【锯齿波的底宽由什么元件参数决定】变频器测试问题

第一章事故试题和练习题

1.解释了晶闸管型号规范KP200-7E代表的含义。

晶闸管的传导条件是什么？后门消除极信号对晶闸管有影响吗？通过后通过晶闸管的电流是由什么决定的？通过后负载的电压是多少？晶闸管的拦截条件是什么？切断后正极和负极两端的电压由什么决定？

3.型号KP100-3，电流保持IH=4mA晶闸管，在图1-15所示电路中使用是否合理？为什么(不考虑电压电流毛利)

图1-15问题3图

4.图1-16的阴影部分表示通过晶闸管的电流波形，最大值设置为IM，计算每幅图的电流平均值、有效值。

5.是否在1-17所示电路的负载电阻Rd上绘制电压波形？

双向晶闸管额定电流参数是如何定义的？额定电流为100A的双向晶闸管如果被普通晶闸管反向平行取代，普通晶闸管的额定电流应该选择多少？

7.说明图1-18所示电路的工作原理，并说明双向晶闸管的触发方式。

8.图1-19是由程序控制管组成的电池充电电路，说明了该电路的工作原理。

图1-16问题4图

图1-17问题5图

图1-18问题7图

图1-19问题8图

第二章事故试题和练习题

1.阐述了GTO的开通和关机原理。和普通晶闸管相比有什么不同？

2.GTO的主要参数是什么？这些参数中有哪些与一般晶闸管相同？有什么区别吗？

GTO的停机损失是什么？过度停机损失对GTO有什么影响？如何减少停机损失？

4.简述了大功率晶体管GTR与小信号晶体管的异同。

5.什么因素会导致GTR二次破坏？可以采取什么措施预防？

6.图2-34显示了NPN型功率晶体管。在以下偏置条件下，GTR在输出特性曲线的哪个区间工作？

A) ube=-1v、UCB20V、uce=20v

B) ube=1v、UCB -20v、uce=10v

C) ube=1v、UCB=-1v、uce=1v

D) ube=1v，UCB=-1v，uce & lt1v。

7.达林顿GTR管道和单管GTR的主要区别是什么？图2-34问题6图

8.富士FVR-G5变频器，使用型号6DI50C-050。

(500V、50A)的大功率确定模块、每个管道允许的工作电压和流动电流大小分析？

9.电力MOSFET的极间电容包括什么？输入容量、输出容量、反馈容量、极间电容有什么关系？

10."功率MOSFET的栅极绝缘、电压控制装置、栅极驱动功率为零."这句话正确吗？为什么

11.什么是安全的工作区？电力MOSFET的安全工作区有哪三种情况？请另外说明一下。

12.阐述功率场效应晶体管的结构特点，如何解决高压大电流问题？

13.MCT、IGCT管结构各有什么特点？

14.sit管道的结构特点和工作原理是什么？

15.阐述了SITH的开通和关机机制。为什么SITH在高频应用领域占据绝对优势？

16.sit和SITH有何异同？

17.pic一般有什么功能？它的结构主要有哪些类型？

18.收集目前生产IPM模块的大型制造商的产品型号、达到的容量、性能等参数。

第三章事故试题和练习题

1.描述GTO栅极控制电路的基本结构。阻塞控制受哪些电路参数的影响？

2.画GTO文极控制信号的推荐波形采用这种波形对GTO的开通和拦截控制有什么好处？

3.GTO的浇口驱动样式分为两类。请单独说明电路的基本配置。

4.处于开通和关闭状态的GTR驱动电路一般需要满足这些要求吗？

5.图3-29是使用正负双电源的实用GTR驱动电路，GTR在ui高工作日时通过。如果Ui在低工作日时GTR关闭，请分析一下电路的工作原理。VD3、V4在电路中的主要作用是什么？

6."功率MOSFET管、IGBT管的栅极绝缘、电压控制装置、栅极驱动功率为零."这句话正确吗？为什么

7.栅极驱动电路的功率MOSFET要求是什么？

8.电力MOSFET的栅极驱动电路有哪两种主要形式？分别画一个电路来说明。

图3-29问题5图3-30问题12图

9.晶闸管过电压、过电流的原因分别是什么？分别需要采取什么保护措施？

10.为什么电力MOSFET管要静电保护？静电防护措施是什么？

11.运行电源MOSFET组件时应采取哪些保护措施？

12.图3-30是公用事业电路的一部分。

(1)图中R、C、VD的作用和工作原理是什么？

(2)

画出栅极驱动电路与IGBT之间的连线。

13．GTR缓冲电路的作用是什么？有哪些缓冲电路形式？

14．GTO为什么要设置缓冲电路？说明缓冲电路的工作原理。

15．如图3-31所示电路称为有源馈能缓冲电路。它们都是借助于有源器件（SMPS表示开关型电源）实现能量回馈。图中的电容CS、CO电感Ls以及二极管VD0等均与无源缓冲电路中的作用相同，试分别讨论两个电路的馈能原理？

图3-31有源馈能式缓冲电路

a) 开通缓冲电路　　　　　　　　b) 关断缓冲电路

16. 晶闸管在串联、并联使用中分别应注意什么？

17. 指出图3-32中哪些是保护元件？各自的名称与作用是什么？

(提示：①为硒整流片串联而成的“硒堆”，可用于吸收较大的过压能量，但它的体积较大，反向伏安特性较差，可被压敏电阻取代。在旧式变流装置中仍可见到。)

图3-32 题17图

第四章 思考题与习题

１．在可控整流电路中，若负载是纯电阻，试问电阻上的电压平均值与电流平均值的相乘积是否就等于负载消耗的功率，为什么？

２．某电阻负载要求获得Ud ＝0～24V的可调直流平均电压，负载电流Id＝30A。分别由交流电网220V供电，与由整流变压器降压后60V的变压器二次侧电压供电。采用单相半波可控整流电路，说明是否都能满足要求？并比较两种供电方案的晶闸管导通角、晶闸管的电压电流额定值、电源与整流变压器二次侧的功率因数及对电源要求的容量等何不同？两种供电方案哪种合理？

３．图4-41 是中小型发电机采用的单相半波晶闸管自激励磁电路，Ｌ为励磁绕组，发电机满载时相电压为220V，要求励磁电压为45V，励磁绕组内阻为4Ω，电感为0.2H，试求满足励磁要求时，晶闸管的导通角及流过晶闸管与续流二极管的电流平均值及电流有效值。 图4-41 题３图

4．画出单相半波可控整流电路，当α＝60°时，如下五种情况的ud、iT及uT 的波形

１）电阻性负载；

２）大电感负载不接续流二极管；

３）大电感负载接续流二极管；

４）反电势负载不串入平波电抗器；

５）反电势负载串入平波电抗器并接续流二极管。

5．单相全控桥整流电路，大电感负载。已知： U＝220V；R＝4Ω。试求:当α＝60°时，分别计算负载两端并接续流二极管前后的Ud 、IdT、IdD及IT、ID 值；画出ｕd 、iT、uT的波形；选择晶闸管的型号。

6．单相半控桥电路，对直流电动机电枢供电，串入了大电感量的平波电抗器Ld，电枢电阻为0.2Ω，单相交流电压220V输入。试画出当α＝90°时的ud、iT、iD及uT的波形; 并求：负载电流为50A时的IdT、IT、IdD、ID与电动机反电势E 各为多少？

7．如图4-42所示的可控整流电路，试画出α＝60°时的ud、iT、iD及uT的波形；如果u2＝220V，R＝5Ω。试计算选择晶闸管与二极管的型号。

图4-42 题7图　　　　　　 　 　　　图4-43 题8图

8．两个晶闸管串联式的单相半控桥整流电路如图4-43 所示，负载为大电感，内阻为5Ω，电源电压ｕ2＝100sinωt。试画出ud、iT、和iD的波形；比较说明与共阴极接法的单相半控桥电路的异同。

　　9. 对三相半波可控整流电路电阻负载，如果触发脉冲出现在自然换相点之前15°处，试画出触发脉冲宽度分别为10°和20°时，输出电压ud波形，并分析电路是否正常工作？

10．对三相半波可控整流电路大电感负载，电感内阻为10Ω，不接接续流二极管。负载电压要求Ud＝220V，画出当α＝45°时ud、iT3、uT3波形；满足负载要求的整流变压器二次侧相电压有效值U2及整流变压器容量S１、S2。

11．对三相半波可整流电路，如果U相的触发脉冲丢失，试画出α＝60°时，大电感负载时的ud、iT5及uT3波形。

12．对三相半波可控整流电路，负载为直流电动机串入足够大的平波电抗器，并续流二极管。U2＝220V，电动机在额定负载下运行，额定电流为40A，电枢回路总电阻为0.2Ω，试求：当α＝60°时的Ud、IdT、IT、IdD及反电势E值的大小。画出ud、iT1、uT1波形。

13．对三相全控桥整流电路大电感负载，已知U2＝100V，电感的内阻为10Ω。求α=45°时Ud、Id、IdT和IT值，并画出ud、iT1、iu、uT1电压和电流波形。

14．如图4-44 所示为GTR组成的相控电路，采用超前相角控制方式，求α＝45°时Ud、Id及流过GTR的电流平均值，并画出ud、iV1、iu、uV1电压和电流波形。

15. 三相半控桥整流电路大电感负载，为了防止失控，并接了续流二极管。已知：U2 ＝120V，电感的内阻为6Ω。求：α＝60°时Ud、IdT、IT、IdD及ID，并画出ud、iT1波形。

16. 由三相半波可控整流电路为直电动机供电，电动机的额定电压220V；额定电流28A；电动机起制动电流不超过60A，要求负载电流降至3A时仍然连续。U2＝220V试选择晶闸管型号、计算电枢回路所需的电感量。

17. 三相全控桥晶闸管－直流电动机调速系统，电动机的额定电压为220V、电流90A、转速1500r/min及功率为17kW。电枢回路总电阻为1Ω（电机电枢电阻以铜耗占电机额定损耗的1/2～2/3计），平波电抗器电感量为50mH，电动机起制动电流限制在额定电流的2 倍之内。试求：

１）计算选择晶闸管型号。

２）写出α＝60°时的负载电流连续段机械 图4-44 题14图

方程式，并绘出n=f(Id)特性曲线。

３）计算α＝60°时的电流不连续段n0、IdK的机械特性。

18. 说明下列各概念：整流与待整流，逆变与待逆变，有源逆变与无源逆变。

19. 什么叫有源逆变？有源逆变的工作原理是什么？

20. 说明实现有源逆变的条件，为什么半控桥和负载侧并有续流管的电路不能实现有源逆变？

21. 造成逆变失败的原因有哪些？为什么要对最小逆变角加以限制？

22．图4-45中，（a）工作在整流-电动机状态， 图4-45 题22图

（b）工作在逆变-发电机状态。

① 标出Ud、E及id的方向；

② 说明E和Ud的关系；

③ 当α与β都为最小值30°时，说明α与β的移相范围。

23. 试画出三相半波共阴极接法β=60°时的ud及晶闸管两端电压波形。

24. 说明桥式反并联可逆电路有环流系统四象限运行的工作过程。说明该电路为何要用四只环流电抗器？

25. 什么是环流？试结合三相半波有源逆变电路说明不同α和β角时环流的大小？

26．图4-46为绕线式异步电动机串级调速系统主电路原理图，它是晶闸管有源逆变应用的典型例子。图中RF为频敏电阻，用于起动时限制起动电流；E20为转子开路线电动势（转速n=0）；s 为电机的转差率。系统中转子相电动势sE20经三相整流桥（VD1~VD6）整流，输出直流整流电压Ud。直流附加电压Udβ由逆变桥产生。

由此可得出转子回路电压平衡方程式

（4-53）

即 （4-54）

式中：U d ——整流器输出电压；

Udβ ——逆变器直流侧电压（即直流附加电动势Eβ）；

U21 ——逆变变压器二次相电压；

β ——逆变角；

R ——转子直流回路等效总电阻。

根据(4-51)式，在电机带额定负载的情况下，Id不变，改变β，就能改变转差率s，从而改变转速。由于电动机的转差功率通过转子整流器变换为直流功率，在通过逆变器变换为交流功率回馈电网。由于转子整流器是不可控的，因此转差功率只能从转子单方向流出，无法实现转差功率流入转子，故只能实现低于同步转速的电动机运行和高于同步转速的回馈制动运行，这种系统称为低同步串级调速系统。若将三相整流桥也改为全控桥，两组三相桥式整流器既可工作在整流，也可工作在逆变状态。因此控制两组桥的工作状态，就可以控制转差功率的流向，从而可实现在高于同步转速或低于同步转速的电动运行或回馈制动运行。这种系统称为超同步串级调速系统，试分析超同步串级调速系统中如何控制两组全控桥实现在高于同步转速或低于同步转速的电动运行或回馈制动运行的，以及它们的转差功率流向？

图4-46 题26图

第五章 思考题与习题

1．单结晶体管触发电路中，削波稳压管两端井接一只大电容，可控整流电路还能正常工作吗？为什么？

2．单结晶体管自激振荡电路是根据单结晶体管的什么特性组成工作的？振荡频率的高低与什么因素有关？

3．图5－21为单结晶体管分压比测量电路。测量时先按下常开按钮SB，调节50kΩ电位器，使微安表指为100μA，然后松开按钮SB，再读取微安表的指针数值，该数值除以100，即可得到单结管的分压比。试说明测量原理。

图5－21 题3图 图5－22 题5图

4．用分压比为 0.6的单结晶体管组成的振荡电路，若 Ubb=20V，则峰值电压 UP为多少？若管子b2脚虚焊，b1脚正常，则电容两端电压又为多少？

5．图5－22为采用单结晶体管触发的单相半波可控整流电路，试画出α=90°时，图中①～③及Rd两端的电压波形。

6．图5－23为铅蓄电池充电电路，图中的稳压管是用于保护单结晶体管；R1、C1是用于保护晶体管，当出现短路和蓄电地极性错接时该电路具有自动保护功能，试分析其工作原理。

7．图5-24为电动机正反转定时控制电路，可使用在要求均匀搅拌等定时正反转的机械装置上， 图5－23 题6图

调节RPI（电阻为220kΩ） 能改变正转工作时间（约20μs）。调节RP2（电阻为220kΩ）能改变反转工作时间（约20μs）。试说明电路工作原理。

图5－24 题7图

8．移相式触发电路通常由哪些基本组成环节？

9．锯齿波触发电路有什么优点？锯齿波的底宽由什么元件参数决定的？输出脉宽是如何调整的？双窄脉冲与单宽脉冲相比有什么优点？

10．什么叫同步？说明实现触发电路与主电路同步的步骤。

11．三相半波可控整流电路，电阻性负载，要求移相范围 0°～150°，主变压器为D，y1接线组别，采用NPN管组成的锯齿波触发电路，考虑锯齿波起始段的非线性留出60°的裕量不用，试用图解确定同步变压器的接线组别，并完成电路连接。

12．对三相全控桥可控整流电路，电动机负载可逆工作，要求移相范围30°～150°，主变压器为D，y11接线组别，采用NPN管组成的锯齿波触发电路，考虑锯齿波起始段的非线性留出30°的裕量不用，试用图解确定同步变压器的接线组别，并完成电路连接。

13．图5-25为测定三相电源相序的电路、当被测试端点1、2和3所接的三相电源相序分别为U、V和W时，则发光二极管较暗，反之发光二极管较亮，为什么？试画出波形图并加以说明。

14．采用集成触发电路有什么优越性？

15．微机数字触发电路一般应用于什么场合？说明8031单片机数字触发电路的工作原理。同步信号是如何取得的？控制角a的大小和脉冲宽度是如何得到的？ 图5－25 题13图

第六章 思考题与习题

1. 试以降压式斩波器为例，简要说明斩波器具有直流变压器效果；

2. 根据题2表中各栏目要求，归纳有关参量表达式并填入表中；

题2表

参量表达

斩波电路

占空比

k

输出与输入电压

UO/Ud

临界连续性电流

ILB

输出电压纹波

　　ΔU0/UO

降　压　式

升　压　式

　　3. 试比较升降压斩波电路与库克电路的异同点。

４．如图6-28所示降压斩波电路，V在t=0时导通，t=t1时断开，t=t1+t2时又导通，以后重复上述过程，试完成下列要求

(1) 求输出电压的平均值UO。和有效值U；

（2）求斩波器的输入功率Pi。

　５．在上题的斩波电路中，负载电阻R=10Ω，Us=220V，斩波开关导通时产生2V的压降UT，斩波频率为1KHz，如果k=0.5，试求　　　　　　　　

(1)平均输出电压UO和输出电压有效值U；

(2)斩波效率η=P0/Pi；

(3)输出纹波电压的相对值。

６．图6-29电路中，设电容C很大，可忽略负载上的纹波电压，而ton=toff=40μs 图6-28 题4图

(1) 　画出Id、IL和IC的稳态波形。

（2）计算在稳态时，直流电源给出的功率。

７. 降压式斩波电路如图6-3所示，输入电压为（27±10％）V，输出电压15V，最大输出功率120W,最小输出功率为为10W。轻载时关断时间为5μs，电路的工作频率为30kHz。求: 图6-29 题6图

(1) 占空比k的变化范围；

(2) 保证整个工作范围内电感电流联续的电感值；

(3) 当输出纹波电ΔU0＝100mV时，求波电容值；

(4) 若取电感临界连续电流为4A，求电感值。

　　８. 升压式斩波电路如图6-9a所示，输入电压为（27±10％）V，输出电压50V，输出功率为750W，效率为95％，负载电阻R=0.05Ω。求(1)最大占空比是多少？(2)若要求输出电压为60V 是否可能？为什么？

９．对于如图6-30所示的升压调节器，ＵS＝100V，R＝50Ω，ton＝80μs，

toff＝20μs，设电感和电容的值均较大，可忽略id和负载电压的纹波，电路稳态工作。试完成下列要求

(1) 计算负载电压Ｕ０。

(2) 画出u０和ｉＣ的波形。

(3) 计算100V直流电源输出的功率。

图6-30 题9图

第七章 思考题与习题

1． 交流调压开关通断控制与相位控制的优缺点是什么？适用于什么负载？

2．

图7-25为可编程控制器(PLC)的输出模块中输出电路，分别用GTR、功率MOSFE及双向晶闸管组成，说明它们各自可通过什么信号？

图7-25 题2图

3.图7-26为双向晶闸管的零电压开关，说

明VT1管触发信号随机断开时，负载能在电源电压波形过零点附近接通电源；VT1管触发信号随机导通时，负载能在电流过零点断开电源。

４.采用双向晶闸管组成的单相调功电路采

用过零触发，U2=220V，负载电阻R=1Ω,在控制的设定周期TC内，使晶闸管导通0.3s，断开.2s。试计算： 　图7-26 题3图

(1) 输出电压的有效值；

(2) 负载上所得的平均功率与假定晶闸管一直导通时所送出的功率。

(3)选择双向晶闸管型号。

　　5．一台220V／10kW的电炉，采用单相晶闸管交流调压，现使其工作在功率为5kW的电路中，试求电路的控制角α，工作电流以及电源侧功率因数。

6．图7-27单相交流调压电路，U 2=220V，

L =5.516mH，R =1Ω,试求： 图7-27 题6图

(1) 控制角移相范围； (2)负载电流最大有效值；

(3)最大输出功率和功率因数； (4)画出负载电压与电流的波形．

7．将上题的晶闸管换成为GTO或GTR，当α1=30°、α2=120°时，试求输出电压的有效值并画出输出电压、电流波形。

第八章 思考题与习题

1．换流方式有哪几种？各有什么特点？

2．无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？

3．什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有何特点？

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？

5．电压型交-直-交逆变器采用二极管整流桥整流，输入功率因数如何？为什么？

6．试说明PWM控制的基本原理。

7．单极性和双极性PWM调制有什么区别？在三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流电源中点的电压）和线电压SPWM波形各有几种电平？

8．什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？

9．什么是软开关？什么是硬开关？二者的主要差别是什么？

第十章 思考题和习题

1、在高频开关电路中为减少开关损耗，提高开关频率，通常要采用零电压开通、零电流关断的软开关技术，在本章第一节的大功率开关电源中，是如何实现软开关技术的？

2、图9-2中的电源的主功率变换电路为一电压型半桥式逆变电路，请将其改为全桥式逆变电路，若用全桥逆变电路，则IGBT的脉宽调制信号应如何改变？

3、请将图9-4中分立元件组成的IGBT管的驱动电路改为由EXB841构成的集成驱动电路。

4、单相在线式不间断电源通常由哪些电路构成，试简要分析各个电路的作用及工作原理。

5、UPS中对IGBT的保护主要有哪些？当短路发生并被检测到时，有几种方法可防止IGBT被损坏？

*6、请用MATLAB语言中的动态仿真工具（SIMULINK）的电力系统工具箱（Power System Blockset）建立一个三相PWM逆变器主电路，要求逆变器直流侧电压取110v，逆变器功率器件选择IGBT模块，接电阻电感性负载，并记录PWM驱动模块的调制度分别为0.4和0.8时输出电压的波形。

注：逆变器直流侧电压可取110v~220v；PWM驱动模块中调制信号采用50Hz的正弦波，其调制度可从0调至1，分别对应输出电压幅值为0至最大，载波频率可选择正弦波频率的12~24倍； IGBT模块采用默认模块参数。