抗器的雙反星形。可控整流電路有哪些應用？答：可控整流電路可以把交流電壓變換成固定或可調的直流電壓，凡是需要此類直流電源的地方，都能使用可控整流電路。例如，軋機、龍門刨床、龍門銑床、平面磨床、臥式鏜床、造紙和印染機械等可逆或不可逆的直流電動機拖動、蓄電池充電、直流弧焊、電解

和電鍍等。什么是觸發延遲角？答：在可控整流電路中，可控元件從開始承受正向陽極電壓起到施加觸發脈沖時止，其間的電角度叫觸發延遲角，用?表示，簡稱觸發角，也叫控制角或移相角。什么是導通角？答：主電路中可控元件在一個周期內導通的電角度，用?表示。什么是同步？答：觸發信號和電源電壓在頻率和相位上相互協調的關系叫同步。單相可控整形電路有哪些優缺點？答：單相可控整流電路線路簡單、價格便宜，制造、調試、維修都比較容易。但其輸出的直流電壓脈動系數較大，若想改善波形，就需加入電感量較大的平波電抗器，因而增加了設備的復雜性和造價；又因為其接在電網的一相上，當容量較大時，易使三相電網不平衡，造成電力公害，影響供電質量。因此，單相可控整流電路只用在較小容量的地方，一旦功率超過4kW或要求電壓脈動系數小的地方都采用三相可控整流電路。在實際電路中為什么要用晶閘管串聯？答：單個晶閘管的額定電壓是有一定限度的，當實際電路要求晶閘管承受的電壓值大于單個晶閘管的額定電壓時，可以用兩個以上的同型號的晶閘管串聯使用。在實際電路中為什么要用晶閘管并聯，晶閘管并聯時應采用哪些措施？答：單個晶閘管的額定電流是有一定限度的，當實際電路要求晶閘管通過的電流值大于單個晶閘管的額定電流時，可以用兩個以上同型號的晶閘管并聯使用。由于各晶閘管的正向特性不可能一樣，將使晶閘管在導通狀態和導通過程中電流分配不均，使通過電流小的管子不能充分利用，而通過電流大的管子可能燒壞，因此要采取以下措施：(1)盡量選用正向特性一致的管子并聯。(2)采取均流措施。(3)采用強觸發。(4)降低電流額定10%使用。晶閘管整流電路為什么要用整流變壓器，三相整流變壓器為什么都用D，y聯結？答：一般情況下，晶閘管整流電路要求的交流供電電壓與電網電壓不一致，因此需配用適合變壓器，以使電壓匹配；另外，為了減少電網與晶閘管整流電路之間的相互干擾，要求兩者隔離。基于上述兩種理由，要用整流變壓器。由于晶閘管整流電路輸出電壓中除直流分量外，還含有一系列高次諧波，三相整流變壓器的一次側采用三角形聯結，可使幅值較大的三次諧波流通，有利于電網波形的改善；二次側接成星形聯結是為了得到中性線，特別是三相半波整流電路，必須要有中性線。三相半控橋與三相全控整流電路相比有哪些特點？答：三相半控橋用三只晶閘管，不需要雙窄脈沖或大于60?的寬脈沖，因而觸發電路簡單、經濟、調整方便。三相半控橋只能做可控整流，不能工作于逆變狀態，因而只應用于中等容量的整流裝置或不可逆的直流電動機傳動系統中。實際應用中，還需在輸出端并接續流二極管，否則在大電感負載時，一旦脈沖突然丟失，則會產生失控。三相半控橋電路，控制靈敏度低，動態響應差。調試晶閘管整流裝置時，應注意哪些問題？答：調試晶閘管整流裝置時，應注意的問題有：(1)核對接線確保無誤。(2)先調試觸發電路。觸發脈沖的寬度、幅值、移相范圍等必須滿足要求。(3)再調試主回路。必須保證觸發脈沖與主回路電壓同步，對于三相整流電路，要特別注意三相交流電源的相序，不能顛倒。主回路的調試可先在低壓下進行、正常后再接入正常電壓試運行。(4)試運行中要注意觀察整流裝置的電壓、電流有無異常聲響等。運行一段后，確實沒有問題，方可投入正常運行。常用的觸發電路有哪幾種？答：觸發電路的形式多種多樣，常用的觸發電路主要有阻容移相橋觸發電路、單結晶體管移相觸發

電路、同步信號為正弦波的觸發電路、同步信號為鋸齒波的觸發電路、KC系列的集成觸發電路和數字式觸發電路。什么是電力電子器件的驅動電路？答：電力電子器件的驅動電路是主回路與控制電路之間的接口，它對設備的性能有很大的影響。驅動電路性能良好，可使器件工作在較理想的開關狀態，縮短開關時間、減小開關損耗，對設備的運行效率、安全性和可靠性都有重要的意義。驅動電路的主要任務是什么？答：驅動電路的主要的任務是將信息電子電路傳來的信號按照控制目標的要求，轉換成使電力電子器件開通或關斷的信號。什么是逆變？如何分類？答：將直流電轉變為交流電的過程就叫逆變。變流器工作在逆變狀態時，把直流電轉變為50Hz的交流電送到電網，稱為有源逆變；若把直流電轉變為某一頻率或頻率可調的交流電供給負載使用，則叫做無源逆變或變頻。要想使變流器工作在逆變狀態，應該具備什么條件？答：應同時具備以下兩個條件：(1)外部條件。必須有外接的直流電源。(2)內部條件。控制角??90?。什么叫逆變角？答：變流器工作在逆變狀態時，常將控制角?改用?表示，將?稱為逆變角，規定以???處作為計量?角的起點，?角的大小由計量起點向左計算。?和?的關系為?????。三相逆變電路對觸發電路的要求和整流電路相比有什么不同？答：以三相半波共陰極接法為例進行分析。三相半波電路要求每隔120?按順序給V1、V3、V5施加觸發脈沖，以保證換相到陽極電壓更高的那一相上。對于整流電路來說，如果同時給三個晶閘管施加觸發脈沖，電路也能正常換相，而逆變電路則不行。逆變電路要求觸發電路必須嚴格按照換相順序，依此給三個晶閘管施加觸發脈沖，才能保證電路正常工作。什么叫逆變失敗，造成逆變失敗的原因有哪些？答：晶閘管變流器在逆變運行時，一旦不能正常換相，外接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路，或者使變流器輸出的平均電壓和直流電動勢變成順向串聯，形成很大的短路電流，這種情況叫逆變失敗，或叫逆變顛覆。造成逆變失敗的原因主要有：(1)觸發電路工作不可靠。例如脈沖丟失、脈沖延遲等。(2)晶閘管本身性能不好。在應該阻斷期間管子失去阻斷能力，或在應該導通時不能導通。(3)交流電源故障。例如突然斷電、缺相或電壓過低等。(4)換相的裕量角過小。主要是對換相重疊角?估計不足，使換相的裕量時間小于晶閘管的關斷時間。為了防止逆變失敗，最小逆變角?min應取多大？答：逆變狀態允許采用的最小逆變角應為：?min??????? 式中 ?——晶閘管關斷時間tq折合的角度，約4??5?； ?——換相重疊角，與負載電流IL和變壓器漏抗成正比，約15??20?。??——安全裕量角，考慮脈沖不對稱，一般取10?。綜上所述，得出：?min?30?——35?。變頻器是如何分類的？答：按能量變換情況，可將變頻器分成兩大類：交—交變頻器和交—直—交變頻器。前者是將50Hz交流電直接轉換成所需頻率（一般是低于50Hz）的交流電，叫作直接變頻。后者是將50Hz的交流電先經晶閘管裝置整流成直流電，然后再將直流電逆變成所需頻率的交流電，叫做間接變頻。變頻器有哪些換相方式？答：變頻器有如下換相方式：（1）自然換相。有兩種形式：電網電壓換相和負載換相。（2）

強迫換相。如何區分電壓源型和電流源型變頻器？兩者都屬于交—直—交變頻器，由整流器和逆變器兩部分組成。由于負載一般都是感性的，它和電源之間必有無功功率傳送，因此在中間的直流環節中，需要有緩沖無功功率的元件，如果采用大電容器來緩沖無功功率，則構成電壓源型變頻器；若采用大電抗器緩沖無功功率，則構成電流源型變頻器。什么是斬波器？答：斬波器是在接在恒定直流電源和負載電路之間，用以改變加到負載電路上的直流電壓平均值的一種電力電子器件變流裝置。斬波器怎樣分類？答：斬波器按選用的晶閘管元件，可分為逆阻型和逆導型兩類。應用全控型器件，可以構成降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路等基本斬波電路。什么是交流調壓器，應用在哪些地方？答：通過對晶閘管控制，可把固定的交流電壓轉換成可調的交流電壓，這種變流裝置叫交流調壓器。交流調壓器廣泛用于電爐的溫度控制、舞臺燈光的調節、中小功率異步電動機小范圍調速以及電解電鍍中整流變壓器的一次繞組電壓控制等。什么是晶閘管交流開關？答：如果令交流調壓器中的晶閘管在交流電壓自然過零時關斷或導通，則稱之為晶閘管交流開關。交流調壓器的晶閘管常用哪些方式控制？答：交流調壓器的晶閘管常用兩種方式控制：相位控制和通—斷控制。在交流調壓器或交流開關中，使用雙向晶閘管有什么好處？答：雙向晶閘管不論是從結構上，還是從特性上，都可以把它看作是一對反并聯晶閘管集成元件。它只是一個門極，可用交流或直流脈沖觸發，使之能正、反向導通。在交流調壓器或交流開關中使用雙向晶閘管可以簡化電路、減小裝置體積和質量、節省投資、方便維修。單相半波可控整流電路接大電感負載，為什么必須接續流二極管，電路才能正常工作？與單相橋式半控整流電路中的續流二極管的作用是否相同？答：電感足夠大時，若不接續流二極管，則在正半周導通期間電感吸收能量，并儲存起來；在電壓負半周，電感釋放所吸收的能量，使晶閘管的陽極承受正壓繼續導通，這樣在負載上就出現負電壓波形，且負電壓波形接近于正電壓波形時，Ud?0,Id?0。因此，在接上續流二極管后不論延遲角?多大，電感儲存的能量經續流二極管續流，同時晶閘管因承受反壓而關斷，負載上不出現負電壓波形，則整流輸出電壓Ud?0.45U21?cos?2。至于單相橋式半控整流電路，不接續流二極管，電路本身具有續流回路，但是在實際運行中，可能會發生一只晶閘管導通而兩只二極管輪流導通的異常現象，為避免這種失控情況，在負載測并聯了續流二極管。由此可見，兩只二極管的作用不完全相同。在單相橋式全控整流電路中，若有晶閘管因為過流而燒成斷路，結果會怎樣？如果這只晶閘管被燒成短路，結果又會怎樣？答：若有一晶閘管因為過流而燒成斷路，則單相橋式全控整流電路變為單相半波可控整流電路，如果這只晶閘管被燒成短路，會引起其它晶閘管因對電源短路而燒毀，嚴重時使輸入變壓器因過流而損壞。(因此在設計電路時，在變壓器二次側與晶閘管之間應串聯快速熔斷絲，起到過流保護作用。)GTO和普通晶閘管同為PNPN結構，為什么GTO能夠自關斷，而普通晶閘管不能？答：GTO能夠自動關斷，而普通晶閘管不能自動關斷的原因是：GTO的導通過程與普通的晶閘管是一樣的，有同樣的正反饋過程，只不

過導通時飽和程度不深。其中不同的是，在關斷時，給門極加負脈沖，即從門極抽出電流，則晶體管V2的濟濟電流Ib2減小，使Ik和IC2減小，IC2減小又使IA和IC1減小，又進一步減小V2的基極電流，如此形成強烈的正反饋。當兩個晶體管發射極電流IA和IK的減小使a1+a2<1時，器件退出飽和而關斷。與GTR相比功率MOS管有何優缺點?答：與GTR相比功率MOS管的優缺點有是：功率MOS的顯著特點第一個是驅動電路簡單，需要的驅動功率小。第二個顯著特點是開關速度快，工作頻率高，它的熱穩定性優于GTR。其缺點有：電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10KV的電力裝置。電力電子器件的緩沖電路的作用是什么？關斷緩沖與開通緩沖在電路形式上有何區別，各自的功能是什么？答：電力電子器件的緩沖電路的作用是抑制電力電子器件的內因過電壓，du/dt或者古流和di/dt,減小器器件的開關損耗。關斷緩沖與開通緩沖在電路上的形式區別有：關斷緩沖電路是由電阻和二極管并聯再和電容串聯所構成，開通緩沖電路是由電阻和二極管串聯再和電感并聯所構成。其各自的功能是：關斷緩沖電路又稱為du/dt抑制電路，用于吸收器件的關斷過電壓和換相過電壓，抑制du/dt,減小關斷損耗。開通緩沖電路又稱為di/dt抑制電路，用于抑制器件開通時的電流過沖和di/dt,減小器件的開通損耗。

1、指出下圖中①～⑦各保護元件 及VD、Ld的名稱和作用。

解：①星形接法的硒堆過電壓保護； ②三角形接法的阻容過電壓保護；

③橋臂上的快速熔斷器過電流保護；④晶閘管的并聯阻容過電壓保護；

⑤橋臂上的晶閘管串電感抑制電流上升率保護；⑥直流側的壓敏電阻過電壓保護；⑦直流回路上過電流快速開關保護； VD是電感性負載的續流二極管；Ld是電動機回路的平波電抗器；

四、畫圖題（10分）

請利用六塊鋸齒波同步觸發電路的X、Y控制端，來組成六路互相相差60°的雙窄脈沖觸發系統圖，并畫出其脈沖輸出波形的相互關系圖。

解：

第二篇：電力電子技術簡答題

2、什么叫逆變失敗？逆變失敗的原因是什么？

答：晶閘管變流器在逆變運行時，一旦不能正常換相，外接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路，或者使變流器輸出的平均電壓和直流電動勢變成順向串聯，形成很大的短路電流，這種情況叫逆變失敗，或叫逆變顛覆。

造成逆變失敗的原因主要有：

（2分）

觸發電路工作不可靠。例如脈沖丟失、脈沖延遲等。

晶閘管本身性能不好。在應該阻斷期間管子失去阻斷能力，或在應該導通時不能導通。

交流電源故障。例如突然斷電、缺相或電壓過低等。

換相的裕量角過小。主要是對換相重疊角估計不足，使換相的裕量時間小于晶閘管的關斷時間。

逆變失敗后果會在逆變橋與逆變電源之間產生強大的環流，損壞開關器件（4分）

防止逆變失敗采用最小逆變角βmin防止逆變失敗、晶閘管實現導通的條件是什么？關斷的條件及如何實現關斷？

答：在晶閘管陽極——陰極之間加正向電壓，門極也加正向電壓，產生足夠的門極電流Ig，則晶閘管導通，其導通過程叫觸發。關斷條件：使流過晶閘管的陽極電流小于維持電流。

（3分）

實現關斷的方式：1>減小陽極電壓。

2>增大負載阻抗。

3>加反向電壓。

3、為什么半控橋的負載側并有續流管的電路不能實現有源逆變？（5分）

答：由逆變可知，晶閘管半控橋式電路及具有續流二極管電路，它們不能輸出負電壓Ud固不能實現有源逆變。

（5分）

2、電壓型逆變電路的主要特點是什么？（8分）

(1)

直流側為電壓源或并聯大電容，直流側電壓基本無脈動；（2分）

(2)

輸出電壓為矩形波，輸出電流因負載阻抗不同而不同；（3分）

(3)

阻感負載時需提供無功。為了給交流側向直流側反饋的無功提供通道，逆變橋各臂并聯反饋二極管。（3分）

3、逆變電路必須具備什么條件才能進行逆變工作？

答：逆變電路必須同時具備下述兩個條件才能產生有源逆變：

（1）變流電路直流側應具有能提供逆變能量的直流電源電勢Ed，其極性應與晶閘管的導電電流方向一致。

（3分）

（2）變流電路輸出的直流平均電壓Ud的極性必須為負（相對于整流時定義的極性），以保證與直流電源電勢Ed構成同極性相連，且滿足Ud

（2分）

1、3、簡述實現有源逆變的基本條件，并指出至少兩種引起有源逆變失敗的原因哪些電路類型不能進行有源逆變？（5分）

（1）外部條件：要有一個能提供逆變能量的直流電源，且極性必須與直流電流方向一致，其電壓值要稍大于Ud；（2分）

（2）內部條件：變流電路必須工作于β<90°區域，使直流端電壓Ud的極性與整流狀態時相反，才能把直流功率逆變成交流功率返送回電網。這兩個條件缺一不可。（2分）

當出現觸發脈沖丟失、晶閘管損壞或快速熔斷器燒斷、電源缺相等原因都會發生逆變失敗。當逆變角太小時，也會發生逆變失敗。（3分）

不能實現有源逆變的電路有：半控橋電路，帶續流二極管的電路

3、下面BOOST升壓電路中，電感L、電容C與二極管的作用是什么？（7分）

答：儲存電能升壓（3分）；保持輸出電壓穩定（4分）。

1、試說明IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET各自的優缺點。（12分）

器

件

優

點

缺

點

IGBT

開關速度高，開關損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，通態壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅動，驅動功率小

開關速度低于電力MOSFET,電壓，電流容量不及GTO

GTR

耐壓高，電流大，開關特性好，通流能力強，飽和壓降低

開關速度低，為電流驅動，所需驅動功率大，驅動電路復雜，存在二次擊穿問題

GTO

電壓、電流容量大，適用于大功率場合，具有電導調制效應，其通流能力很強

電流關斷增益很小，關斷時門極負脈沖電流大，開關速度低，驅動功率大，驅動電路復雜，開關頻率低

電

力

MOSFET

開關速度快，輸入阻抗高，熱穩定性好，所需驅動功率小且驅動電路簡單，工作頻率高，不存在二次擊穿問題

電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置

2、試分析下圖間接交流變流電路的工作原理，并說明其局限性。（10分）

答：圖是帶有泵升電壓限制電路的電壓型間接交流變流電路，它在中間直流電容兩端并聯一個由電力晶體管V0和能耗電阻R0組成的泵升電壓限制電路。當泵升電壓超過一定數值時，使V0導通，把從負載反饋的能量消耗在R0上（5分）。其局限性是當負載為交流電動機，并且要求電動機頻繁快速加減速時，電路中消耗的能量較多，能耗電阻R0也需要較大功率，反饋的能量都消耗在電阻上，不能得到利用（5分）。

3、軟開關電路可以分為哪幾類？各有什么特點？（10分）

答：根據電路中主要的開關元件開通及關斷時的電壓電流狀態，可將軟開關電路分為零電壓電路和零電流電路兩大類；根據軟開關技術發展的歷程可將軟開關電路分為準諧振電路，零開關PWM電路和零轉換PWM電路（4分）。

準諧振電路：準諧振電路中電壓或電流的波形為正弦波，電路結構比較簡單，但諧振電壓或諧振電流很大，對器件要求高，只能采用脈沖頻率調制控制方式（2分）。

零開關PWM電路：這類電路中引入輔助開關來控制諧振的開始時刻，使諧振僅發生于開關過程前后，此電路的電壓和電流基本上是方波，開關承受的電壓明顯降低，電路可以采用開關頻率固定的PWM控制方式（2分）。

零轉換PWM電路：這類軟開關電路還是采用輔助開關控制諧振的開始時刻，所不同的是，諧振電路是與主開關并聯的，輸入電壓和負載電流對電路的諧振過程的影響很小，電路在很寬的輸入電壓范圍內并從零負載到滿負載都能工作在軟開關狀態，無功率的交換被消減到最小（2分）。

3、晶閘管變流裝置中為什么在主電路上要加入整流變壓器進行降壓？（7分）

答：采用整流變壓器降壓后可以使晶閘管工作在一個合適的電壓上，可以使晶閘管的電壓定額下降（2分），使晶閘管工作于小控制角，這有利于減少波形系數，提高晶閘管的利用率，實際上也減少的晶閘管的電流定額

由于控制角小，這對變流裝置的功率因素的提高也大為有利（2分）。

4、單相電壓型逆變電路中，電阻性負載和電感性負載對輸出電壓、電流有何影響？電路結構有哪些變化？（7分）

答：電阻性負載時，輸出電壓和輸出電流同相位，波形相似，均為正負矩形波（2分）。

電感性負載時，輸出電壓為正負矩形波，輸出電流近似為正弦波，相位滯后于輸出電壓，滯后的角度取決于負載中電感的大小（3分）。

在電路結構上，電感性負載電路，每個開關管必須反向并聯續流二級管（2分）。、簡述對觸發電路的三點要求。（5分）

1）觸發電路輸出的脈沖應具有足夠大的功率；（1分）

2）觸發電路必須滿足主電路的移相要求；（2分）

3）觸發電路必須與主電路保持同步。（2分）

5、對于正弦脈沖寬度調制（SPWM），什么是調制信號？什么是載波信號？何謂調制比？（5分）

答：在正弦脈沖寬度調制（SPWM）中，把希望輸出的波形稱作調制信號；（2分）

而對它進行調制的三角波或鋸齒波稱為載波信號；（2分）

載波頻率fc與調制信號頻率fr之比，N=

fc

/

fr稱為載波比。（1分）

1、什么是可控整流?它是利用晶閘管的哪些特性來實現的?（5分）

答：將交流電通過電力電子器件變換成大小可以調節的直流電的過程稱為可控整流。

（3分）

可控整流主要利用了晶閘管的單向可控導電特性。（2分）

4、電壓源型變頻器和電流源型變頻器的區別是什么？（5分）

答：電流型變頻器的直流環節是電感器，而電壓型變頻器的直流環節是電容器。（3分）

電壓型變頻器不能工作于再生制動狀態，因為電容兩端電壓不能躍變。（2分）

試簡述三相半控橋式整流電路與三相全控橋式整流電路的特點。

1、答：三相全控橋式整流電路采用6只晶閘管構成，而三相半控橋式整流電路采用三只晶閘管和三只二極管構成；（2分）

三相全控橋可以工作在有源逆變狀態，而三相半控橋只能工作在整流狀態；（2分）

三相半控橋可能會出現失控現象，而全控橋不會。（1分）

3、舉出三種常用過電流保護電器，并指出其動作時間的典型值。

答：1）快速熔斷器，在流過6倍額定電流時熔斷時間小于20ms（2分）

2）直流快速開關，動作時間只有2ms（1分）

3）電流檢測和過電流繼電器，開關動作幾百毫秒。（2分）

在晶閘管可控整流電路的直流拖動中，當電流斷續時電動機的機械特性有哪些特點？

答：在晶閘管可控整流電路的直流拖動中，當電流斷續時，電動機的理想空載轉速將抬高；機械特性變軟，即負載電流變化很小也可引起很大的轉速變化。

2、在三相半波可控整流電路中，如果控制脈沖出現在自然換流點以前，可能會出現什么情況？能否換相？、答：在三相半波可控整流電路中，如果每只晶閘管采用獨立的觸發電路，那么控制脈沖出現在自然換流點以前，電路將停止工作；如果三只晶閘管采用同一個觸發電路（對共陰極連接），則控制脈沖出現在自然換流點以前，電路仍然能正常換相，但此時的控制角較大，輸出電壓較低。

3、在三相全控橋式有源逆變電路中，以連接于A相的共陽極組晶閘管V14為例說明，在一個周期中，其導通及關斷期間兩端承受電壓波形的規律。

答：共陽極組三只晶閘管輪流導通1200，其順序是VT4àVT6àVT2。所以，當VT4導通時，兩端電壓為零；當VT6導通時，VT4兩端電壓為線電壓uvu；當VT2導通時，VT4兩端電壓為線電壓uwu。

6、脈寬可調的斬波電路如圖，說明電路中V12及L1、C、V22各有什么作用？V11承受反壓的時間由哪些參數決定?（6分）

答：（1）V12為換相輔助晶閘管。

（1分）

（2）L1、C、V22構成換相單方向半周期諧振電路，C為換相電容

V22為單方向振蕩限制二極管。

（2分）

（3）V11承受反壓時間由C、L和R決定。

（2分）

5、試說明功率晶體管(GTR)的安全工作區SOA由哪幾條曲線所限定?

答：功率晶體管(GTR)的安全工作區SOA由以下條曲線所限定：最高電壓UceM、集電極最大電流IcM、最大耗散功率PcM以及二次擊穿臨界線。

什么是晶閘管交流開關？交流調壓器的晶閘管常用哪些方式控制？

答：如果令交流調壓器中的晶閘管在交流電壓自然過零時關斷或導通，則稱之為晶閘管交流開關（1分）。交流調壓器中的晶閘管有兩種控制方式：(1)相位控制在電源電壓的每一周期，在選定的時刻將負載與電源接通，改變選定的時刻即可達到調壓的目的，即相控方式（2分）；(2)通-斷控制將晶閘管作為開關，使負載與電源接通若干周波，然后再斷開一定的周波，通過改變通斷的時間比達到調壓的目的。有全周波連續式和全周波間隔式兩種形式（2分）。

3、3、電壓型逆變電路中反饋二極管的作用是什么？為什么電流型逆變電路中沒有反饋二極管？

答：在電壓型逆變電路中，當交流側為阻感負載時需要提供無功功率，直流側電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側向直流側反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯了反饋二極管。當輸出交流電壓與電流的極性相同時，電流經電路中的可控開關器件流通，而當輸出電壓與電流極性相反時，由反饋二極管提供電流通道（3分）。在電流型逆變電路中，直流電流極性是一定的，無功能量由直流側電感來緩沖。當需要從交流側向直流側反饋無功能量時，電流并不反向，依然經電路中的控開關器件流通，因此不需要并聯二極管（2分）。

4、什么是組合變流電路？一般的開關電源是怎樣組合的？為什么要這樣組合？

答：組合變流電路是將某幾種基本的變流電路（AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/DC）組合起來，以實現一定新功能的變流電路（2分）。開關電源通常采用交-直-交-直方式組合（1分）。由于開關電源采用了工作頻率較高的交流環節，變壓器和濾波器都大大減小，因此同等功率條件下其體積和重量都遠小于相控整流電源。除此之外，工作頻率的提高還有利于控制性能的提高。由于這些原因，在數百KW以下的功率范圍內，開關電源正逐漸取代相控整流電源（2分）。

4、什么叫過電流？過電流產生的原因是什么？

答：當流過晶閘管的電流大大超過其正常工作電流時，稱為過電流。產生的原因有：

（1）直流側短路；

（2）機械過載；

（3）可逆系統中產生環流或者逆變失敗；

（4）電路中管子誤導通及管子擊穿短路等。

（5分）

5、IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET的驅動電路各有什么特點?。

IGBT驅動電路的特點是:驅動電路具有較小的輸出電阻,ⅠGBT是電壓驅動型器件,IGBT的驅動多采用專用的混合集成驅動器。

（1分）

GTR驅動電路的特點是:驅動電路提供的驅動電流有足夠陡的前沿,并有一定的過沖,這樣可加速開通過程,減小開通損耗,關斷時,驅動電路能提供幅值足夠大的反向基極驅動電流,并加反偏截止電壓,以加速關斷速度。

（1分）

GTO驅動電路的特點是:GTO要求其驅動電路提供的驅動電流的前沿應有足夠的幅值和陡度,且一般需要在整個導通期間施加正門極電流,關斷需施加負門極電流,幅值和陡度要求更高,其驅動電路通常包括開通驅動電路,關斷驅動電路和門極反偏電路三部分。（2分）

電力MOSFET驅動電路的特點:要求驅動電路具有較小的輸入電阻,驅動功率小且電路簡單。

（1分）

2、單相橋式全控整流電路和單相橋式半控整流電路接大電感負載，負載兩端并接續流二極管的作用是什么？兩者的作用是否相同？

（2）其負載兩端并接續流二極管是為了使交流電源電壓進入負半周時，由續流二極管續流，使晶閘管關斷，提高整流輸出電壓的平均值

（3）單相橋式半控整流電路接大電感負載，負載兩端并接續流二極管的作用是為了避免失控現象的發生，保證整流電路的安全運行

4、變頻器由那些基本部分構成？

答：1)整流器。2)逆變器。3)中間直流環節。4)控制電路。

1、什么是控制角а？導通角θ？為什么一定要在晶閘管承受正向電壓時觸發晶閘管？（5分）

答：（1）把晶閘管承受正壓起到觸發導通之間的電度角稱為控制角。

（2分）

（2）晶閘管一個周期內導通的電角度稱為導通角。

（2分）

（3）晶體管的性能與三極管性能差不多，都是在正向壓降觸發導通，反向截止（1分）

4、用單結晶體管的觸發電路,當移相到晶閘管達到某一導通角時,再繼續調大導通角時,忽然晶閘管變成全關斷是何原因?（5分）

答：單結晶體管導通后,如果由電源通過電位器加到發射極的電流超過谷點電流單結晶體管就關不了。這時，單結晶體管只產生一個脈沖，尚能保持晶閘管工作，但是若進一步減小電位器電阻，加大發射極電流，那么在同步電源的梯形波上升前沿發射極就與基極直通，電容沖不上電，不能發出觸發脈沖，晶閘管就全關斷了。

（5分）

1、單相可控整流電路供電給電阻負載或蓄電池充電（反電勢負載），在控制角α相同，負載電流平均值相等的條件下，哪一種負載晶閘管的額定電流值大一些？為什么？（6分）

答：（1）反電動勢負載電路中晶閘管的額定電流大一些。因為當控制角為α時，電阻性負載時，晶閘管的導通角θ＝π-α。

（1分）

（2）而反電動勢式負載時，當α小于不導電角δ時，θ＝π-2δ；當α大于不導電角δ時，晶閘管的導通角θ＝π-α-δ。

（2分）

（3）所以，反電動勢負載時的波形系數Kf1大于電阻性負載時的波形系數Kf2。當負載電流平均值相等的條件下，反電動勢負載時的晶閘管電流的有效值大于電阻性負載時的晶閘管電流的有效值。因此，反電動勢負載晶閘管的額定電流大一些。

（3分）

4、什么是換相重疊角？換相重疊角是什么原因造成的？（5分）、在三相整流電路中，由于換相過程持續的時間電角度，稱為換相重疊角。

原因由于變壓器漏抗對電路的影響，造成換流電路中的電流不能發生突變引起的換相重疊角。

2、換流重疊角的產生給逆變電帶來哪些不利影響？（4分）

答：（1）由于變壓器漏感和線路電感等因素的影響，晶閘管的換流（換相）不能瞬時完成，均需一定的時間即換相重疊角γ所對應的時間。

（2分）

（2）如果逆變角β<γ，將使換相不能完成，造成逆變失敗。

（2分）

1、直流電動機負載單相全控橋整流電路中，串接平波電抗器的意義是什么？平波電抗器電感量的選擇原則是什么?（6分）

1）意義：利用電廠的儲能作用來平衡電流的脈動和延長晶閘管的導通時間。

（3分）

（2）原則：在最小的負載電流時，保證電流連續，即使晶閘管導通角θ＝180°。

（2分）

3、如圖為三相全控橋同步相控觸發系統框圖，試回答：

該觸發系統采用哪種控制方式？

圖中的1A、1B、1C、F、E以及1D~6D的電路名稱是什么?（6分）

答：（1）橫向控制原理。

（1分）

（2）1A為同步變壓器。

（0.5）

（3）1B為同步信發發生器。

（0.5）

（4）1C為移相控制電路。

（1分）

（5）F為6倍頻脈沖信號發生器。

（1分）

（6）E為環形分配器和譯碼器。

（0.5分）

（7）1D~6D為脈沖整形與功放電路。

（0.5分）

4、如圖為單相橋式SPWM逆變器的主電路。試說明單極性控制方式在調制波ur的負半周的控制方法和工作過程?（6分）

答：設ur為正弦調制，uc為負向三角形載波，在ur的負半周，關斷V31、V34、使V32始終受控導通，只控制V33。在ur＜uc時，控制V33導通，輸出電壓u0為－Ud，在ur

5、何謂斬波電路的直流調壓和直流調功原理？分別寫出降壓和升壓斬波電路直流輸出電壓U0電源電壓Ud的關系式?（6分）

答：（1）改變導通比Kt即可改變直流平均輸出電壓U0又可改變負載上消耗功率的大小，這就是斬波電路的直流調壓和調功原理。

（1分）

（2）降壓斬波電路。

（2分）

（3）升壓斬波電路。

（2分）

6、簡述降壓斬波電路的工作原理。(5分)

2、簡述圖3-1a

所示的降壓斬波電路工作原理。

3、答：降壓斬波器的原理是：在一個控制周期中，讓

V導通一段時間ton，由電源

E

向

L、R、M供電，在此期間，uo＝E。然后使V關斷一段時間toff，此時電感

L通過二極管

VD

向

R和M供電，uo＝0。一個周期內的平均電壓。輸出電壓小于電源電壓，起到降壓的作用。

3、在三相交交變頻電路中，采用梯形波輸出控制的好處是什么？為什么？

答：可以改善輸入功率因數。（2分）

因為梯形波的主要諧波成分是三次諧波，在線電壓中，三次諧波相互抵消，結果線電壓仍為正弦波。在這種控制方式中，因為橋式電路能夠較長時間工作在高輸出電壓區域（對應梯形波的平頂區），a角較小，因此輸入功率因數可提高15%左右。（3分）

1什么是換流？換流的四種方式是什么？（5分）

答：換流（commutation）指電力電子電路中支路間電流的轉移。

換流方式可分為：

①

電網換流：換流電壓取自交流電網。

②

負載換流：換流電壓取自呈容性的負載端電壓。

②

器件換流：利用全控型器件的自關斷能力進行換流。

③

強迫換流：換流電壓由附加的獨立電路產生。通常是利用附加電容上的能量實現，也稱電容換流。（1分）

④

5、全橋和半橋電路對驅動電路有什么要求

答：假設電路中電感L值很大，電容C值也很大。當V處于通態時，電源E向電感L充電，充電電流基本恒定為I1，同時電容C上的電壓向負載R供電，因C值很大，基本保持輸出電壓為恒值Uo。設V處于通態的時間為ton，此階段電感L上積蓄的能量為。當V處于斷態時E和L共同向電容C充電并向負載R提供能量。設V處于斷態的時間為toff，則在此期間電感L釋放的能量為。當電路工作于穩態時，一個周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即：

（3分）

化簡得：

（1分）

式中的，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。（1分）

2、．三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，a、b

兩相的自然換相點是同一點嗎？如果不是，它們在相位上差多少度？（5分）

答：不是同一點。它們在相位上相差180°。

5、多相多重斬波電路有何優點？（5分）

答：多相多重斬波電路因在電源與負載間接入了多個結構相同的基本斬波電路，使得輸入電源電流和輸出負載電流的脈動次數增加、脈動幅度減小，對輸入和輸出電流濾波更容易，濾波電感減小。

此外，多相多重斬波電路還具有備用功能，各斬波單元之間互為備用，總體可靠性提高。

2什么是PWM控制？（5分）

答：它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形，通過改變脈沖列的周期可以調頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調壓，采用適當控制方法即可使電壓與頻率協調變化。可以通過調整PWM的周期、PWM的占空比而達到控制電流的目的。

簡述絕緣柵雙極型晶體管IGBT的特點是什么？（5分）

3、IGBT(Insulated

Gate

Bipolar

Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低。

1、如題圖2-21所示的單相橋式半控整流電路中可能發生失控現象，何為失控，怎樣抑制失控？（5分）、當a

突然增大至180°或觸發脈沖丟失時，會發生一個晶閘管持續導通而兩個二極管輪流導通的情況，這使ud成為正弦半波，其平均值保持恒定，稱為失控。

增加續流二極管VDR時，續流過程由VDR完成，避免了失控的現象。續流期間導電回路中只有一個管壓降，有利于降低損耗。

3、交交變頻電路的主要特點和不足是什么？其主要用途是什么？（5分）

效率較高（一次變流）、可方便地實現四象限工作、低頻輸出波形接近正弦波接線復雜，采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用36只晶閘管。受電網頻率和變流電路脈波數的限制，輸出頻率較低。輸入功率因數較低。輸入電流諧波含量大，頻譜復雜。

主要用于500kW或1000kW以上的大功率、低轉速的交流調速電路中。目前已在軋機主傳動裝置、鼓風機、礦石破碎機、球磨機、卷揚機等場合應用。

既可用于異步電動機，也可用于同步電動機傳動。

2、什么是異步調制？什么是同步調制？兩者各有何特點？分段同步調制有什么優點？（5分）

載波信號和調制信號不同步的調制方式，是異步調制。載波信號和調制信號保持同步的調制方式，是同步調制。

異步調制的特點是當fr較低時，N較大，一周期內脈沖數較多，脈沖不對稱產生的不利影響都較小；當fr增高時，N減小，一周期內的脈沖數減少，PWM脈沖不對稱的影響就變大。

同步調制的特點是使一相的PWM波正負半周鏡對稱，N為奇數。

分段同步調制——異步調制和同步調制的綜合應用。在低頻輸出時采用異步調制方式，高頻輸出時切換到同步調制方式，這樣把兩者的優點結合起來，和分段同步方式效果接近。

3、什么是軟開關？采用軟開關技術的目的是什么？（5分）

通過在電路中增加小電感、小電容等諧振元件，在開關過程中實現零電壓開通，零電流關斷，消除電壓、電流的重疊。降低開關損耗和開關噪聲，這樣的電路稱為軟開關電路，目的是進一步提高開關頻率和減少損耗。

5、試說明SPWM控制的基本原理。（5分）

答：PWM控制技術是控制半導體開關元件的導通和關斷時間比，即調節脈沖寬度的或周期來控制輸出電壓的一種控制技術。（2分）

用正弦基波電壓作為調制電壓，對它進行調制的三角波稱為載波電壓，當正弦基波與三角波相交時，通過比較二者之間的大小來控制逆變器開關的通斷，從而獲得一系列等幅不等寬正比于正弦基波電壓的矩形波，這就是正弦脈寬調制方法（SPWM）。（3分）

6、試說明PWM控制的基本原理。

PWM控制就是對脈沖的寬度進行調制的技術。即通過對一系列脈沖的寬度進行調制

來等效地獲得所需要波形(含形狀和幅值)。

（1分）

在采樣控制理論中有一條重要的結論:沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣蚌的環節上時,其效果基本相同,沖量即窄脈沖的面積。效果基本相同是指環節的輸出響應波形基本相同。上述原理稱為面積等效原理。

（1分）

以正弦pWM控制為例。把正弦半波分成Ⅳ等份,就可把其看成是N個彼此相連的脈

沖列所組成的波形。這些脈沖寬度相等,都等于/n,但幅值不等且脈沖頂部不是水平直

線而是曲線,各脈沖幅值按正弦規律變化。如果把上述脈沖列利用相同數量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替,使矩形脈沖的中點和相應正弦波部分的中點重合,且使矩形脈沖和相應的正弦波部分面積(沖量)相等,就得到PWM波形。各PWM脈沖的幅值相等而寬度是按下弦規律變化的。根據面積等效原理,PWM波形和正弦半波是等效的。對于正弦波的負半周,也可以用同樣的方法得到PWM波形。可見,所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。

（3分）

5、如何區分電壓源型和電流源型變頻器？

答：電壓源型變頻器：交-直-交變頻器中，直流部分采用大電容器濾波，理想情況下直流電壓波形為一直線，可看作是一個內阻為零的電壓源，再經逆變器輸出交流電壓波形；交-交變頻器雖無濾波電容器，但是交流電源系統的阻抗很低。（2分）電流源型變頻器：交-直-交變頻器中采用大電感濾波，其直流電流波形較平直，可看作是一個電流源；交-交變頻器在輸出端接有電抗器。（2分）兩種類型變頻器的區別在于濾波器形式的不同，于是在用途上也各不相同：電壓源型變頻器因電容器上的電壓不能突變，所以對電壓控制響應慢，對調整型負載動態響應慢，適于多臺電動機同步運行的電源，且無快速加減速的負載；電流型變頻器因濾波電感上的電流不能突變，雖對負載變化反應慢，但對系統調速的動態響應靈敏，因而適于單臺變頻器配用單臺電動機的系統，可滿足快速起動、制動和可逆運行的要求。如果將不可控整流改成可控整流，還可實現電動機的回饋制動。（1分）

三相半控橋與三相全控整流電路相比有哪些特點？

答：三相半控橋式整流電路是把全控橋中共陽極組的3個晶閘管換成整流二極管，其顯著特點是共陰極組元件必須觸發才能換流；共陽極元件總是在自然換流點換流。一周期中仍然換流6次，3次為自然換流，其余3次為觸發換流，這是與全控橋根本的區別（3分）。改變共陰極組晶閘管的控制角α，仍可獲得0~2.34U2Φ的直流可調電壓。三相半控橋式整流電路只需三套觸發電路、不需要寬脈沖或雙脈沖觸發、線路簡單經濟、調整方便。電路結構比三相全控橋更簡單、經濟，而帶電阻性負載時性能并不比全控橋差。所以多用在中等容量或不要求可逆拖動的電力裝置中（2分）。

晶閘管的額定電流IT(AV)、維持電流IH和擎住電流IL是如何定義？（5分）

答：1)

在環境溫度小于40℃和標準散熱及全導通的條件下，晶閘管可以連續導通的工頻正弦半波電流平均值稱為通態平均電流IV(AV)或正向平均電流，通常所說晶閘管是多少安就是指這個電流。

2）在室溫且控制極開路時，維持晶閘管繼續導通的最小電流稱為維持電流IH。

3）給晶閘管門極加上觸發電壓，當元件剛從阻斷狀態轉為導通狀態時就撤除觸發電壓，此時元件維持導通所需要的最小陽極電流稱為掣住電流IL。

4、變壓器漏感對整流電路有什么影響？（8分）

答：出現換相重疊角，整流輸出電壓平均值Ud降低；整流電路的工作狀態增多；（2分）

晶閘管的di/dt

減小，有利于晶閘管的安全開通；（2分）

有時人為串入進線電抗器以抑制晶閘管的di/dt；

換相時晶閘管電壓出現缺口，產生正的du/dt，可能使晶閘管誤導通，為此必須加吸收電路（2分）；

換相使電網電壓出現缺口，成為干擾源。（2分）

第三篇：有關電力電子專業

國內電氣工程學科,最強的四個大學: 清華大學,華中科技大學,西安交通大學,浙江大學.但說電力電子與電力傳動學科,其實是兩個學科的組合:工業電子學和電力拖動自動化兩個老學科的組合.工業電子學 以浙江大學基礎最扎實（是81年唯一的首批博士點）。其他的項清華大學(蔡宣三，等),華中科技大學(陳堅,賈正春等),西安交通大學(王兆安,黃俊等),南航(嚴仰光等)都實力非常雄厚.這其中被大部分學子認識的可能是西交大,因為西交有本《電力電子技術》本科生教材應用比較廣泛。華中科技大學陳堅《電力電子學》（高教版）應用面也挺廣，不過有點厚，相對難不少，科研上主要是軍工項目多。南航的開關電源有特色。

電力拖動自動化，以華中科技大學基礎最扎實（是81年唯一的首批博士點）。其他的項清華大學，浙江大學，中國礦業大學，西南理工大學等在拖動領域都有特色和實力。

把工業電子和拖動自動化合在一起，目前的電力電子與電力傳動學科 的實力可大致分檔如下：

第一檔：浙江大學，華中科技大學，清華大學

第二檔：西安交通大學，南京航空航天大學

第三擋：合肥工業大學，中國礦業大學，華南理工大學，西南交通大學等。合工大和礦大電力電子有二級國家重點學科。

電力電子與電力傳動專業

排名學校名稱等級排名學校名稱等級排名學校名稱等級

1清華大學A+7哈爾濱工業大學A13中國礦業大學A2西安交通大學A+8華北電力大學A14山東大學A

3華中科技大學A+9西北工業大學A15合肥工業大學A4浙江大學A+10上海交通大學A16天津大學A5南京航空航天大學A11西安理工大學A17北京交通大學 A6華南理工大學A12西南交通大學A

B+ 等(26 個)： 武漢大學、上海海事大學、河北工業大學、大連交通大學、武漢理工大學、江蘇大學、燕山大學、東南大學、湖南大學、南京理工大學、沈陽工業大學、上海大學、東北大學、遼寧工程技術大學、河海大學、江南大學、西華大學、大連海事大學、北京航空航天大學、蘭州交通大學、西安電子科技大學、湖北工業大學、同濟大學、中南大學、電子科技大學、東華大學

B 等(25 個)： 哈爾濱理工大學、大慶石油學院、中國農業大學、北方工業大學、江蘇科技大學、長春工業大學、東北電力大學、遼寧工學院、鄭州大學、安徽理工大學、蘭州理工大學、安徽工業大學、黑龍江科技學院、西安科技大學、南昌大學、湘潭大學、石家莊鐵道學院、上海理工大學、貴州大學、哈爾濱工程大學、北華大學、廣東工業大學、西安工程大學、廣西大學、太原理工大學

第四篇：電力電子說課稿

黑龍江職業學院課程說案體例及說明

根據學院兩次說課比賽的實際情況，針對2013年人才培養工作評估要求，現就課程說案的編寫提出以下說明，供各單位撰寫說案時參考：

1.說案重點要闡述授課者的教學思想、教學設計和理念依據。說案與教案不同，教案（講稿）是教師對備課的復雜思維過程的總結，是教師進行教學的操作性方案，它主要設定教師在教學中的具體內容和行業；說案（說課稿）重要的是體現授課者的教學思想、教學設計和理念依據。其思維邏輯是：為什么開這門課程—本課稿講授哪些內容—怎樣開好本門課程—用什么保障本門課的教學效果—怎樣考核與評價教學效果。

2.說案要保證每個二級學院（部）體例的一致性。學院開展了兩次說課大賽，要求各二級學院（部）開展初賽，因此，各二級學院（部）對說案要做詳細且具體的規定，要統一體例和格式，以此保證比賽的公共性，形成說案的標準范式。

3.說案的內容要完整。說案的內容應該包括課程設置、內容設計、教法設計、學法指導、教學過程、評價方式、課程特色等，具體參考《黑龍江職業學院首屆教師說課比賽方案》。各二級院（部）可根據學院的要求做出具體的規定。

4.說案要有課程的基本信息和說課人的基本情況，應包括課程代碼、課程名稱、課程性質、課程類型、授課專業、授課年級，說課人的職稱和學歷等。具體說明參照人才培養工作狀態數據采集說明。

5.說案的格式要求：一級標題為小三號黑體，二級標題為小三號楷體加粗，三級標題為小三號仿宋加粗，正文為小三號仿宋； 行距為固定值28；頁面為A4 頁邊距為上3.0cm、下2.5cm、左3.0cm、右2.5cm。

附件：黑龍江職業學院說案參考體例

黑龍江職業學院

《電力電子技術》課程說案

二級院（部）： 電氣工程分院 教 學 團 隊： 機電一體化 說 課 人： 鮑 敏

2013年5月

《電力電子技術》課程說案

040312 課程代碼： 課程名稱：

課程性質： 專業基礎課 課程類型： 授課專業： 電氣自動化及相關專業 授課年級： 說課人： 鮑敏 職稱/學歷：

電力電子技術

必修課 二年級 講師/碩士

一、課程設置

電力電子技術課程是電氣自動化及相關專業開設的。學生在入學后第一學年以基礎課為主，包括電路分析、電子技術基礎等，電力電子技術在第三學期與電機與拖動、工廠電氣控制等課程一同開設，并為后續專業課自動控制系統、生產過程控制系統安裝與調試打下堅實基礎。1.課程性質：

電氣自動化及相關專業的一門專業基礎課、必修課。本課程面向電氣產品安裝、運行及維護職業崗位能力的培養。是電氣自動化雙證體系主干課。2.課程作用：

通過本門課程的學習使學生從理論上掌握各種電力電子裝置的工作原理；從實踐上熟悉電力電子裝置的組成、應用。使學生能對簡單電力控制電路進行設計、制作、調試和故障維修。并培養學生的分析問題和解決問題的能力。3.教學目標：

知識目標：掌握各類變流裝置的電路結構、基本原理、控制方法、波形分析及設計計算，掌握電氣繪圖、識圖要領。掌握電路焊接工藝。

能力目標：具備電力電子器件測試、選型能力；能正確使用示波器、萬用表等儀器；能制定項目方案，具備設計、安裝、調試和檢修電氣設備能力。

素質目標：掌握收集、分析、整理參考資料的技能；培養良好的團隊合作精神，養成及時完成階段性工作任務的習慣

4.課程設計的理念與思路：

課改小組通過整合優化多年本課程教育教學改革的研究成果，借鑒國內外先進教育理念，將CDIO工程教育理念與校企合作、國家維修電工職業標準深度融合，開發以職業能力培養為重點的CDIO教學模式。

二、內容設計

1.教學內容選取依據

教學內容的選取基于大量針對崗位的調研與分析，參考行業企業最前沿的新技術，選擇生活中或行業企業典型的真實案例，并且這些案例適用于教學，能轉化成學習性的工作任務。選取五大教學情境，以這些典型真實的教學情境為載體，構建教學做一體的電力電子技術課程。

2.教學內容組織與安排

眾所周知，電流分為交流電和直流電兩種形式。電力電子技術就是研究交-直電流的變換，根據電力變換的過程，將本課程教學內容整合設計為五大教學情境，包括我們生活中經常見到用到的可調亮度的調光臺燈的設計制作與調試，可使電風扇實現無級變速的調速器的設計制作與調試，已經上市出售的新產品—可無線充電手機的微距無線充電器的設計制作與調試，還有直流電機調速系統的設計制作與調試，該系統在生產中可起重重物，驅動水泵，控制數控機床的加工動作等。變頻器的用處更是廣泛，包括變頻空調、變頻微波爐、變頻電梯等。這些教學情境可涵蓋本課程全部教學內容。再圍繞這些主情境的完成開發出設計、安裝、調試等子情境。3.課程內容的表現形式

課程教學資源豐富，包括：教材（主編，清華大學出版社出版）、課件（交互式）、教案、實驗指導書（與實訓設備配套，可完成本課程全部驗證性實驗）、試題庫、習題庫等。

交互式課件：交互課件可吸引學生注意力，提高興趣。本課程教學重點、難點：電路計算、波形分析、比較。交互課件可引導學生觀察、思考。解決重點、難點教學困難。

三、教法設計

本課程教學采用案例教學、講練結合、多層次實訓、情境教學等多種教學方法和手段。本課程在理實一體化教室授課，教室前面是桌椅黑板，后面是實訓設備。理論學習和實踐驗證可同時進行，講練結合。

實踐分多個層次實行，學生先進行驗證性實驗，通過實驗可直接觀察到波形，加深印象。實驗后學生要進行匯報，考察學生理論聯系實際情況。最后，利用專業軟件進行仿真實訓，借助虛擬實訓手段讓學生更扎實的掌握知識的同時又多掌握一項技能。

情境教學：為學生創造真實的工作情境，使學生在教師的指引下模擬完成一項完整任務。學生全面參與信息收集、計劃制定、做出決策、實施計劃、反饋控制、結果評價等教學全過程。教學過程與工作過程融合，使學生通過自己的實踐和行動提高職業能力。

四、學法指導 1.學情：

生源分數低、學習主動性差，學習過電路分析、電子技術等前導課程，有一定基礎。本課程電路原理復雜、波形晦澀難懂，公式、計算較多，給學習帶來困難。2.學法

學生為主 教師為輔，啟發引導 咨詢服務，性格不同 各有所長，因材施教 合理分工

五、教學過程

在CDIO教學模式下，每個教學情境都采用構思、設計、實施和運作4個階段來實現。

1.構思階段——提前下發任務書，學生要明確任務，進行任務準備。即要明白自己要做什么，并考慮怎樣做。教師可引導學生查找資料、自主學習。

2.設計階段——學生以小組為單位，討論設計方案，制定實施計劃。3.實施階段——根據設計方案，學生自己動手完成項目。即進行電路焊制和調試。

4.運作階段——即根據任務要求，對學生完成情況進行評價和反饋。

課改成果：無線充電器、電風扇無極調速器、直流電機拖動系統、調光燈。

六、評價方式

1．學習效果考核：

項目考核單+實驗考核單（考核標準）2．教學評價：

項目考核+期末考試+平時表現=100%（多層次考核，3方面按一定權重）

教學效果評價方式包括：學生評教（學院每學期學生填評教單）+教師評教（院長、教研室主任、教師相互聽課）+督導評教（督導聽課打分）+社會、企業評價（參加大賽成績優異、用人企業反饋）

七、課程特色

本課程突出特色為以下幾點：

1．創新教學理念，采用CDIO工程教學模式 2．教學做一體化教學

3．學歷證和國家電工職業資格證書雙證融通

4．交互式課件、專業仿真軟件等多種現代化教學手段廣泛應用 5．多元化多層次考核評價機制，對學習效果、教學效果全面考察，評價更科學。

第五篇：電力電子實驗報告

實驗

一、直流斬波電路的性能研究

一、實驗目的

1．熟悉降壓斬波電路和升壓斬波電路的工作原理。2．掌握這兩種基本轎波電路的工作狀態及波形情況。

二、實驗項目

降壓型（Buck）斬波電路性能研究。

三、實驗原理 3.1 實驗原理圖

降壓斬波電路

四、實驗步驟及方法

1.熟悉各個模塊的功能，檢査控制電路和主電路的電源開關是否為關閉狀態。2.按照實驗原理圖進行接線。

3.對 PWM 控制模塊依次進行如下設置： a 調節“幅值調節”旋鈕，向左旋轉至最小。b“控制方式”開關撥為開環。c“載波頻率”設置為 20K。d“輸出模式”開關撥為模式 1。

4.打開底柜 24V 和 15V 電源，將 PWM 控制模塊的開關撥為 ON，用示波器分別觀察載波（三角波）和 PWM 信號的波形，記錄其波形、頻率和幅值。調節“幅 值調節”旋鈕，觀察 PWM 信號的變化情況。

5.斬波電路的輸入直流電壓 Ui 由底柜的可調直流源給出，觀察 Ui 波形，記錄其平均值。6.接通主電路和控制電路的電源。調節“幅值調節”旋鈕，改變 PWM 波的占空 比，觀測輸出電壓 U o 波形。分別記錄幾組 PWM 信號占空比α, U i、U o 的平均值。

五、實驗結果

1.Vi=50V時，D=19.04%，輸出電壓波形如下圖所示，由圖知，Vo=8.8V，Vo理論值=Vi*D=9.52V。

2.Vi=40V時，D=66.94%，輸出電壓波形如下圖所示，由圖知，Vo=20V，Vo理論值=Vi*D=26.776V。

六、結果分析

將降壓斬波電路中實際輸出電壓與理論分析結果逬行比較, 討論產生差異的原因。

答：實際上斬波電路會由于輸出端使用電容濾波，而造成輸出電壓與理論值不同。

實驗二、三相交直交變頻電路的性能研究

一、實驗目的

1．熟悉三相交直交變頻電路的組成。

2.熟悉三相橋式 PWM 逆變電路中各元器件的作用、工作原理。

3.對三相交直交變頻電路在電阻負載、電阻電感負載時的工怍情況及其波 形作全面分析，并研究工作頻率對電路工作波形的影響。

二、實驗電路

原理圖

三、實驗步驟

1.按圖中電路接線，接線完成后進行檢查。

2.先打開控制電路電源，暫不接通主電路的交流電源。

3.觀察正弦波發生電路輸出的正弦信號～U，～V，～W 波形，測試其頻率可調范圍。

4.觀察載波（三角波）的波形，測出其頻率，并觀察正弦波與載波的對應關系。5.觀察六路PWM信號（SPWM控制模塊中的PWM1～PWM6），并分別觀測施加于V1~V6的柵極與發射極間的驅動信號，判斷驅動信號是否正常。在主電路不接通電源的情況下，對比 V1 和 V2 的驅動信號，觀測同一相上、下兩管驅動信號之間的互鎖延遲時間。

6.接通主電路的交流電源。觀察主電路的中整流后的直流電壓 Ud 的波形，并測量其平均值。

四、實驗結果

觀察載波、調制波、中間直流Ud、輸出電壓Uan、Uab、ia的波形。

中間直流Ud

輸出側電壓Vab

輸出側電壓Van

載波

電流ia

五、結果分析

1.分析說明實驗電路中的 PWM 控制是采用單極性方式還是雙極性方式。答：實驗電路中的PWM控制是采用雙極性方式。

2.分析說明實驗電路中的 PWM 控制是采用同歩調制還是異步調制。答：實驗電路中的PWM控制是采用同步調制。

3.為使輸出波形盡可能地接近正弦波，可以采取什么措施？

答：增大逆變器主電路的功率開關器件在其輸出電壓半周內的開關次數N。

實驗三、三相全控橋整流電路分析

一、實驗目的

1.熟悉三相全控橋整流電路組成。

2.熟悉電路中器件的工作原理及作用，并研究輸出波形。

二、實驗電路

三、實驗步驟

在不同的導通角下，記錄輸出電壓、晶閘管輸出電壓和電流的波形。

四、實驗結果

1.00時導通，輸出波形下圖所示。

2.600時導通，輸出波形下圖所示。

3.900時導通，輸出波形下圖所示。