电力电子技术09答案(潘三博)0.doc

安阳师范学院 电气工程及其自动化 专业 电力电子技术 课 2008-2009学年第一学期考查试卷 (A卷) 一、 分数 评卷人 填空（每空1分，共22分） 1、电力电子学是由 电力学 、 电子学 和 控制理论 三个学科交叉而形成的。 2、电力电子技术的诞生以1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志应用于电力领域的电子技术使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术进行电力变换的技术称为变流技术通常可分为四大类，即交流变直流、直流变交流、直流变直流和交流变交流交流变直流SPWM有两种调制方式：单极性和调制。8分)。 ⑴ 晶闸管开通的条件是什么？（3分） ⑵ 晶闸管维持导通的条件是什么？（3分） ⑶ 晶闸管关断的条件是什么？（3分） 答：⑴ 使晶闸管开通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK0且uGK0。 ⑵ 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。 ⑶ 晶闸管关断的条件是：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、9分）。 答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中， 让V导通一段时间ton，由电源E 向L、R、M供电， 在此期间，uo＝E。然后使V关断一段时间toff， 此时电感L通过二极管VD 向R和M 供电，uo＝0。 一个周期内的平均电压Uo＝ Ton/T ×Uin 。输出电压小于电源电压，起到降压的作用。 图1示降压斩波电路 三、 分数 评卷人 计算题（共计60分） 图2 中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，该各波形的电流最大值为Im， 试计算电流平均值Id；(4分) 试计算电流有效值Irms。 (4分) 如果不考虑安全裕量,问100A 的晶闸管能送出的平均电流Id为多少？(3分) 此时，相应的电流最大值Im为多少? (3分) 解： ⑴ 电流平均值Id ⑵ 电流有效值Irms 图2 流过晶闸管的电流波形 ⑶ 额定电流I T(AV) =100A的晶闸管，允许的电流有效值I rms=157A，由⑴与⑵结论知，此波形下，平均值为有效值的1/2, 所以，Id=157/2=78.5A ⑷由⑵结论知，此波形下，最大值为有效值的2倍,所以Imd=157×2=314A 2、（共24分）图3所示，三相桥式全控整流电路，变压器付方电压有效值U2=100V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当a=60°时，要求： ⑴ 画出晶闸管各触发信号Trig（要求对准移相角的触发时刻，触发脉冲的宽度示意性即可）、输出直流电压ud、输出直流电流Id和流过晶闸管VT1的电流IVT1的波形；(12分) ⑵ 计算输出直流电压ud、输出直流电流Id、晶闸管VT1的平均电流IdT和晶闸管VT1电流的有效值IVT。(12分) 解： ⑴ 波形见图。 ⑵输出直流电压 =2.34U2cosa＝2.34×100×cos60°＝117（V） 输出直流电流Id＝Ud∕R＝117∕5＝23.4（A） 晶闸管VT1的平均电流IdT＝Id∕3＝23.4∕3＝7.8（A） 晶闸管VT1电流的有效值IVT＝Id∕SQRT（3）＝23.4∕SQRT（3）＝13.51（A） 3、 图4升压斩波电路中，已知E=50V，负载电阻R=20Ω，L值和C值极大，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs，ton=30μs时，⑴ 推导输出电压平均值U0的表达式并计算U0，⑵计算输出电流平均值I0。(12分) ?? 解：由伏秒平衡理论，有E×ton=（Uo-E）toff 得 E 输出电压平均值为： 输出电流压平均值为： 图4升压斩波电路 ?4、⑴ 说明PWM控制的基本原理 ⑵ 图5 规则采样法SPWM技术中，正弦调制信号波的调制度=0.8。三角载波的正负幅值均为1，频率为 20kHz。求对应于正弦角度ωrt=30°时的SPWM波的宽度??。 解： ⑴PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。 在采样控制理论中有一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理以正弦PWM