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正文內(nèi)容

電力電子技術(shù)期末復(fù)習(xí)答案(編輯修改稿)

2024-12-13 18:25 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 壓為 6 U2 。(電源相電壓為 U2) 要使三相全控橋式整流電路正常工作,對(duì)晶閘管觸發(fā)方法有兩種,一是用 大于 60186。小于 120186。的寬脈沖 觸發(fā);二是用 脈沖前沿相差 60186。的雙窄脈沖 觸發(fā)。 在同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路中,鋸齒波底寬可達(dá) 240186。 度;實(shí)際移相才能達(dá) 0186。180 186。 度。 軟開關(guān)電路種類很多,大致可分成 零電壓 電路、 零電流 電路兩大類。 逆變器環(huán)流指的是只流經(jīng) 兩組反并聯(lián)的逆變橋 、而不流經(jīng) 負(fù)載 的電流,環(huán)流可在電路中加 采用串聯(lián)電抗器 來(lái)限制。 絕緣柵雙極型晶體管是以 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極為柵極 作為柵極,以 以電力晶體管集電極和發(fā)射極 作為發(fā)射極與集電極復(fù)合而成。 晶閘管的圖形符號(hào)是 ,三個(gè)電極分別是 陽(yáng)極 A、 陰極 K 、和 門極 G ,雙向晶閘管的圖形符號(hào)是 ,它的三個(gè)極分是 第一陽(yáng)極 T 第二陽(yáng)極 T和 門極 G 。 從晶閘管開始承受正向電壓起到晶閘管導(dǎo)通之間的電角度稱為 控制 角,用 α 表示。 同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路鋸齒波底寬可達(dá) 240186。 度;正弦波觸發(fā)電路的理想移相范圍可達(dá) 180186。 度,實(shí)際移相范圍只有 150186。 。 一般操作過(guò)電壓都是瞬時(shí)引起的尖峰電壓,經(jīng)常使用的保護(hù)方法是 阻容保護(hù) 而對(duì)于能量較大的過(guò)電壓,還需要設(shè)置非線性電阻保護(hù),目前常用的方法有 壓敏電阻 和 硒堆 。 交流零觸發(fā)開關(guān)電路就是利用 過(guò)零觸 發(fā) 方式來(lái)控制晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷的。 四、問(wèn)答分析題 在晶閘管兩端并聯(lián) R、 C吸收回路的主要作用有哪些?其中電阻 R的作用是什么? 答:( 1) R、 C 回路的作用是:吸收晶閘管瞬間過(guò)電壓,限制電流上升率, 動(dòng)態(tài)均壓作用。 ( 2) R 的作用為:使 L、 C 形成阻尼振蕩,不會(huì)產(chǎn)生振 蕩過(guò)電壓,減小晶閘管的開通電流上升率,降低開通損耗。、 由下面單結(jié)晶體管的觸發(fā)電路圖畫出各點(diǎn)波形。 答: 實(shí)現(xiàn)有源逆變必須滿足哪兩個(gè)必不可少的條件? 答:( 1)直流側(cè)必需外接與直流電流 Id 同方向的直流 電源 E,其數(shù)值要稍大于逆變器輸出平均電壓 Ud,才能提供逆變能量。 ( 2)逆變器必需工作在β 90186。( α90186。 )區(qū)域,使 Ud 0,才能把直流功率逆變?yōu)榻涣鞴β史邓碗娋W(wǎng)。 晶閘管觸發(fā)的觸發(fā)脈沖要滿足哪幾項(xiàng)基本要求? 答:( 1) 觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的功率。 ( 2) 觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度,脈沖前沿盡可能陡,使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后,陽(yáng)極電流能迅速上升超過(guò)掣住電流而維持導(dǎo)通。 ( 3) 觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽(yáng)極電壓同步,脈沖移相范圍必須滿足電路要求。 PWM 逆變電路的控制方法主要有哪幾種?簡(jiǎn)述異步調(diào)制與同步調(diào)制各有哪 些優(yōu)點(diǎn)? 答:( 1) PWM逆變電路的常用控制方法有兩種,一是計(jì)算法;二是調(diào)制法。其中調(diào)制法又可分為兩種,一是異步調(diào)制法;二是同步調(diào)制法。 ( 2)通常異步調(diào)制法是保持載波頻率不變,信號(hào)頻率根據(jù)需要而改變時(shí),載波比是變化的。優(yōu)點(diǎn)是:信號(hào)頻率較低時(shí)載波比較大,一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多,輸出較接近正弦波。 ( 3)同步調(diào)制時(shí),保持載波比為常數(shù),并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步變化。優(yōu)點(diǎn)是:信號(hào)波一周內(nèi)輸出的脈沖數(shù)是固定的,脈沖相位也是固定的,對(duì)稱性好。 什么是逆變失敗?逆變失敗后有什么后果?形成的原因是什么 答:( 1) 逆變失敗指的是:逆變過(guò)程中因某種原因使換流失敗,該關(guān)斷的器件末關(guān)斷,該導(dǎo)通的器件末導(dǎo)通。從而使逆變橋進(jìn)入整流狀態(tài),造成兩電源順向聯(lián)接,形成短路。 ( 2)逆變失敗后果是嚴(yán)重的,會(huì)在逆變橋與逆變電源之間產(chǎn)生強(qiáng)大的環(huán)流,損壞開關(guān)器件。 ( 3)產(chǎn)生逆變失敗的原因:一是逆變角太小;二是出現(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失;三是主電路器件損壞;四是電源缺相等。 根據(jù)對(duì)輸出電壓平均值進(jìn)行控制的方法不同,直流斬波電路可有哪三種控制方式?并簡(jiǎn)述其控制原理。 答:( 1)第一種調(diào)制方式為:保持開關(guān)周期不變,改變開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 ton稱為脈寬調(diào)制。簡(jiǎn) 稱“ PWM”調(diào)制。 ( 2)第二種調(diào)制方式為:保持開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 ton不變,改變開關(guān)周期,稱為頻率調(diào)制。簡(jiǎn)稱為“ PFM”調(diào)制。 ( 3)第三種調(diào)制方式為:同時(shí)改變周期 T與導(dǎo)通時(shí)間 ton。使占空比改變,稱為混合調(diào)制。 電壓型逆變電路中反饋二極管的作用是什么? 答:電壓型逆變器當(dāng)交流側(cè)為阻感性負(fù)載時(shí),需要向電源反饋無(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,逆變橋各臂開關(guān)器件都反并聯(lián)了反饋二極管。 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。 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。 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。 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。 五、計(jì)算題 指出下圖中①~⑦各保護(hù)元件及 VD、 Ld 的名稱和作用。 解: ①星形接法的硒堆過(guò)電壓保護(hù); ②三角形接法的阻容過(guò)電壓保護(hù); ③橋臂上的快速熔斷器過(guò)電流保護(hù); ④晶閘管的并聯(lián)阻容過(guò)電壓保護(hù); ⑤橋臂上的晶閘管串電感抑制電流上升率保護(hù); ⑥直流側(cè)的壓敏電阻過(guò)電壓保護(hù); ⑦直流回路上過(guò)電流快速開關(guān)保護(hù); VD 是電感性負(fù)載的續(xù)流二極管; Ld是電動(dòng)機(jī)回路的平波電抗器; 在下面兩圖中,一個(gè)工作在整流電動(dòng)機(jī)狀態(tài),另一個(gè)工作在逆變發(fā)電 機(jī)狀態(tài)。 ( 1)、標(biāo)出 Ud、 ED及 id的方向。 ( 2)、說(shuō)明 E與 Ud的大小關(guān)系。 ( 3)、當(dāng)α與β的最小值均為 30度時(shí),控制角α的移向范圍為多少? 解: 整流電動(dòng)機(jī)狀態(tài): 電流方向從上到下,電壓方向上正下負(fù),反電勢(shì) E 方向上正下負(fù), Ud 大于 E,控制角的移相范圍 0176。 ~90176。 逆變發(fā)電機(jī)狀態(tài): 電流方向從上到下,電壓 Ud 方向上負(fù)下正,發(fā)電機(jī)電勢(shì) E 方向上負(fù)下正, Ud 小于 E,控制角的移相范圍 90176。 ~150176。 3. 單相橋式全控整流電路, VU 1002 ? ,負(fù)載中 ??2R , L 值極大,當(dāng) ?30?? 時(shí),要求: ( 1)作出 du 、 di 和 2i 的波形; ( 2)求整流輸出平均電壓 dU 、平均電流 dI ,變壓器二次電流有效值 2I ; 解:( 1)作圖。 ( 2) ? 2UU d ? 當(dāng) ?30?? 時(shí), VUU d 7830c 2 ????? ?? ARUI dd 39278 ??? AII d 392 ?? 4. 在圖 1 所示的降壓斬波電路中,已知 VE 200? , ??10R , L 值極大, VEM 30? 。( 1)分析斬波電路的工作 原理;( 2)采用脈寬調(diào)制控制方式,當(dāng) sT ?50? , ston ?20? 時(shí),計(jì)算輸出電壓平均值 oU 、輸出電流平均值 oU 。 解:( 1)參考書上簡(jiǎn)要說(shuō)明。 ( 2)根據(jù)公式得 VETtEtt tU onof fon ono 802020020 ???????? AR EUI MOo 510 3080 ????? 三、填空 (每空 1分 ,共 30 分) 請(qǐng)?jiān)诳崭駜?nèi)標(biāo)出下面元件的簡(jiǎn)稱: 電力晶體管 GTR ;可關(guān)斷晶閘管 GTO ;功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管 MOSFET ;絕緣柵雙極型晶體管 IGBT ; IGBT是 MOSFET 和 GTR 的復(fù)合管。 晶閘管對(duì)觸發(fā)脈沖的要求是 要有足夠的驅(qū)動(dòng)功率 、 觸發(fā)脈沖前沿要陡幅值要高 和 觸發(fā)脈沖要與晶閘管陽(yáng)極電壓同步 。 多個(gè)晶閘管 相并聯(lián)時(shí)必須考慮 均流 的問(wèn)題,解決的方法是 串專用均流電抗器 。 在電流型逆變器中,輸出電壓波形為 正弦 ,輸出電流波形為 方波 。 型號(hào)為 KS1008 的元件表示 雙向晶閘管 、它的額定電壓為 800 伏、額定有效電流為 100 安。 180176。導(dǎo)電型三相橋式逆變電路,晶閘管換相是在 _ 同一橋臂 上的上、下二個(gè)元件之間進(jìn)行;而 120186。導(dǎo)電型三相橋式逆變電路,晶閘管換相是在 _ 不同橋臂 上的元件之間進(jìn)行的。 當(dāng)溫度降低時(shí),晶閘管的觸發(fā)電流會(huì) 增加 、正反向漏電流會(huì) 下降 ;當(dāng)溫度升高時(shí),晶閘管的觸發(fā)電流會(huì) 下降 、正反向漏電流會(huì) 增加 。 在有環(huán)流逆變系統(tǒng)中,環(huán)流指的是只流經(jīng) 逆變電 源 、 逆變橋 而不流經(jīng) 負(fù)載 的電流。環(huán)流可在電路中加 電抗器 來(lái)限制。為了減小環(huán)流一般采用控制角α 大于 β的工作方式。 常用的過(guò)電流 保護(hù)措施有 快速熔斷器 、 串進(jìn)線電抗器 、 接入直流快速開關(guān) 、 控制快速移相使輸出電壓下降 。(寫出四種即可) 雙向晶閘管的觸發(fā)方式有 Ⅰ + 、 Ⅰ 、 Ⅲ+ Ⅲ 四種 。 1雙向晶閘管的觸發(fā)方式有: I+ 觸發(fā):第一陽(yáng)極 T1 接 正 電壓,第二陽(yáng)極 T2接 負(fù) 電壓;門極 G 接 正 電壓,T2接 負(fù) 電壓。 I 觸發(fā):第一陽(yáng)極 T1接 正 電壓,第二陽(yáng)極 T2 接 負(fù) 電壓;門極 G接 負(fù) 電壓, T2 接 正 電壓。 Ⅲ +觸發(fā):第一陽(yáng)極 T1接 負(fù) 電壓,第二陽(yáng)極 T2 接 正 電壓 ,門極 G接 正 電壓, T2接 負(fù) 電壓。 Ⅲ 觸發(fā):第一陽(yáng)極 T1 接 負(fù) 電壓,第二陽(yáng)極 T2接 正 電壓;門極 G 接 負(fù) 電壓, T2 接 正 電壓。 1由晶閘管構(gòu)成的逆變器換流方式有 負(fù)載 換流和 強(qiáng)迫(脈沖 ) 換流。 1按逆變后能量饋送去向不同來(lái)分類,電力電子元件構(gòu)成的逆變器可分為 有源 逆變器與 無(wú)源 逆變器兩大類。 1有一晶閘管的型號(hào)為 KK200- 9,請(qǐng)說(shuō)明 KK 快速晶閘管 ; 200 表示表示 200A , 9 表示 900V 。 1單結(jié)晶體管產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖是 尖脈沖 脈沖;主要用于驅(qū)動(dòng) 小 功率的晶閘管;鋸齒波同步觸發(fā)電路產(chǎn)生的脈沖為 強(qiáng)觸發(fā)脈沖 脈沖;可以觸發(fā) 大 功率的晶閘管。 1一 個(gè)單相全控橋式整流電路,交流電壓有效值為 220V,流過(guò)晶閘管的電流有效值為 15A,則這個(gè)電路中晶閘管的額定電壓可選為 ? ? 倍? ;晶閘管的額定電流可選 為 ? ? 倍? 。 1為了減小變流電路的開、關(guān)損耗,通常讓元件工作在軟開關(guān)狀態(tài),軟開關(guān)電路種類很多,但歸納起來(lái)可分為 零電壓電路 與 零電流電路 兩大類。 1對(duì)異步電動(dòng)機(jī)實(shí)施變頻調(diào)速控制,通常的控制方式有 恒壓頻控制。 轉(zhuǎn)差頻率控制。 矢量控制。直
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