2009—2010学年第一学期期末考试卷
课程名称 电力电子技术 试卷编号 A 考试方式 闭卷 满分分值 100分 考试时间 120分钟
1. 将直流电变为交流电称为逆变。当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时， 称为 ；当交流侧直接和负载相连时，称为 。 2. PWM逆变电路根据直流侧电源性质的不同，也可分为 和 两种。目前实际应用的PWM逆变电路几乎都是 电路。
3. 三相桥式全控整流电路，若整流变压器副边电压u2tV,带反电动
势阻感负载，30，则整流输出平均电压Ud= 。
4. 按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可以将电力电子器件
分为以下三类： 、 和 。
5．电力半导体器件由于承受过电压、过电流的能力太差，所以其控制电路必须
设有 和 保护电路。
6. 晶闸管导通的条件有二：一是 ，
二是 。
7. 电力电子器件驱动电路的任务是将
。 驱动电路还要提供 。 8. 若晶闸管电流的有效值是314A，则其额定电流为 A。若该晶闸管 阴、阳极间所加电压为100sintV，则其额定电压应为。（不考 虑晶闸管电流、电压的安全裕量。）
9. 电力变换通常可分为四大类，即交流变直流、 、 和 。
10. 电子技术包括 和 两大分支。 11. 在电压型逆变电路的PWM控制中，同一相上下两个桥臂的驱动信号是 的。但实际上为了防止上下两个桥臂直通而造成短路，在上
下两臂通断切换时要留一小段上下臂都施加关断信号的 。 12. 在三相全控桥整流电路中，触发脉冲可采用 触发与
二、单项选择题（每小题2分，共10分）
13. 下列电力半导体器件中，（ ）最适合用在小功率、高开关频率的电力电
子电路中。
a. 晶闸管 b. GTR c. 电力MOSFET d. IGBT
14. 三相桥式全控整流电路带大电感负载，则电路中晶闸管的触发角的移相范
围是（ ）。
a. 1800 b. 1500 c. 1200 d. 900
15. 有两组三相半波可控整流电路，一组是共阳极接法，一组是共阴极接法，
如果它们的触发角都是，那么共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉 冲对同一相来说，在相位上相差（ ）。 a. 900 b.1800 c.1500 d. 1200
16. 对于晶闸管可控整流电路，无论其工作在整流状态还是有源逆变状态，其
换流方式都属于（ ）。
a. 器件换流 b. 电网换流 c. 负载换流 d. 强迫换流 17. 下列电力电子器件中，属于电压控制型器件的是（ ） a. GTO b. GTR c.晶闸管 d. IGBT
三、问答题（每小题6分，共24分）
18. 全控型器件的缓冲电路的作用是什么？试分析图1中RCD缓冲电路中各元件的作用。
图1
19. 使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？
20. 什么是PWM控制？简述PWM控制的基本原理。
21. 什么是电压型逆变电路？有什么特点？
四、计算题（每小题10分，共30分）
22. 单相桥式全控整流电路如图2，U2100V，负载中R2，L值极大，
当60时，要求：①作出ud、id和i2的波形；②求整流输出平均电压Ud、电流Id和变压器二次电流有效值I2。
23.一单相交流调压电路，电源为工频220V，电阻性负载，R=5Ω，延迟角=300。试求：①负载电压有效值U0；②负载电流有效值I0；③电源侧的功率因数。
24. 在图3的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R10，采用脉宽调制控制方式，当T=40s，ton15s时，计算输出电压平均值Uo和输出电流平均值Io。
图3
五、波形分析题（10分）
25. 在图4所示三相半波整流电路中，如果b相的触发脉冲消失，试绘出在电阻
负载和阻感负载下整流电压ud的波形（300）。
图4
2009—2010学年第一学期期末考试卷答案
课程名称 电力电子技术 试卷编号 A 专业 电气
一、 填空题（每空1分，共25分）
1．有源逆变 无源逆变 2．电压型 电流型 3．117
4．半控型器件 不控型器件 全控型器件 5．过电压保护 过电流保护 6．有正向阳极电压 门极有足够大的触发电流 7．按控制目标的要求施加开通或关断的信号，对半控型器件提供开通控制信号，对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节
8. 200A 100V 9. 直流变交流 交流变交流 直流变直流
10. 信息电子技术 电力电子技术 11. 互补 死区时间 12. 双窄脉冲 单宽脉冲
二、单项选择题（每小题2分，共10分） 13. c 14. d 15. b 16. b 17. d 三、问答题（每小题5分，共25分）
18. 缓冲电路的作用是抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的 开关损耗。（3分）
RCD缓冲电路中各元件的作用是：开通时，Cs经Rs放电，Rs起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经VDs从Cs分流，使du/dt减小，抑制过电压。（2分）
19. 使变流器工作于有源逆变状态的条件有二：一是有直流电动势，其极性和晶闸
管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压（3分）；二是晶闸管的控制角 >π/2，使Ud为负值（2分）。
20. PWM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的波形（含形状和幅值）。（1分）
采样控制理论中有一条重要的理论：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。（1分）
以正弦PWM控制为例。把正弦分成N等分，就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积相等，就得到PWM波形。各
PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用相同的方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波是等效的。（3分）
21. 直流侧电源为电压源的逆变电路称为电压型逆变电路。（2分） 电压型逆变电路的特点如下：
(1) 直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。（1分） (2) 输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。（1分） (3) 阻感负载时需提供无功功率,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，逆变桥各臂并联反馈二极管。（1分）
22. 在电力电子电路中，在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，构成辅助换流网络（2分），在开关过程前后引入谐振（1分），开关开通前电压先降为零，或关断前电流先降为零，消除电压、电流的重叠。可降低甚至消除开关损耗和开关噪声。这样的电路称为软开关电路。具有这样开关过程的开关称软开关（1分）。 四、计算题（每小题10分，共30分） 22 解：①ud、id、和i2的波形如下图：
②输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2分别为
Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos60°＝45（V）
Id＝Ud /R＝45/2＝22.5（A）
I2＝Id ＝22.5（A）
③晶闸管承受的最大反向电压为：
2U2＝1002＝141.4（V）
考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：
UN＝（2~3）×141.4＝283~424（V）
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
流过晶闸管的电流有效值为：
IVT＝Id∕2＝15.91（A）
晶闸管的额定电流为：
IN＝（1.5~2）×15.91∕1.57＝15.2~20.27（A）
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 23 解
负载电压有效值U0
U0220*0.9855=216.81(V) 负载电流有效值I0
U0216.81= =43.362(A) R5
电源侧的功率因数为 I0
PU0I0U0=0.9855 SU1I0U124 解
输出电压平均值Uo
U0
T40
E50=80(V)
Tt0n4015
输出电流平均值Io
U080= =8(A) R10
五、波形分析题（10分）
I0
2009—2010学年第一学期期末考试卷
课程名称 电力电子技术 试卷编号 A 考试方式 闭卷 满分分值 100分 考试时间 120分钟
1. 将直流电变为交流电称为逆变。当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时， 称为 ；当交流侧直接和负载相连时，称为 。 2. PWM逆变电路根据直流侧电源性质的不同，也可分为 和 两种。目前实际应用的PWM逆变电路几乎都是 电路。
3. 三相桥式全控整流电路，若整流变压器副边电压u2tV,带反电动
势阻感负载，30，则整流输出平均电压Ud= 。
4. 按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可以将电力电子器件
分为以下三类： 、 和 。
5．电力半导体器件由于承受过电压、过电流的能力太差，所以其控制电路必须
设有 和 保护电路。
6. 晶闸管导通的条件有二：一是 ，
二是 。
7. 电力电子器件驱动电路的任务是将
。 驱动电路还要提供 。 8. 若晶闸管电流的有效值是314A，则其额定电流为 A。若该晶闸管 阴、阳极间所加电压为100sintV，则其额定电压应为。（不考 虑晶闸管电流、电压的安全裕量。）
9. 电力变换通常可分为四大类，即交流变直流、 、 和 。
10. 电子技术包括 和 两大分支。 11. 在电压型逆变电路的PWM控制中，同一相上下两个桥臂的驱动信号是 的。但实际上为了防止上下两个桥臂直通而造成短路，在上
下两臂通断切换时要留一小段上下臂都施加关断信号的 。 12. 在三相全控桥整流电路中，触发脉冲可采用 触发与
二、单项选择题（每小题2分，共10分）
13. 下列电力半导体器件中，（ ）最适合用在小功率、高开关频率的电力电
子电路中。
a. 晶闸管 b. GTR c. 电力MOSFET d. IGBT
14. 三相桥式全控整流电路带大电感负载，则电路中晶闸管的触发角的移相范
围是（ ）。
a. 1800 b. 1500 c. 1200 d. 900
15. 有两组三相半波可控整流电路，一组是共阳极接法，一组是共阴极接法，
如果它们的触发角都是，那么共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉 冲对同一相来说，在相位上相差（ ）。 a. 900 b.1800 c.1500 d. 1200
16. 对于晶闸管可控整流电路，无论其工作在整流状态还是有源逆变状态，其
换流方式都属于（ ）。
a. 器件换流 b. 电网换流 c. 负载换流 d. 强迫换流 17. 下列电力电子器件中，属于电压控制型器件的是（ ） a. GTO b. GTR c.晶闸管 d. IGBT
三、问答题（每小题6分，共24分）
18. 全控型器件的缓冲电路的作用是什么？试分析图1中RCD缓冲电路中各元件的作用。
图1
19. 使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？
20. 什么是PWM控制？简述PWM控制的基本原理。
21. 什么是电压型逆变电路？有什么特点？
四、计算题（每小题10分，共30分）
22. 单相桥式全控整流电路如图2，U2100V，负载中R2，L值极大，
当60时，要求：①作出ud、id和i2的波形；②求整流输出平均电压Ud、电流Id和变压器二次电流有效值I2。
23.一单相交流调压电路，电源为工频220V，电阻性负载，R=5Ω，延迟角=300。试求：①负载电压有效值U0；②负载电流有效值I0；③电源侧的功率因数。
24. 在图3的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R10，采用脉宽调制控制方式，当T=40s，ton15s时，计算输出电压平均值Uo和输出电流平均值Io。
图3
五、波形分析题（10分）
25. 在图4所示三相半波整流电路中，如果b相的触发脉冲消失，试绘出在电阻
负载和阻感负载下整流电压ud的波形（300）。
图4
2009—2010学年第一学期期末考试卷答案
课程名称 电力电子技术 试卷编号 A 专业 电气
一、 填空题（每空1分，共25分）
1．有源逆变 无源逆变 2．电压型 电流型 3．117
4．半控型器件 不控型器件 全控型器件 5．过电压保护 过电流保护 6．有正向阳极电压 门极有足够大的触发电流 7．按控制目标的要求施加开通或关断的信号，对半控型器件提供开通控制信号，对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节
8. 200A 100V 9. 直流变交流 交流变交流 直流变直流
10. 信息电子技术 电力电子技术 11. 互补 死区时间 12. 双窄脉冲 单宽脉冲
二、单项选择题（每小题2分，共10分） 13. c 14. d 15. b 16. b 17. d 三、问答题（每小题5分，共25分）
18. 缓冲电路的作用是抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的 开关损耗。（3分）
RCD缓冲电路中各元件的作用是：开通时，Cs经Rs放电，Rs起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经VDs从Cs分流，使du/dt减小，抑制过电压。（2分）
19. 使变流器工作于有源逆变状态的条件有二：一是有直流电动势，其极性和晶闸
管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压（3分）；二是晶闸管的控制角 >π/2，使Ud为负值（2分）。
20. PWM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的波形（含形状和幅值）。（1分）
采样控制理论中有一条重要的理论：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。（1分）
以正弦PWM控制为例。把正弦分成N等分，就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积相等，就得到PWM波形。各
PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用相同的方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波是等效的。（3分）
21. 直流侧电源为电压源的逆变电路称为电压型逆变电路。（2分） 电压型逆变电路的特点如下：
(1) 直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。（1分） (2) 输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。（1分） (3) 阻感负载时需提供无功功率,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，逆变桥各臂并联反馈二极管。（1分）
22. 在电力电子电路中，在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，构成辅助换流网络（2分），在开关过程前后引入谐振（1分），开关开通前电压先降为零，或关断前电流先降为零，消除电压、电流的重叠。可降低甚至消除开关损耗和开关噪声。这样的电路称为软开关电路。具有这样开关过程的开关称软开关（1分）。 四、计算题（每小题10分，共30分） 22 解：①ud、id、和i2的波形如下图：
②输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2分别为
Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos60°＝45（V）
Id＝Ud /R＝45/2＝22.5（A）
I2＝Id ＝22.5（A）
③晶闸管承受的最大反向电压为：
2U2＝1002＝141.4（V）
考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：
UN＝（2~3）×141.4＝283~424（V）
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
流过晶闸管的电流有效值为：
IVT＝Id∕2＝15.91（A）
晶闸管的额定电流为：
IN＝（1.5~2）×15.91∕1.57＝15.2~20.27（A）
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 23 解
负载电压有效值U0
U0220*0.9855=216.81(V) 负载电流有效值I0
U0216.81= =43.362(A) R5
电源侧的功率因数为 I0
PU0I0U0=0.9855 SU1I0U124 解
输出电压平均值Uo
U0
T40
E50=80(V)
Tt0n4015
输出电流平均值Io
U080= =8(A) R10
五、波形分析题（10分）
I0