电力电子技术平时作业（2020年2月2日，合计37题）
一、填空题（12题）
1、电力变换通常分为四大类，即  交流变直流     文库 、直流变交流      ，  直流变直流       、   交流变交流      。 
2、晶闸管对触发脉冲的要求是  要有足够的驱动功率        、触发脉冲前沿要陡幅值要高      ， 和   触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步      。   3、多个晶闸管相并联时必须考虑      均流   的问题，解决的方法是  串专用均流电抗器      。   
4、 逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类，当直流侧是电压源时，称此电 路为__电压型逆变电路_____，当直流侧为电流源时， 称此电路为___电流型逆变电路_____。 
5、 同步和异步的优缺点在正弦波和三角波的自然交点时刻控制开关器件的通断，这种生成SPWM 波形的方法称_自然采样法_______，实际应用中，采用___规则采样法_____来代替上述方法，在计算量大大减小的情况下得到的效果接近真值。
6、（1）.普通型单向导通的晶闸管。该类型的晶闸管工作时,必须由正脉冲信号触发。（2）.普通型双向导通的晶闸管。该类型的晶闸管的显著特点是可以正、负脉冲信号触发。
。 
7、单相半控桥整流电路，带大电感性负载，晶闸管在__  触发____时刻换流，二极管则在 电流电压过零点___时刻换流。 
8、过电压产生的原因_ _浪涌电压______、_操作过电压_______，可采取__  阻容吸收   、__ 晒堆___、 压敏阻      保护。
9、变频电路所采取的换流方式 自然换流  _、 负载换流  、强迫换流  _____。 
10、门极可关断晶闸管主要参数有  最大可关断阳极电流IATO、  电流关断增益βOff=IATO/IGM _、  _开、关时间Ton Toff 、 _。 
11、电力变换通常分为四大类，即交流变直流、直流变交流 、直流变直流、交流变交流。 
12、斩波器是在接在恒定直流电源和负载电路之间，用于_ 改变加到负载电路上的直流电压下平均值的一种电力电子器件变流装置。
二、简答题(18题)
1. 使晶闸管导通的条件是什么？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？
答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。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. 晶闸管的触发脉冲要满足哪些要求？
答：1.触发脉冲信号要有足够大的电压和功率 2：门极正向偏压越小越好 3：脉冲的前沿要陡、宽度应满足要求 4：满足主电路移相范围的要求 5：脉冲必须与晶闸管的阳极电压取得同步
3. 实现有源逆变必须满足哪些必不可少的条件？
答：实现有源逆变必须外接一直流电源,其方向与晶闸管电流方向相同,其数值要稍大 于逆变桥电压, 才能提供逆变能量. 另外变流器必须工作在β90?） 区域, Ud
4. 电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？
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。当输出交流电压与电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压与电流极性相反时，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，依然经电路中的控开关器件流通，因此不需要并联二极管。
5. 在晶闸管两端并联R、C吸收回路的主要作用有哪些？其中电阻R的作用是什么？
答：在昌闸管两端并联R、C回路的作用是：吸收晶闸管瞬间过电压，限制电流上升率，动
态均压作用。R的作用为：使L、C形成阻尼振荡，不会产生振荡过电压，减小晶闸管的开通电流上升率，降低开通损耗。
6. 根据对输出电压平均值进行控制的方法不同，直流斩波电路可有哪三种控制方式？并简述其控制原理。
答：直流斩波电路可有哪三种控制方式：固定频率调脉宽，固定脉宽调频率，调频调宽。第一种调制方式为：保持开关周期不变，改变开关导通时间ton称为脉宽调制。简称“PWM”调制。第二种调制方式为：保持开关导通时间ton不变，改变开关周期，称为频率调制。简称为“PFM”调制。第三种调制方式为：同时改变周期T与导通时间ton。使占空比改变，称为混合调制
7. 单极性和双极性PWM调制有什么区别？
答：一、指代不同 1、单极性PWM调制:单极性PWM就是PWM波形在半个周期中只在单极性范围内变化。 2、双极性PWM调制:双极性PWM就是PWM波形在半个周期中有正、有负。 二、原理不同 1、单极性PWM调制:由同极性的三角波载波信号ut。与调制信号ur,产
生单极性的PWM脉冲 ;然后将单极性的PWM脉冲信号的倒相信号UI相乘,从而得到正负半波对称的PWM脉冲信号Ud。
8. 什么是逆变失败？逆变失败后有什么后果？形成的原因是什么?
答：晶闸管在逆变运行时，一旦不能正常换相，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器输出的平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败。  　
造成逆变失败的主要原因有：(1)触发电路工作不可靠。如个别相失去脉冲或移相角过范围。(2)晶闸管本身性能不好。如不能正常导通或阻断。(3)交流电源故障。如突然断电，缺相或电压过低等。(4)换相的裕量角过小。主要是对换相重叠角估计不足，使换相时间小于晶闸管的关断时间。
9. 什么是逆变失败？如何防止逆变失败？
答：晶闸管在逆变运行时，一旦不能正常换相，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器输出的平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大的短路电流，
这种情况叫逆变失败。
防止逆变失败1.采用精确可靠的触发电路; 2.使用性能良好的晶闸管; 3.保证交流电源的质量; 4.留出充足的换向裕量角β等。
10. 换流方式各有那几种？各有什么特点？
答：换流方式有4种. 1.器件换流,利用全控器件的自关断能力进行换流.全控型器件采用此换流方式. 2.电网换流,由电网提供换流电压,只要把负的电网电压加到欲关断的器件上即可. 3.负载换流,由负载提供换流电压,当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时,可实现负载换流. 4.强迫换流,设置附加换流电路,给欲关断的晶闸管施加反向电压换流称为强迫换流.通常是利用附加电容上的能量实现的,也称电容换流.
11. 软开关电路可以分为哪几类？
答：根据软开关技术发展的历程，分为以下三类：准谐振电路，零开关PWM电路，零转换PWM电路。
12. PWM逆变电路的控制方法主要有哪几种？简述异步调制与同步调制各有哪些优缺点？
答：PWM逆变电路的常用控制方法有两种，一是计算法；二是调制法。其中调制法又可分为两种，一是异步调制法；二是同步调制法。通常异步调制法是保持载波频率不变，信号频率根据需要而改变时，载波比是变化的。优点是：信号频率较低时载波比较大，一周期内脉冲数较多，输出较接近正弦波。缺点是：正负半周脉冲数不相等，对称性差。因此，希望采用较高的载波频率，以克服在信号频率较高时仍能保持较大的载波比。同步调制时，保持载波比为常数，并在变频时使载波和信号波保持同步变化。优点是：信号波一周内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的，对称性好。缺点是：当逆变频率较低时，载波频率也很低，造成调制谐波不易滤除；逆变频率较高时，调制载波频率也过高，使开关器件的开关频率过高而难以承受。
13. PWM控制的基本原理是什么？
答：pwm控制的基本原理是：对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形
14、 什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？
1、异步调制  载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。在异步调制方式中，通常保持载波频率固定不变，因而当信号波频率fr变化时，载波比N是变化的。  异步调制的主要特点是：在信号波的半个周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。  这样，当信号波频率较低时，载波比N较大，一周期内的脉冲数较多，正负半周期脉冲不对称和半周期内前后1/4周期脉冲不对称产生的不利影响都较小，PWM波形接近正弦波。  而当信号波频率增高时，载波比N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大，有时信号波的微小变化还会产生PWM脉冲的跳动。这就使得输出PWM波和正弦波的差异变大。对于三相PWM型逆变电路来说，三相输出的对称性也变差。
2、同步调制  载波比N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。  同步调制的主要特点是：在同步调制方式中，信号波频率变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。  当逆变电路输出频率很低时，同步调制时的载波频率fc也很低。fc过低时由调制带来的谐波不易滤除。当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声。  当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的载波频率fc会过高，使开关器件难以承受。
15、带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同？
答：带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以下的异同点：（1）三相桥式全控整流电路是二组三相半波电路串联，而双反星形可控整流电路是二组三相半波电路并联，并且后者需要用平衡电抗器。（2）当变压器二次电压有效值U2相等时，双反星形可控整流电路的整流电压平均值是三相桥式全控整流电路的1/2，而整流电流的平均值是三相桥式全控整流电路的2倍。（3）在二种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系式一样的，整流电压和整流电流的波形形状一样。 

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