電力電子技術考試複習

2022-03-25 03:27:39 字數 4850 閱讀 9274

一、填空

1.1 電力變換可分為以下四類:交流變直流、直流變交流、直流變直流和交流變交流。

1.2 電力電子器件一般工作在開關狀態。

1.3 按照電力電子器件能夠被控制電路訊號所控制的程度,可將電力電子器件分為: 半控型器件, 全控型器件,不可控器件等三類。

1.4 普通閘流體有三個電極,分別是陽極 、 陰極和門極

1.5 閘流體在其陽極與陰極之間加上正向電壓的同時,門極上加上觸發電壓,閘流體就導通。

1.6 當閘流體承受反向陽極電壓時,不論門极加何種極性解發電壓,管子都將工作在截止狀態。

1.7 在通常情況下,電力電子器件功率損耗主要為通態損耗 ,而當器件開關頻率較高時,功率損耗主要為開關損耗 。

1.8 電力電子器件組成的系統,一般由控制電路 、 驅動電路和主電路三部分組成

1.9 電力二極體的工作特性可概括為單向導電性 。

1.10 多個閘流體相併聯時必須考慮均流的問題,多個閘流體相串聯時必須考慮均壓的問題。

1.11 按照驅動電路加在電力電子器件控制端和公共端之間的性質,可將電力電子器件分為電流驅動和電壓驅動兩類。

2.1 單相半波可控整流電阻性負載電路中,控制角的最大移相範圍是。

2.1 單相橋全控整流電路中,帶純阻負載時,角的移相範圍是,單個閘流體所所承受的最大反壓為,帶阻感負載時,角的移相範圍是,單個閘流體所所承受的最大反壓為

2.3 三相半波可控整流電路中的三個閘流體的觸發脈衝相位相序依次互差,單個閘流體所承受的最大反壓為,當帶阻感負載時,角的移相範圍是

2.4 逆變電路中,當交流側和電網邊結時,這種電路稱為有源逆變電路 ,欲現實有源逆變,只能採用全控電路,當控制角時,電路工作在整流狀態,時,電路工作在逆變狀態。

2.5 整流電路工作在有源逆變狀態的條件是要有直流電動勢和要求閘流體的控制角,使為負值。

3.1 直流斬波電路完成的是直流到直流的變換。

3.2 直流斬波電路中最基本的兩種電路是公升壓和降壓 。

3.3 斬波電路有三種控制方式: 脈衝寬度調製、頻率調製和混合型 。

4.1 改變頻率的電路稱為變頻電路 ,變頻電路有交交變頻電路和交直交變頻電路兩種形式,前者又稱為直接變頻,後者也稱為間接變頻。

4.2 單相調壓電路帶電阻負載,其導通控制角的移相範圍為 0~π ,隨的增大, 減少 ,功率因數λ 降低 。

4.3 閘流體投切電容器選擇閘流體投入時刻的原則是該時刻交流電源電壓就和電容器預先充電的電壓相等 。

4.4 把電網頻率的交流電直接變換成可調頻率電流電路稱為交交變頻電路 。

4.5 交流調壓的有相位調控和斬控式兩種控制方式,交流調功電路的採用是通斷控制方式 。

5.1 把直流變成交流電的電路稱為逆變 ,當交流側有電源時稱有源逆變 ,當交流側無電源時稱無源逆變 。

5.2 半橋逆變電路輸出交流電壓的幅值為,全橋逆變電路輸出交流電壓的幅值為。

5.3 三相電壓型逆變電路中,每個橋臂的導電角為,各相開始導電的角度依次相差,在任一時刻,有 3 個橋臂導通。

6.1 pwm控制就是對脈衝的寬度進行調製的技術,依據的是面積等效的原理。

6.2 得到pwm的波形方法一般有兩種計算法和調製法實際中主要採用調製法 。

6.3 spwm控制中,載波比是載波頻率和調製訊號頻率的比。

二、簡答

12. 什麼是電力電子技術?電力變換可分為哪四類?

答:(1)電力電子技術是應用於電力領域的電子技術,也就是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術。

(2)電力變換可分為:交流變直流、直流變交流、直流變直流和交流變交流。

13. 電力電子器件是如何定義和分類?同處理資訊的電子器件相比,它的特點?

答:(1)按照器件能夠被控制的程度,分為以下三類:半控型器件、全控型器件和不可控器件。

(2)它的特點如下四點:

a)能處理電功率的能力,一般遠大於處理資訊的電子器件。

b)電力電子器件一般都工作在開關狀態。

c)電力電子器件往往需要由資訊電子電路來控制。

d)電力電子器件自身的功率損耗遠大於資訊電子器件,一般都要安裝散熱器。

14. 使閘流體導通的條件是什麼?

答:使閘流體導通的條件是:閘流體承受正向陽極電壓,並在門極施加觸發電流(脈衝)。或:uak>0且ugk>0。

15. 維持閘流體導通的條件是什麼?怎樣才能使閘流體由導通變為關斷?

答:(1)維持閘流體導通的條件是使閘流體的電流大於能保持閘流體導通的最小電流,即維持電流。

(2)要使閘流體由導通變為關斷,可利用外加電壓和外電路的作用使流過閘流體的電流降到接近於零的某一數值以下,即降到維持電流以下,便可使導通的閘流體關斷。

16.簡述閘流體的串並聯的目的?

答:串聯的目的是希望各器件承受的電壓相等,併聯的目的是在大功率閘流體裝置中,常用多個器件併聯來承擔較大的電流。

2.6 無功功率和諧波對公用電網分別有那些危害?

答:(1)無功功率(reactive power)對電網的影響:

1)無功功率會導致電流增大和視在功率增加,導致裝置容量增加;

2)無功功率增加,會使總電流增加,從而使得裝置和線路的損耗增加;

3)無功功率使線路壓降增大,衝擊性無功負載還會使電壓劇烈波動。

(2)諧波對電網的影響

1)諧波使電網中的元件產生附加的諧波損耗。

2)諧波影響各種電氣裝置的正常工作。

3)諧波會引起電網中區域性的併聯諧振和串聯諧振。

4)諧波會導致斷電保護和自動裝置的誤動作。

5)諧波會對領近的通訊系統產生干擾。

3.4.簡述圖a)所示的降壓斬波電路工作原理。

答:降壓斬波器的原理是:在乙個控制週期中,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。

然後使v關斷一段時間toff,此時電感l通過二極體vd向r和m供電,uo=0。乙個週期內的平均電壓uo=。輸出電壓小於電源電壓,起到降壓的作用。

3.5.在圖3-1a所示的降壓斬波電路中,已知e=200v,r=10ω,l值極大,em=30v,t=50μs,ton=20μs,計算輸出電壓平均值uo,輸出電流平均值io。

解:由於l值極大,故負載電流連續,於是輸出電壓平均值為

uo===80(v)

輸出電流平均值為

io ===5(a)

3.6.簡述圖3-2a所示公升壓斬波電路的基本工作原理。

答:假設電路中電感l值很大,電容c值也很大。當v處於通態時,電源e向電感l充電,充電電流基本恆定為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恆值uo。

設v處於通態的時間為ton,此階段電感l上積蓄的能量為。當v處於斷態時e和l共同向電容c充電並向負載r提供能量。設v處於斷態的時間為toff,則在此期間電感l釋放的能量為。

當電路工作於穩態時,乙個週期t中電感l積蓄的能量與釋放的能量相等,即:

化簡得:

式中的,輸出電壓高於電源電壓,故稱該電路為公升壓斬波電路。

4.6交流調壓電路和交流調功電路有什麼區別?二者各運用於什麼樣的負載?為什麼?

答:交流調壓電路和交流調功電路的電路形式完全相同,二者的區別在於控制方式不同。

交流調壓電路是在交流電源的每個週期對輸出電壓波形進行控制。而交流調功電路是將負載與交流電源接通幾個周波,再斷開幾個周波,通過改變接通周波數與斷開周波數的比值來調節負載所消耗的平均功率。

交流調壓電路廣泛用於燈光控制(如調光檯燈和舞台燈光控制)及非同步電動機的軟起動,也用於非同步電動機調速。在供用電系統中,還常用於對無功功率的連續調節。此外,在高電壓小電流或低電壓大電流直流電源中,也常採用交流調壓電路調節變壓器一次電壓。

如採用閘流體相控整流電路,高電壓小電流可控直流電源就需要很多閘流體串聯;同樣,低電壓大電流直流電源需要很多閘流體併聯。這都是十分不合理的。採用交流調壓電路在變壓器一次側調壓,其電壓電流值都不太大也不太小,在變壓器二次側只要用二極體整流就可以了。

這樣的電路體積小、成本低、易於設計製造。

交流調功電路常用於電爐溫度這樣時間常數很大的控制物件。由於控制物件的時間常數大,沒有必要對交流電源的每個週期進行頻繁控制。

4.7 什麼是tcr?什麼是tsc?它們的基本原理是什麼?各有何特點?

答:tcr是閘流體控制電抗器,tsc是閘流體投切電容器。

二者的基本原理如下:

tcr是利用電抗器來吸收電網中的無功功率(或提供感性的無功功率),通過對閘流體開通角a的控制,可以連續調節流過電抗器的電流,從而調節tcr從電網中吸收的功功率的大小。

tsc則是利用閘流體來控制手於補償無功功率的電容器的投入和切除來向電網提供無功功率(提供容性的無功功率)。

二者的特點是:

tcr只能提供感性的無功功率,但無功功率的大小不一是連續的。實際應用中往往配以固定電容器(fc),就可以在從容性到感性的範圍內連續調節無功功率。

tsc提供容性的無功功率,符合大多數無功功率補償的需要。其提供的無功功率不能連續調節,但在實用中只要分組合理,就可以達到比較理想的動態補償效果。

4.8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麼?

答:一般來講,構成交交變頻電路的兩組變流電路的脈波數越多,最高輸出頻率就越高。當交交變頻電路中採用常用的6脈波三相橋式整流電路時,最高輸出頻率不應高於電網頻率的1/3~1/2。

當電網頻率為50hz時,交交變頻電路輸出的上限頻率為20hz左右。

當輸出頻率增高時,輸出電壓一週期所包含的電網電壓段數減少,波形畸變嚴重,電壓波形畸變和由此引起的電流波形畸變以及電動機的轉矩脈動是限制輸出頻率提高的主要因素。

5.4 根據逆變電路的基本原理圖闡述其原理,怎樣調節輸出電壓有效值?p132

答:以單相橋式逆變電路為例,圖中s1~s4是橋式電路的4個臂,他們由電力電子器件及輔助電路組成。當s1、s4閉合,s2、s3斷開時,負載電壓uo為正;當s1、s4斷開,s2、s3閉合時,負載電壓uo為負。

其波形如圖所示 。這樣,就是直流電變成交流電,改變兩組開關的切換頻率,即可改變輸出交流電的頻率。這就是逆變電路最基本的工作原理。

可採用移相方式調節逆變電路的輸出電壓有效值。

電力電子技術複習

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