电力电子技术课后题答案
0-1.什么是电力电子技术?
电力电子技术是应用于电力技术领域中的电子技术；它是以利用大功率电子器件对能量进行变换和控制为主要内容的技术。国际电气和电子工程师协会（IEEE）的电力电子学会对电力电子技术的定义为：“有效地使用电力半导体器件、应用电路和设计理论以及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的一门技术，它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。”
0-2.电力电子技术的基础与核心分别是什么?
电力电子器件是基础。电能变换技术是核心.
0-3.请列举电力电子技术的 3 个主要应用领域。
电源装置;电源电网净化设备;电机调速系统;电能传输和电力控制;清洁能源开发和新蓄能系统;照明及其它。
0-4.电能变换电路有哪几种形式?其常用基本控制方式有哪三种类型?
AD-DC整流电;DC-AC逆变电路;AC-AC交流变换电路;DC-DC直流变换电路。 常用基本控制方式主要有三类：相控方式、频控方式、斩控方式。
0-5.从发展过程看，电力电子器件可分为哪几个阶段? 简述各阶段的主要标志。可分为：集成电晶闸管及其应用；自关断器件及其应用；功率集成电路和智能功率器件及其应用三个发展阶段。集成电晶闸管及其应用：大功率整流器。自关断器件及其应用：各类节能的全控型器件问世。功率集成电路和智能功率器件及其应用：功率集成电路（PIC），智能功率模块（IPM）器件发展。
0-6.传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是什么?
传统电力电子技术的特征：电力电子器件以半控型晶闸管为主，变流电路一般
为相控型，控制技术多采用模拟控制方式。
现代电力电子技术特征：电力电子器件以全控型器件为主，变流电路采用脉宽
调制型，控制技术采用PWM数字控制技术。
0-7.电力电子技术的发展方向是什么?
新器件：器件性能优化，新型半导体材料。高频化与高效率。集成化与模块化。数字化。绿色化。
1-1.按可控性分类，电力电子器件分哪几类?
按可控性分类，电力电子器件分为不可控器件、半控器件和全控器件。
1-2.电力二极管有哪些类型?各类型电力二极管的反向恢复时间大约为多少?
电力二极管类型以及反向恢复时间如下：
1）普通二极管，反向恢复时间在5us以上。
2）快恢复二极管，反向恢复时间在5us以下。快恢复极管从性能上可分为快速恢复和超快速恢复二极管。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者在100ns 以下，甚至达到20~30ns，多用于高频整流和逆变电路中。
3）肖特基二极管，反向恢复时间为10～40ns。
1-3.在哪些情况下，晶闸管可以从断态转变为通态? 维持晶闸管导通的条件是什么?
1、正向的阳极电压；
2、正向的门极电流。两者缺一不可。阳极电流大于维持电流。
1-4.已处于通态的晶闸管，撤除其驱动电流为什么不能关断，怎样才能使晶闸管由导通变为关断?
已处于通态的晶闸管在内部已形成强烈的正反馈，即使撤去其驱动电流，会仍然维持导通的状态。因此晶闸管一旦导通后门极将失去控制作用，门极的电压和驱动电流对管子随后的导通或关断均不起作用。
要使晶闸管由导通变为关断，可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。
1-6.根据 GTO 的关断原理，说明:GTO 和普通晶闸管同为 PNPN 结构，为什么 GTO能够通过门极控制关断，而普通晶闸管不能?
GTO 之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：
1）在设计GTO时使其α2较大，这样，晶体管VT2控制灵敏，使GTO容易关断。
2）由于GTO的内部包含着许多共阳极的小GTO单元，GTO元阴极面积小，门极和阴极间的距离短，P2基区的横向电阻小，可以从门极抽出更大的电流。3）GTO导通时，双晶体管模型中的2个晶体管共基极电流放大倍数之和α1+α2大于1且近似等于1（1.05左右），因而处于临界饱和导通状态，若要关断GTO，可用抽出部分阳极电流的办法破坏其临界饱和状态，使GTO用门板负信号关断。SCR的α1+α2比1大（大约为1.15），SCR导通后处于深度饱和状态，因而用门极负脉冲不足以使α1+α2达到小于1的程度，因而也就不能用门极负信号去关断阳极电流。这是GTO与SCR的一个极为重要的区别。
1-7.关于 GTR，请回答如下两个问题:
1)描述 GTR 的二次击穿特性。
2)为什么 GTR 在开关瞬变过程中易被击穿?有什么预防措施?
1）当GTR集射极间的电压升高至击穿电压BUceo时，发生一次击穿，此时集电极电流急速增加，如果有外接电阻限制集电极电流的增长，一般不会引起晶体管特性变坏；一次击穿发生时，如果对集电极电流不加限制，集电极电流继续增加，集射极间的电压陡降，就会导致破坏性的二次击穿。所以，二次击穿是在器件发生一次击穿后，在某电压和电流点产生向低阻抗区高速移动的负阻现象。2）GTR的安全工作区较窄，当GTR在工作过程中所承受的电压电流都较大时，超出安全工作区域，那么GTR在开关瞬变过程中易被击穿。
预防措施就是加辅助电路，确保GTR所承受的电压电流在安全工作区域之内。1-8.如何防止电力 MOSFET 因静电感应应起的损坏?
1.一般在不用时将三个电极短接；
2.装配时，人体、工作台、电烙铁必须接地，测试时所有的仪器外壳必须接地；
3.电路中，栅、源极间常并联齐纳二极管以防止电压过高；
4.漏、源极间也要采取缓冲电路等措施吸收过电压。
1-9.比较电力 MOSFET 与 IGBT 内部结构，说明电力 MOSFET 在开关特性上的优点。
内部结构相似之处：IGBT内部结构包含了MOSFET内部结构。内部结构不同之处：IGBT内部结构有注入P区，MOSFET内部结构则无注入P区。
开关特性的相似之处：IGBT开关大部分时间由MOSFET运行，特性相似。开关特性的不同之处：IGBT的注入P区有电导调制效应，有少子储存现象，开关慢，所以，电力MOSFET开关速度快。
1-10.作为开关使用时，IGBT 有哪些优点?
IGBT将MOSFET与GTR的优点集于一身，既有输入阻抗高、速度快、热稳定性好、电压驱动型，又具有通态压降低，高电压、大电流的优点。
1-12.试说明 IGBT、GTR、GTO 和电力 MOSFET 各自的优缺点。
I GBT优点：开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。
缺点：开关速度低于电力MOSFET,电压，电流容量不及GTO。
GTR优点：耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低。
缺点：开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题。
GTO优点：电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电导调制效应，其通流能力很强。
缺点：电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低。
电力MOSFET优点：开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题。
缺点：电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。1-13.试分析电力电子集成技术可以带来哪些益处。智能功率模块与功率集成电路实现 集成的思路有何不同?
带来的益处：装置体积减小、可靠性提高、使用方便、维护成本低。
智能功率模块与功率集成电路实现集成的思路的不同：前者是将一系列的器件集成为一个模块来使用（封装集成），而后者则是将所有的东西都集成于一个芯片当中（芯片集成）。
1-14.IGCT 与 GTO、IGBT 相比，有哪些特点?
1.保留了GTO阻断电压高（6kV）、导通电流大（6kA）的优点；
2.在相同运行功率条件下，开关频率比GTO更高，可达到1kHz，开关损耗降
低，约为GTO的一半。
3.由于采用了很薄的缓冲层和可穿透发射区结构，所以通态压降小，通态损耗
几乎可以忽略不计，有利于器件的保护。
4.GTO关断时需要一个庞大的缓冲电路。而IGCT可承受很大的du/dt的冲击，
无需缓冲电路。逆变器结构设计的比IGBT还要简单，与传统的GTO相比，元器件数减少一半以上，系统更加简单、可靠。
5.器件与器件之间的开关过程一致性好，所以，可以容易地实现IGCT的串并
联，扩大其功率使用范围。
6.电压等级高于IGBT，现有IGCT的电压等级为4.5kV和6kV。
1-15.请说出 3 种硅材料制成的电流控制电力电子器件、3 种硅材料制成的电压控制电力电子器件和 3 种碳化硅材料制成的电力电子器件。
硅材料电流控制电力电子器件：SCR，GTO，GTR
硅材料电压控制电力电子器件：MOSFET、IGBT、IECT、SIT、SITH、MCT
碳化硅电力电子器件：现在，二极管、MOSFET、GTO、IGBT、IGCT都已经有对应的碳化硅产品。
2-1.电力电子器件的驱动电路对整个电力电子装置影响有哪些?
采用性能良好的驱动电路，可以使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减少开关损耗，对装置的奴性效率、可靠性和安全性都有重要的意义。2-2.驱动电路的基本任务有哪些?
按控制目标的要求施加开通或关断的信号。对半控型器件只需提供开通控制信号。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。除此之外，驱动电路一般还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用
光隔离或磁隔离。
2-3.为什么要对电力电子主电路和控制电路进行电气隔离?其基本方法有哪些? 为了防止主电路和控制电路之间的干扰。其基本方法有光隔离和磁隔离。光隔离一般采用光电耦合器，有普通、高速和高传输比三种类型，输入为高电平时，输出为低电平，磁隔离的元件通常是脉冲变压器。
2-4.由晶闸管构成的主电路对触发脉冲一般要求有哪些?
1.触发信号应有足够大的功率。
2.触发脉冲的同步及足够的移相范围
3.触发脉冲信号应有足够的宽度，且前沿要陡
4.应能产生强触发脉冲
5.应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离
2-6.画出 GTO 理想的门极驱动电流波形，并说明门极开通和关断脉冲的要求。
为使被触发的晶闸管能保持住导通状态，晶闸管的阳极电流必须在触发脉冲消
失前达到擎住电流，因此要求出发脉冲应具有一定宽度而不能过窄。特别是当
负载为感性负载时，因此电流不能突变，更需要较宽的出发脉冲。
具体要求：
t1小于1μs，
t1?t2强脉宽度，I M达到3～5倍I GT。
t3为脉冲宽度，应大于550μs ，I为1.5～2倍I GT左右。
2-7.说明电力场效应晶体管栅极驱动电路的一般要求。
1. 具有较小的输出电阻；
2. 开通时，栅源极驱动电压一般取10～15V；
3. 关断时，一般加负驱动电压；
4. 在栅极串入一只低值电阻可以减小寄生振荡。
外因过电压：装置外部因素引起。有操作过电压；浪涌过电压
内因过电压：开关过程等内部因素引起。有换相过电压；关断过电压
2-10.发生过电流的原因有哪些?
1.当晶闸管变流装置内部某一器件击穿或短路
2.触发电路或控制电路发生故障
3.外部出现过载重载、直流侧短路或逆变失败
4.以及交流电源电压过高或过低、缺相等状况时，均可引起过电流。
2-11.电力电子器件过电压保护和过电流保护各有哪些主要方法?
过电压保护主要方法有避雷器过电压抑制、各种RC过电压抑制、非线性元件过电压抑制等方法。
过电流保护主要方法有电路过流保护、快速熔断器过流保护、快速断路器过流保护和过流继电器过流保护等方法。
2-12.电力电子器件过热保护有哪些主要方法?
电力电子器件过热保护主要方法有：
1）降低损耗。
2）减小热阻。一方面减小接触热阻Rθcs。另一方面减小散热器热阻Rθsα。
3）加强散热。电力电子装置常用冷却方式分为四种：自冷、风冷、液冷和沸腾冷却。
2-13.电力电子器件缓冲电路是怎样分类的?全控器件缓冲电路的主要作用是什么?试分析 RDC 缓冲电路中各元件的作用。
电力电子器件缓冲电路有不同的分类方法。缓冲电路又称为吸收电路，通常可以分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路又称为d u/d t抑制电路，开通缓冲电路又称为d i/d t抑制电路。将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起，称为复合缓冲电路。还可以分类方法：缓冲电路中储能元件的能量如果消耗在其吸收电阻上，则被称为耗能式缓冲电路；如果缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给负载或者电源，则被称为馈能式缓冲电路，或称为无损吸收电路。
全控器件缓冲电路分为关断、开通缓冲电路。全控器件关断缓冲电路的主要作用是抑制过电压或du/dt, 全控器件开通缓冲电路的主要作用是抑制过电流或di/dt。RDC缓冲电路中电阻R的作用是为电容C提供释放能量的通路并消耗C上的能量，二极管D的作用是在器件关断、电压上升时，使器件电压嵌位在电容C 上的电压，电容C的作用是在器件关断时抑制过电压和du/dt。
2-15.在高压变流装置中，晶闸管串联使用以提高耐压，其均压措施有哪些?
静态均压措施：1. 选用参数和特性尽量一致的器件；2. RP的阻值应比器件阻断时的正、反向电阻小得多。
动态均压措施包括：1. 选择动态参数和特性尽量一致的器件；2. 用并联RDCD 支路作动态均压；3. 采用门极强脉冲触，可以显著减小器件开通时间的差异。
2-16.电力 MOSFT、NPT 型 IGBT 易于并联使用的原因是什么?并联使用时还应注意哪些事项?
电力MOSFT、NPT 型IGBT 易于并联使用的原因在于电力MOSFT 的通态电阻具有正温度系数特性，NPT 型IGBT 的通态压降具有正温度系数特性。MOSFET 或IGBT 并联使用时，多个管子型号、厂家一致，连线尽量做到一致，同时主回路各模块布线电阻和电感一致。即使这样，n 个相同等级的模块并联时，允许的电流应小于nI CN ( I CN为额定值)，因为每个开关管之间的电流不可能完全均衡，所以，应适当降低允许值。
2-17(其它基本概念—比较杂)、电力电力电子器件工作状态、开关损耗、通
态损耗、常用的器件、串并联、开关速度、器件内部(PNPN 结构，MOSFET 与 IGBT)，晶闸管各电流名称、常用开关管的名称、晶闸管触发电路各环节名称(脉冲宽度、锯齿宽度、移相范围)以及要求。其它器件触发电路及其方式，另外，如贝克钳位、栅极电阻、电压值。
3-1.时间比控制有哪三种控制方式?
脉冲频率调制（PFM）；脉冲宽度调制（PWM）；混合调制。
3-2.试述脉冲宽度调制(PWM)基本原理。
脉宽调制是目前电能变换中最重要的变换技术，其基本原理内容为:冲量相等而形状不同的PWM 波(或窄脉冲)加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
3-3.结合原理图，简述降压斩波电路的工作原理。
降压斩波器的原理是:在一个控制周期中，让VT导通一段时间t on，由电源E向L、R 供电，在此期间，u0 =U S。然后使VT关断一段时间t off，此时电感L通过
U+。输二极管VD向负载R供电，u0 = 0。一个周期内的平均电压U" =%&'
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出电压小于电源电压，起到降压的作用。
// 3.8. 结合原理图，简述升压斩波电路的基本原理。
如下图，电路的基本原理是:1：设开关管VT 由信号u G 控制，当u G为高电平时，开关管T导通，u L=U S> 0，电感L 承受的电压为极性左正右负，如图所示，i L 增加，电感L 储能增加，二极管VD 截止，负载由电容C供电; 2：当u G 为低电平时，开关管VT 关断，因电感电流不能突变，i L通过二极管VD向电容、负载供电，电感储能传递到电容、负载侧，此时U O =U S?u L，此时i L减少，电感L感应电势u L<0，故U O>U S，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。
3.1
4.分别简述 Sepic 变换电路与 Zeta 变换电路的工作原理，并写出输入输出电压关系。
Sepic 变换电路：
Sepic 变换电路由电感 L 1 和 L 2 、电容 C 1、开关管 VT 、二极管 VD 、输出侧电容C 2和负载 R 、输入电源U S 构成。当 VT 处于通态时，U S 、L 1、VT 构成一个回路， C 1 、VT 、 L 2也构成一个回路同时导电，L 1和L 2贮能，通过电感的电流上升。
当 VT 处于断态时，U S 、L 1、C 1、VD 、负载构成一个回路，L 2、VD 、负载也构成一个回路，两个回路同时导电，此阶段U S 通过L 1既向负载供电，同时也向C 1充电，其中C 1上贮存的能量在VT 处于导通时向 L 2 转移。
输入输出关系:
U "U +=ρ1?ρ
Zata 变换电路
Zata 斩波电路由电感L 1 和 L 2 、电容 C 1、开关管 VT 、二极管 VD 、输出侧电容C 2和负载 R 、输入电源U S 构成。在VT 处于通态期间，电源U S 经开关VT 向电感L 1贮能。同时，U S 和 电容 C 1 共同向负载R 供电，并向C 2充电。
VT 关断后，L 1、C 1 、VD 构成振荡回路，L 1的能量转移至C 1，同时，C 2 向负载供电，L 2的电流则经负载并通过 VD 续流。 L 1能量全部转移至C 1上之后，VD 关断， C 1 经 L 2 向负载供电。
输入输出关系:
U "U +=ρ1?ρ
3-15.分析图3-21a)所示的电流可逆斩波电路，并结合图3-21b 的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。
VT1
导通，电源向负载供电
:
VT1
关断，VD1续流:
VT2导通，L 上蓄能:
VT2关断，VD2导通，向电源回馈能量:
3-16.多相多重斩波电路有何优点?
总输出电流最大脉动率与相数的平方成反比，电流脉动率降低;如果各电感量相同，总的输出电流脉动幅值降低，电源侧的电流谐波分量显著减小;当要求总输出电流脉动率相同时，所需平波电抗器总重量大为减轻;多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波电路单元可互为备用，万一某一斩波单元发生故障，其余各单元可以继续运行，使得总体的可靠性提高。
b)
3.17.为什么正激变换器需要磁场复位电路?
正激变换器在开关VT 开通后，变压器的原边电流i W1由两部分构成，一部分是副边电流的折算值，另一部分是激磁电i m ，激磁电流i m 随时间线性增长。线圈通过的是单向脉动激磁电流，如果没有磁场复位电路，剩余磁通的累加可能导致磁场饱和。磁场饱和使开关导通时电流很大;断开时使电压过高，导致开关器件的损坏。所以，一方面限制开关管持续导通时间，另一方面必须设法使激磁电流i m 在VT 关断后到下一次再开通的时间内降回零，这一过程称为变压器的铁芯磁场复位。
3-20.试分析全桥，半桥和推挽电路中的开关和整流二极管在工作时承受的最大电压，输入输出电压关系。
1） 全桥电路 开关在工作时承受的最大电压u 1=U 2。
如图，整流二极管在工作时承受的最大电压u 33=4
546U 2。 输入输出电压关系：滤波电感电流连续时7879=4546:%&'19，在负载为零的极限
情况下U "=4
546U +。 2） 半桥电路
开关在工作时承受的最大电压u 1=U 2。
如图，整流二极管在工作时承受的最大电压u 33=4
5:46U 2。 输入输出电压关系：滤波电感电流连续时7879=4546%&'19，在负载为零的极限情
况下U "=454679:。
3） 推挽电路 开关在工作时承受的最大电压u 1=2U 2。
如图，整流二极管在工作时承受的最大电压u 33=4
546U 2。 输入输出电压关系：滤波电感电流连续时7879=4546:%&'19，在负载为零的极限
情况下U "=4
546U +。 3-21.试分析全桥式变换器的工作原理。
原理图如下：
当u <=与u <>为高电平，u <:和u
当u <=与u <>为低电平，u <:和u =U 2，在此期间变压器建立反向磁化电流，也向负载传递能量，这时铁芯工作在B ‐H 磁滞回线中的磁通密度减小然后反向增加，匝数为N 2的副边W 2绕组感应电势下正上负，二极管VD6和VD7导通、VD5和VD8截止，u DD 电压约为N 2U S /N 1，电感L 上的电流i L 上升。在VT1、 VT4导通期间(或VT2和VT3导通期间)，施加在一次绕组W1上的电压约等于输入电压U S 。
当 4 个 IGBT 都关断时，变压器绕组W1和W2中的电流为零，一次绕组上是没有施加电压的，二次绕组上电压为 0，u DD 电压为0。假设VD5 ~ VD8 通态电阻相等，根据磁平衡原理，各分担一半的电感电流，电感L 的电流i L 逐渐下降。
3-22.开关电源与线性稳压电源相比有何优缺点。
开关稳压电源的优点有:体积小、重量轻、效率高、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、 模块化。开关电源的主要缺点:由于逆变电路中会产生高频电压，对周围设备有一定的干扰， 输出电压存在纹波。线性电源的优点有:工作在线性状态，对周围设备干扰小，输出电压无高频纹波;缺点有:工作效率低、发热量较大、体积大、重量重。
4-1.无源逆变电路和有源逆变电路有何不同?
两种电路的不同主要是：当逆变电路的交流侧接电网（源），电网（源）成为负载，在运行中将直流电能变换为交流电能并回送到电网（源）中去，称为有源逆变。当逆变电路交流侧接负载，在运行中将直流电能变换为某一频率或可调频率的交流电能供给交流负载，称为无源逆变。
4-2.逆变电路与变频电路有什么区别?
通常所说的变频电路与逆变电路有所不同，变频电路分为交-交变频和交-直-交变频两种。交-直-交变频由交-直变换(整流)和直-交变换(逆变)两部分组成，后一部分才是逆变。
4-3.换流方式有哪几种?各有什么特点?
器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。
电网换流：电网提供换流电压的换流方式称为电网换流。将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上并保持一定时间即可使其关断。这种换流方式主要适用于半控型器件，不需要为换流添加任何元件，不需要器件具有门极可关断能力。这种换流方式不适用于没有交流电网的无源逆变电路。
负载换流：采用负载换流时，要求负载电流的相位必须超前于负载电压的相位，即负载为电容性负载，且负载电流超前电压的时间应大于晶闸管的关断时间，即能保证该导通晶闸管可靠关断，触发导通另一晶闸管，完成电流转移。
强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。
上述四种换流方式，器件换流适用于全控型器件，其余三种方式针对晶闸管。器件换流和强迫换流属于自换流，电网换流和负载换流属于外部换流。
4-4.什么是电压型逆变电路?有何特点?
按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧为电压源的逆变电路称为电压型逆变电路。电压型逆变电路的特点有:
1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。 2)输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。
3)阻感负载时需提供无功功率。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆 变桥各桥臂并联反馈二极管。
直流侧为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。电流源型逆变电路采用大电感作储能元件，电流源型逆变器有如下特点:
1)直流侧为电流源或串联大电感，直流侧电流基本无脉动。
2)直流回路串以大电感，储存无功功率，构成了逆变器高阻抗的电源内阻特性(电流 源特性)，即输出电流波形接近矩形，而输出电压波形与负载有关，在正弦波基础上叠加换流电压尖峰。
3)由于直流环节电流不能反向，只有改变逆变器两端直流电压极性来改变能量流动方 向并反馈无功功率，无需设置无功二极管作为反馈通道。
4-5.电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么?
在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，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，电压型逆变桥各臂都并联 了反馈二极管。当输出交流电压和电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。
4-6.说出总谐波畸变因数 THD 的含义。
总谐波畸变因数THD，在电气工程学科中表征波形相对正弦波畸变程度的一个性能参数。其定义为全部谐波含量均方根值与基波均方根值之比，用百分数表示。
总谐波畸变因数为：
4-8.什么是异步调制?什么是同步调制?两者各有何特点?分段同步调制有什么优点?
载波比N等于常数，变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。同步调制的主要特点是：在同步调制方式中，信号波频率变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的，输出波形谐波较小。缺点是：载波频率过低时由调制带来的谐波不易滤除。而当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的载波频率fc会过高，使开关器件难以承受。
载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。在异步调制方式中，通常保持载波频率fc 固定不变，因而当信号波频率fr变化时，载波比N是变化的。异步调制的主要特点是：在信号波的半个周期内，PWM 波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。输出波形谐波较大。
分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。
4-9.什么是 SPWM 波形的规则化采样法?与自然采样法相比规则采样法有什么优点?
SPWM 波形的规则化取样法是指信号为正弦波，以规则时间点对信号波
进行取样来计算脉冲宽度的PWM波形生成方法，规则取样法也称规则采样法。其基本思路是：取三角波载波两个正峰值之间为一个采样周期。使每个PWM 脉冲的中点和三角波一周期的中点（即负峰点）重合，在三角波的负峰时刻对正弦信号波采样而得到正弦波的采样值，并认为信号波在该三角波周期中幅值不变，均等于该采样值，该采样值水平线与三角波载波的交点即为功率开关器件通断的时刻，即可计算PWM的宽度。用规则采样法得到脉冲宽度代替正弦波与三角载波交点的脉冲宽度，误差很小，如图所示。
4-10.PWM 调制有哪些方法?它们各自的出发点是什么?
PWM 调制方法有两种:一是采样法，二是特定谐波消去法。
1)采样法，包括自然采样法和规则采样法，其中规则采样法有对称规则采样法和不对称规则采样法。以一个正弦波为基准波(称为调制波)，用一列等幅的三角波(称为载波)与基准正弦波相交，由它们的交点确定逆变器的开关模式。采样法是为了使输出的PWM波形 接近于信号波。
2)指定谐波消去法。该方法的出发点是为了消去指定的低次谐波。
4-11.电流跟踪 SPWM 逆变有哪几种控制方式?
电流跟踪 SPWM 逆变有 3 种控制方式:1.电流滞环控制方式; 2.三角形比较方式; 3.定时比较方式。
4-15.三相 SPWM 逆变电路采用什么样的控制方法可以提高直流电压利用率?
对于三相 SPWM 逆变电路，采用如下2种控制方法可以提高直流电压利用率：
(1) 采用梯形波调制方法的思路为:采用梯形波作为调制信号，当梯形波幅值和三角波幅值相等时，梯形波所含的基波分量幅值超过了三角波幅值，相当于m A>1的过调制状态，可有效提高直流电压利用率。
(2) 还可以采用线电压控制方式，即在相电压调制信号中叠加3 的倍数次谐波及直流分量等，同样可以有效地提高直流电压利用率。
4-16.SVPWM 控制方法中，直流电压利用率(线电压峰值与直流电压的比值)最大值为多少?
SVPWM 中电压矢量幅值U+的最大值等于U C / √2，三相正弦波线电压有效值为U C / √2等效，线电压峰值为U C，直流电压利用率为1。
4-17.逆变电路多重化、多电平化的目的是什么? 三电平逆变电路有什么突出优点?
逆变电路多重化的目的之一是使总体上装置的功率等级提高，二是可以改善输出电压的波形。因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波，还是电流型逆变电路输出的矩形电流波，都含有较多谐波，对负载有不利影响，采用多重逆变电路，可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。
多电平化的目的是使逆变电路的相电压输出更多种电平，不仅使逆变器可以承受更高的电压，而且可以使其波形更接近正弦波，这是逆变电路多电平化的目的。三电平逆变电路的突出优点是每个主开关器件关断时所承受的电压仅为直流侧电压的一半。因此，这种电路特别适合于高压大容量的应用场合。
5-4.单相全波可控整流电路，分别给电阻性负载供电和带阻感负载供电时，如果流过负载电流的平均值相同，试问哪种情况下通过负载的电流有效值更大?
电阻性负载的电流有效值大些，带阻感负载的电流有效值小一些。由于具有电感，当其电流增大时，在电感上会产生感应电动势，抑制电流脉动，电流波形平直，平均值相同时，其电流有效值更小，相反，电阻负载时，电流波形波动较大，平均值相同时有效值大。
// 5-5.具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，变压器有直流磁化问题吗?试说 明:
1)晶闸管承受的最大反向电压为2√2U2 ;
2)当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。
具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。
1)以晶闸管VT2为例。当VT1导通时，晶闸管VT2的阴极与变压器二次侧上绕组的上端连接，阳极与二次侧下绕组的下端连接，所以VT2承受的最大电压为
2√2U2。
2)因为单相桥式可控整流电路的对角晶闸管同时通断，组对角晶闸管分别与全波可控整流电路的2个晶闸管的通断相对应，只要导通，负载电压就为变压器二次侧绕组电压。只要单相全波可控整流电路具有中心抽头变压器二次侧的上绕组、下绕组、单相桥式可控整流电路中的变压器二次侧绕组电压相同，则其输出电压波形相同，负载相同时，则其输出电流波形也相同。
5-8.在三相半波可控整流电路中，如果触发脉冲出现在自然换流点附近之前，能否进行换流?可能会出现什么情况?
触发脉冲出现在自然换流点附近之前，不能换流。
如果三个触发脉冲全部出现在自然换流点附近之前，输出电压为 0，如果其中一个触发 脉冲全部出现在自然换流点附近之前，该相无输出电压。
5-9.三相半波可控整流电路，如果 a 相的触发脉冲消失，试绘出电阻性负载和
波形。
电感性负载下的直流电压u
d
在如图控制角的作用下，电阻性负载和电感性负载下的直流电压 ud 波形分别如图 b）和c）。
// 5-12.在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整 流电压 ud 波形如何?如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响?
假设 VT1 不能导通，整流电压 ud 波形如下：
假设 VT1 被击穿而短路，则当晶闸管 VT3 或 VT5 导通时，将发生电源相间短路，使得 VT3、VT5 也可能分别被击穿。
5-15.单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少?
单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相0~180，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围0~90。
三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相0~120，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0~90 。
5-16.三相桥式可控整流电路，六个晶闸管分别由六个同步信号为锯齿波的触发电路驱动，某个触发电路的同步信号与对应晶闸管的阳极电压之间的相位有什么关系?
共阴极组的晶闸管，哪个阳极电位最高时，那个相应的晶闸管应触发导通;共阳极组的晶闸管，哪个阳极电位最低时，那个相应的晶闸管应触发导通，同步信号为锯齿波的触发电路驱动，触发电路的同步信号与对应晶闸管的阳极电压之间的相位相差180°。
// 5-19.电容滤波的单相不可控桥式整流电路，输出直流电压平均值的极限范围是多少? 三相不可控桥式整流电路呢?
单相:空载时U C=√2U: ，重载时R很小，电容放电很快，几乎失去储能作用，随着负载加重，U C逐渐趋近于0.9U:。因此输出直流电压平均值的极限范围为U C=0.9U:~√2U:。
三相不可控桥式整流电路输出直流电压平均值的极限范围为: U C= 2.34U:~√6U:
5-20.三相半波逆变电路，当α>π/2 时，反电动EM 和整流电压Ud 均为负 值，若反电动势 EM > Ud，电路运行情况如何?若反电动势 EM < Ud，电路运行情况又如何?
α>π/2时，反电动势E R和整流电压U C均为负值。
若反电动势|E R|>|U C|，电路运行于逆变状态。
若反电动势|E R|<|U C|，电路不满足逆变状态，为待逆变状态。
5-21.使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么?
条件有两个:
1．直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压;
2．要求晶闸管的控制角α>π/2 ，使U C为负值。
5-22.试从电压波形图上分析，无论何种逆变电路，当电抗器电感量不够大时，则在α=π/2 时输出直流平均电压Ud >0，将造成被拖动直流电动机爬行(极 低速转动)。
如果L C足够大，电流连续，则α=π/2，正负面积相等，U C=0。
从下面三相桥式电路输出电压波形图上看出，如果L C不够大，则电流断续，出现负面积小于正面积现象，故U C≠0，但输出电压值很小，如果负载为直流电机，则电机速度很低， 造成直流电机爬行。
5-26.什么是逆变失败?如何防止逆变失败?
逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。
防止逆变失败的方法有:采用精确可靠的触发电路;使用性能良好的晶闸管;保证交流电源的质量;留出充足的换向裕量角等。
5-27.结合电路原理图，简要说明倍流整流电路的工作原理。
5-28.结合电路原理图，简要说明同步整流电路的工作原理。
5-30.间接电流控制的PWM整流电路，当测量的交流侧电感量与工作过程中 的实际值误差较大时，会影响输入电流与输入电压相位差吗?
5-31.直接电流控制的PWM整流电路，当设计的交流侧电感量与工作过程中 的实际值误差较大时，对输入电流有何影响?
该控制方法是让实际电流跟踪给定电流，电路参数L的大小对输入电流基波几乎无影响，对输入电流的谐波有较小影响。主要表现在:实际电感很大时，电流的变化率较小，滞环控制输出切换频率变小，即PWM频率降低;相反，实际电感很小时，电流的变化率较大，滞环控制输出切换频率变大，即PWM频率增加。当设计的交流侧电感量与工作过程中的实际值误差较大时，对输入电流的影响主要体现在高次谐波上。
6-11.交流调压电路和交流调功电路有什么区别?各适合予何种负载?
交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。
交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
交流调压电路是通过改变电压波形来实现调压的，因此输出的电压波形不再是完整的正弦波，谐波分量较大。从调压器输入端所观察到的调压器及其负载的总体功率因数也随着输出电压的降低而降低。但这种交流调压器控制方便、体积小、投资省，因此广泛应用于需调温的工频加热、灯光调节及风机、泵类负载的异步电机调速等场合。
交流调功电路一般用于电炉调温等交流功率调节的场合，由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。
6-X、单相交流调压斩控电路工作原理。
电路：IGBT与二极管串联再反并联，共两组，4个支路。开关管导通方向与所串联的二极管相同。
在u WX输入为正半周时，VT3开通，VT4断开，VT1进行斩波控制：VT1导
通时u YX=u WX；VT1断开时，u YX=0。
在u WX输入电压负半周，VT4开通，VT3断开，VT2进行斩波控制；VT2导
通时uO=uin；断开时，u YX=0。基波与输入电压同相位。
7-1.何谓软开关和硬开关? 谐振软开关的特点是什么?
硬开关: 硬开关指的是电力电子器件在承受电压或电流应力条件下的开关
行为。在功率开关的开通和关断过程中，电压和电流的变化比较大，产生开关损
耗和噪声也比较大，开关损耗随着开关频率的提高而增加，导致电路效率下降，
开关噪声给电路带来严重的电磁干扰，影响自身和周边的电子设备的正常工作。
软开关: 在硬开关电路的基础上，加入电感、电容等谐振器件，在开关转换
过程中引入谐振过程，开关在其两端的电压为零时导通，或使流过开关器件的电
流为零时关断，是的开关条件得以改善，降低硬开关的开关损耗和开关噪声，从
而提高了电路的效率。
谐振软开关的特点:实现了零电压开通、零电流关断、软开通、软关断;减少
开关损耗，有助于提高开关频率;解决由硬开关引起的电磁干扰问题，有利于电
力电子装置的小型化。
供电技术第四版课后习题答案
1-1试述电力系统的组成及各部分的作用？ 各级电压的电力线路将发电厂、变配电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电及用电的整体即为电力系统。电力系统由以下几部分组成： （1）发电将一次能源转换成电能的过程即为“发电”。根据一次能源的不同，有火力发电、水力发电和核能发电，还有风力、地热、潮汐和太阳能等发电方式。 （2）变电与配电 变电所的功能是接受电能、转换电压和分配电能。 仅用于接收和分配电能，而没有变压器的场所称为配电所 （3）电力线路电力线路将发电厂、变电所和电能用户连接起来，完成输送电能和分配电能的任务。 （4）电能用户包括工业、企业在内的所有用户（用电单位），使用（消耗）电能 1-4 电力系统中性点运行方式有哪几种？各自的特点是什么？ 答：电力系统中性点运行方式有中性点有效接地系统（包括中性点直接接地系统）和中性点非有效接地系统（包括中性点不接地和中性点经消弧线圈或电阻接地）。 1）中性点不接地系统 特点：发生单相接地故障时，线电压不变，非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，故障相电容电流增大到原来的3倍。 2）中性点经消弧线圈接地系统 特点：发生单相接地故障时，与中性点不接地系统一样，非故障相电压升高√3倍，三相导线之间的线电压仍然平衡。 3）中性点直接接地系统 特点：当发生一相对地绝缘破坏时，即构成单相接地故障，供电中断，可靠性降低。但由于中性点接地的钳位作用，非故障相对地电压不变。电气设备绝缘水平可按相电压考虑。在380/220V低压供电系统中，采用中性点直接接地可以减少中性点的电压偏差，同时防止一相接地时出现超过250V的危险电压。 2--2在供电系统设计中，考虑上述因素后就需要确定一个最大的、恒定不变的等效负荷来代替实际变化的真实负荷，作为工程设计的依据。该最大的、恒定不变的等效负荷（假想负荷）在供电系统工程设计中称为计算负荷。 实际负荷：真实存在、随机变化的； 计算负荷：假想最大的、恒定不变的等效负荷； 假想负荷于实际负荷之间的关系（等效含义）： 根据计算负荷所选择的配电设备，在实际负荷长期作用下，其温升不超过配电设备在规定使用年限内所允许的最高温升。 即：用电设备在实际运行中对配电设备所产生的最大热效应与计算负荷（等效负荷）产生的热效应相同。 计算负荷是供电系统结构设计、导线及变压器等配电设备参数选择的依据。 从发热的角度分析，计算负荷在数值上等于用户典型日负荷曲线中的30min最大平均负荷P30。 变压器台数选择应考虑哪些因素？什么是明备用？什么是暗备用？ 答：台数选择考虑因素：（1）供电可靠性要求（2）负荷变化与经济运行（3）集中负荷容量大小 明备用：一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备用，此时两台变压器均按最大负荷
电力电子技术课后习题全部答案解析
电力电子技术 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？ 答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：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。要使晶闸由导通变为关断，可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。 2-4 图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。 解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t
电力电子技术答案第五版(全)
电子电力课后习题答案 第一章电力电子器件 1.1 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。 或者U AK >0且U GK >0 1.2 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：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。 1.3 图1－43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为 I m ，试计算各波形的电流平均值I d1 、I d2 、I d3 与电流有效值I 1 、I 2 、I 3 。 解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I 1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I 2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t c) I d3= ?= 2 Im 4 1 ) ( Im 2 1π ω π t d I 3= Im 2 1 ) ( Im 2 1 2 2= ?t dω π π 1.4.上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2 、I d3 各为多 少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2 、I m3 各为多少? 解：额定电流I T(AV) =100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) I m1 35 . 329 4767 .0 ≈ ≈ I A, I d1 ≈0.2717I m1 ≈89.48A
电力系统分析课后习题解答
电力系统分析课后习题解答 第1章 绪论 1-1 答：能保证电气设备正常运行，且具有最佳技术指标和经济指标的电压，称为额定电压。 用电设备的额定电压和电网的额定电压相等。 发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5％，用于补偿电网上的电压损失。 变压器一次绕组的额定电压等于电网的额定电压。 当升压变压器与发电机直接相连时，一次绕组的额定电压与发电机的额定电压相同。 变压器二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高10％。 当变压器二次侧输电距离较短，或变压器阻抗较小（小于7％）时，二次绕组的额定电压可只比同级电网的额定电压高5％。 1-2 答：一般情况下，输电线路的电压越高，可输送的容量（输电能力）就越大，输送的距离也越远。因为输电电压高，线路损耗少，线路压降就小，就可以带动更大容量的电气设备。 在相同电压下，要输送较远的距离，则输送的容量就小，要输送较大的容量，则输送的距离就短。当然，输送容量和距离还要取决于其它技术条件以及是否采取了补偿措施等。 1-3 答：是一个假想的时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。 1-4 解：（1）G ：10.5kV ；T-1：10.5kV/242kV ；T-2：220kV/121kV ，220kV/38.5kV ；T-3：110kV/11kV ； T-4：35kV/6.6kV ；T-5：10.5kV/3.3kV ，（长线路） 10.5kV/3.15kV （短线路） （2）T-1工作于+5%抽头：实际变比为10.5/242×（1+5%）=10.5/254.1，即K T-1=254.1/10.5=24.2； T-2工作于主抽头：实际变比为K T-2(1-2)=220/121=1.818；K T-2(1-3)=220/38.5=5.714； K T-2(2-3)=121/38.5=3.143； T-3工作于-2.5%抽头：实际变比为K T-3=110×(1-2.5%)/11=9.75； T-4工作于-5%抽头：实际变比为K T-4=35×(1-5%)/6.6=5.038； T-5工作于主抽头：实际变比为K T-5=10.5/(3+3×5%)=3.333。 1-5 解：由已知条件，可得日总耗电量为 MW 204027041204902804100280450270=?+?+?+?+?+?+?+?=d W 则日平均负荷为MW 8524 2040 24=== d av W P 负荷率为708.012085max m === P P k av ；最小负荷系数为417.0120 50max min ===P P a 1-6 解：系统年持续负荷曲线如图所示。 由题1-5可得年平均负荷为MW 858760 365 20408760=?== d av W P 最大负荷利用小时数为 h 6205120 3652040max =?== P W T
城市轨道交通供电技术课后知识题与答案解析
第一章 1、城市轨道交通的特点是什么？ 安全，快捷，准时，舒适，运量大，无污染，占地少且不破坏地面景观。 2、城市轨道交通有哪些类型，各有什么特点？（特点只列举了突出点） （1）地铁：单向运量3-7万人次/h，建设成本最高 （2）轻轨：单向运量2-4万人次/h （3）市郊铁路：单向运量6-8万人次/h，建设成本最低，站间距大，速度最快。 （4）独轨：单向运量1.2万人次/h。无法与其他三种接轨 3、城轨供电系统的功能及要求是什么？ 功能：全方位的服务，故障自救，系统的自我保护，防止误操作，方便灵活的调度，完善的控制、显示和计量，电磁兼容。 要求：安全，可靠，调度方便，技术先进，功能齐全。 4、城轨供电系统有哪些部分组成？各组成部分的作用是什么？ （1）外部供电系统（中压环网供电系统） （2）牵引供电系统 （3）动力照明供电系统 5、城轨供电系统采用何种供电制式？ （1）直流制式
（2）低频单相（少用） （3）工频单相 （4）交流制式（淘汰） 6、迷流腐蚀形成的原因是什么，如何防护？ 原因：钢轨和隧道或道床等结构之间绝缘电阻不是很大。牵引电流泄漏到隧道或道床等结构钢上，再流回牵引变变电的负极。 危害：（1）引起过高的接地电位，使某些含有电气接地装置的设备无法正常运行。 （2）引起牵引变电所的框架保护动作，进而使得牵引变电所的断路器跳闸，造成大范围停电事故。 （3）电腐蚀使得地下钢结构的寿命缩短 防护原则：堵，排，监测 防护措施： （1）降低走行轨的对地电位 （2）增加走行轨对地的过渡电阻 （3）敷设迷流收集网
第二章 1、城轨交通供电系统对电源有哪些要求？ （1）2路电源来自不同的变电所或同一变电所的不同母线。 （2）每个进线电源的容量应满足变电所全部以、二级负荷的要求 （3）2路电源分别运行，互为备用，一路故障，另一路恢复供电 （4）电源点尽量靠近城轨交通路线，减少电缆通道的长度 （5）要求应急电源系统能够满足一定的牵引负荷，保证正常运输的动力照明负荷。 2、城轨交通供电系统的电源电压等级有哪几种？ 集中式一般为10KV，东北地区沈阳，哈尔滨为66KV 分散式为35KV或10KV 3、城轨交通供电系统为什么会产生谐波？如何治理？ 因为城轨交通中广泛使用各种交直流换流装置以及双向晶闸管可控开关设备，这些设备均为谐波源。 治理：（1）增加牵引整流机组的脉波数 （2）安装滤波装置或谐波补偿装置 4、外部供电系统对城轨交通供电系统是供电方式有哪几种？各有什么特点？ （1）集中式供电，采用专用主变电所构成的供电方案，有利于城轨公司的运营和管理，各牵引变电所和降压变电所由环网电缆供电，具有很高的可靠性。 （2）分散式供电，在地铁沿线直接由城市电网引入多路地铁所需要的电源。
电力电子技术试题及答案(B)
电力电子技术答案 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？ 答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也称漂移区。低掺杂N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：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。 要使晶闸管由导通变为关断， 可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。 2-4图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 、I 、I 。 πππ4 π4 π2 5π4a) b)c) 图1-43 图2-27 晶闸管导电波形 解：a) I d1= π21?π πωω4 )(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1= ?π πωωπ 4 2 )()sin (21 t d t I m =2m I π 2143+≈0.4767 I m b) I d2 = π1?π πωω4)(sin t td I m =π m I ( 12 2 +)≈0.5434 I m I 2 = ? π π ωωπ 4 2) ()sin (1 t d t I m = 2 2m I π 21 43+ ≈0.6741I m c) I d3=π21?2 )(π ωt d I m =41 I m I 3 =? 2 2 ) (21π ωπt d I m = 2 1 I m 2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2、 I m3各为多少? 解：额定电流I T(AV)=100A 的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) I m1≈4767.0I ≈329.35， I d1≈0.2717 I m1≈89.48 b) I m2≈ 6741 .0I ≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314, I d3= 4 1 I m3=78.5 2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能? 答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益 1α和2α， 由普通晶阐管的分析可得， 121=+αα是器件临界导通的条件。1 21＞αα+两个等效晶体管过饱和而导通；
电力系统课后解答题答案
第一章 1、电力系统的额定电压是如何定义的？电力系统中各元件的额定电压是如何确定的？ 经济指标的电压。 电力系统各元件的额定电压：a.用电设备的额定电压应与电网的额定电压相同。 b.发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5%，用于补偿线路上的电压损失。 c.变压器的一次绕组额定电压等于电网额定电压，二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高10%。 2、电力线路的额定电压与输电能力有何关系？ 况下，输电电压高，线路损耗少，线路压降就小，就可以带动更大容量的电气设备。 3、什么是最大负荷利用小时数？ 的电能，恰好等于该电力负荷全年消耗的电能。 第二章 1、分裂导线的作用是什么？分裂导线为多少合适？为啥？ 小，分裂的根数越多，电抗下降也越多，但是分裂数超过4时，电抗的下降逐渐趋缓。所以最好为4分裂。 2、什么叫变压器的空载试验和短路试验？这两个试验可以得到变压器的哪些参数？ 得变压器的空载损耗和空载电流 变压器的短路试验：将变压器高压侧加电压，低压侧短路，使短路绕组的电流达到额定值。此实验可以测得变压器的短路损耗和短路电压。 3、对于升压变压器和降压变压器，如果给出的其他原始数据都相同，它们的参数相同吗？为啥？ （包含给定的空载损耗，变比，短路损耗，短路电压），那么这两台变压器的性能就是一致的，也就是说可以互换使用，但是实际上不可能存在这样的变压器，我们知道出于散热和电磁耦等因数的考虑，一般高压绕组在底层（小电流），低压绕组在上层（大电流，外层便于散热）。绕组分布可以导致一二次绕组的漏磁和铜损差别较大，故此无法做到升压变压器和降压变压器参数完全一致。 4、标幺值及其特点是什么?电力系统进行计算式，如何选取基准值？ 答：标幺值是相对于某一基准值而言的，同一有名值，当基准值选取不同时，其标幺值也不同。它们的关系如下：标幺值=有名值/基准值。其特点是结果清晰，计算简便，没有单位，是相对值。电力系统基准值的原则是：a.全系统只能有一套基准值b.一般取额定值为基准值c.电压、电流、阻抗和功率的基准值必须满足电磁基本关系。 5、什么叫电力线路的平均额定电压？我国电力线路的平均额定电压有哪些？答：线路额定平均电压是指输电线路首末段电压的平均值。我国的电力线路平均额定电压有3.15kv、6.3kv、10.5kv、15.75kv、37kv、115kv、230kv、345kv、525kv。 第三章 1、什么是电压损耗和电压偏移？ 压同网络该处的额定电压之间的数值差。 2、如何计算输电线路和变压器阻抗元件上的电压降落？电压降落的大小主要取决于什么量？电压降落的相位主要取决于什么量？什么情况下会出现线路末端电压大于线路首端电压？答：电压降落是指变压器和输电线路两端电压的向量U=(PR+QX)/U，相位主要取决于电压降落的横行分量△U=(PX-QR)/U，当线路末端的功率为容性负荷时，如线路空载，只有充电功率时，由于X>>R，由计算公式可见，会出现首端电压低于末端电压的情况。 3、如何计算输电线路和变压器的功率损耗？其导纳支路上的功率损耗有何不同？答：输电线路和变压器功率损耗可以根据输电线路和变压器的等效电路按照电路的基本关系通过计算阻抗和导纳支路的功率损耗来进行，不同的是，线路导纳损耗是容性无功功率，而变压器导纳支路损耗是感性的无功功率。 4、求闭环网络功率分布的力矩法计算公式是什么？用力矩法求出初始功率分布是否考虑了网络中的功率损耗和电压降落？ 5、什么是循环功率？多极环网在什么情况下会出现循环功率？ 功率。变压器的变比K1与K2，当K1≠K2时则存在循环功率。 6、有哪些降低网损的技术措施？答：减少无功功率的传输，在闭式网络中实第四章 1、电力系统频率偏高偏低有哪些危害？ 降低，影响电子设备的准确度。b.频率变化对发电厂和电力系统本身的影响：频率降低将使它们的出力降低，若频率降低过多，有可能使电动机停止运转，这会引起严重后果。电力系统在低频率运行时，容易引起汽轮机低压叶片的共振，缩短汽轮机叶片的寿命，严重时会是叶片断裂造成重大事故。电力系统的频率降低时，异步电动机和变压器的励磁电流将大为增加，引起系列的无功功率损耗增加，在系统中备用无功电源不足的情况下，将导致电压的降低。 2、什么是电力系统频率的一次和二次调整？电力系统有功功率负荷变化的情况与电力系统的频率一次和二次调整有何关系？ 量的发电机组都自动参加频率调整。二次调整：通过操作调频器，使发电机组的频率特性平行的移动，从而使负荷变动引起的频率偏移缩小在允许波动范围内。关系：负荷变化幅度较大，周期较长的，一次调整和二次调整同时参与，负荷变化幅度小，周期短时只需一次调频。 3、什么是电力系统负荷的有功功率—频率的静态特性？什么是有功负荷的频率调节效应？何为发电机组的有功功率—频率静态特性？发电机的单位调节功率是什么？答：当电力系统稳态运行时，系统中有功功率随频率变化的特性。当系统中有功功率失去平衡时而引起频率变化，系统负荷也参与对频率的调节，这种特性有助于系统中有功功率在新的频率值下重新获得平衡，这种现象称为负荷的频率调节效应。发电机输出的有功功率与系统频率的关系。发电机单位调节功率KG表示当频率下降或上升1HZ时发电机增发或减发的功率值。 4、什么是电力系统的单位调节功率？试说明电力系统频率的一次调频和二次调频的基本原理。答：电力系统的单位调节功率即电力系统的功率-频率静态特性系数，它表示在计及发电机组和负荷的调节效应时，引起频率单位变化的负荷变化量。当负荷变化引起频率偏差时，系统中的某些发电机组装有调速器又留有可调容量就可以参加频率调整，自动地增加或减小机组的功率，从而达到新的平衡，这是一次调频的原理。通过操作调频器，使发电机组的频率特性平行的移动，从而使负荷变动引起的频率偏移缩小在允许波动范围内，这是二次调频的原理。 5、互联电力系统怎么样调频才合理？为啥？ 调整频率时，必须注意联络线功率交换的问题。若互联电力系统发电机功率的二次调整增量△PG能与全系统负荷增量△PD相平衡，则可实现无差调节，即△f=0，否则会出现频率偏移。 第五章 1、电压变化对用户有什么影响？电力系统中无功功率平衡与节点电压的关系？性变差。电压过高会大大缩短照明灯的寿命，也会对设备的绝缘产生不利影响。电压过低会引起发热，甚至损坏。系统电压崩溃。无功功率平衡与节点电压的关系：当系统出现无功功率缺额时，系统各负载电压降下降；当系统出现无功功率过剩时，系统负荷电压将上升。因为电力系统中每一元件都有可能产生电压降落，所以电力系统中各点电压不相同，不可能同时将所有节点保持在额定电压。 2、电力系统中无功负荷和无功功率损耗主要指什么？ 即为无功负荷。无功损耗指电力线路上的无功损耗和变压器的无功损耗。 3、电力系统中无功功率电源有哪些？发电机的运行极限是如何确定的？ 的等值电路向量图后，以Vn末端为原点，Vn为X轴（Q），Y轴为P，找到额定运行点C，则水平线PgnC就是原动机出力限制。 4、电力系统中电压中枢点一般选在何处？电压中枢点的调压方式有哪几种？哪一种方式容易实现？那一种不容易实现？答：一般可选择下列母线作为电压中发电厂母线。调压方式：逆调压，顺调压，常调压。顺调压易实现，采用顺调压方式的中枢点电压，在最大负荷时，允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的102.5%，即1.25VN；在最小负荷时允许中枢点电压高一些，但不等于线路额定电压的107.5%。逆调压最不容易实现，采用逆调压方式的中枢点电压，在最大负荷时较线路的额定电压高105%；在最小负荷时等于线路的额定电压即1.0VN。常调压只要把中枢点电压保持在较线路额定电压高102%～105%的数值，即1.02～1.05VN。 5、电力系统调压的基本原理是什么？电力系统有哪几种主要调压措施？当电力系统无功不负时，是否可以只通过改变变压器的变比？为什么？ 过有载分接开关，在不切断负荷电流的情况下，由一分接头切换到另一分接头，以变换有效匝数，达到调节电压的目的。 b.调压措施：改变发电机端电压调压，改变变压器分接头调压，利用并联补偿设备调压，利用串联电容器补偿调压。 c.不能，因为改变变压器的电压从本质上并没有增加系统的无功功率，这样以减少其他地方的无功功率来补充某地由于无功功率不足而造成的电压低下，其他地方则有可能因此人造成无功功率不足，不能根本性解决整个电力网的电压质量问题，所以，必须首先进行无功补偿，再进行调压。 6、试比较并联电容补偿和串联电容补偿的特点，极其在电力系统中的应用。答：并联电容器：a.特点：是最经济最方便的补偿设备，但控制性能最差。 b.应用：分散安装在各用户处和一些降压变压所的10KV或35KV母线上使高低压电力网（包括配电网）的电压损耗和功率损耗都得到减小，在高峰负荷时能提高全网的电压水平，在负荷较低时，可以切除部分并联电容器，防止电压过高。串联电容器：a.特点：串联电容器提升的末端电压的数值QXc/V（即调压效果）随无功负荷增大而增大，随无功负荷的减小而减小，恰与调压要求一致。但对负荷功率因数字或导线截面小的线路，由于PR/V分量的比重大，串联补偿的调压效果就很小。 b.应用：只用于110KV以下电压等级，长度特别大或有冲击负荷的架空分支线路上，220KV以下电压等级的远距离输电线路中采用串联电容补偿，作用在于提高运行稳定性和输电能力。 第六章 1、为什么要进行派克变换？其实质是什么？ a、转子的旋转使定子绕组间产生相对运动，使定转子绕组间的互感系数发生相应的周期变化 b、转子在磁路上只是分别对于α轴和q轴对称而不是任意对称的，转子旋转也导致定子各绕组的自感和互感周期性变化，所以引入派克方程线性变换。其实质是将变系数微分方程变换成常系数微分方程。 2、同步发电机稳定运行的电势方程、等值电路及向量图的形式如何？ 其中EQ=Eq-j（Xd-Xq）Id。 P165-P166。 3、虚拟电势EQ有何意义？Eq的物理意义是什么？答：在凸极机中，Xd≠Xq，这不便于实际应用。为了能用一个等值电路来代表凸极同步发电机，或者仅用定子全电流列写电势方程便提出了虚拟电势EQ。Eq一般指空载电动势。 第七章 1、什么是短路冲击电流？它在什么条件下出现？与短路电流周期分量有什么关系？答：短路冲击电流指短路电流最大可能的瞬时值，用i im表示。其主要作用电源电势刚好过零值（即合闸角为0）的时候，即发生短路后约半个周期时出现。其与I pm的关系是i im=I pm+I pm e?0.01/Ts。 2、什么是短路电流的最大有效值？其计算公式是什么？ 答：短路电流的最大有效值是指以 t 时刻为中心的一周期内短路全电流瞬时值的均方根值。其计算式是I im=I p 1+2（k im?1）2。（当冲击系数k im=1.9时，I im=1.62I p；当k im=1.8时，I im=1.51I p，其中I p为短路电流的强制分量，其变 化规律与外加电源电势变化规律相同。） 3、什么是短路功率（短路容量）？其标幺值是否等于短路电流标幺值？为什么？ （一般用平均额定电压）的乘积。短路功率的标幺值等于短路电流的标幺值，因为St?= V av ItIt=I B IBIBt?。 4、无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子和转子绕组中出现了哪些电流分量？试用磁链守恒原理说明它们如何产生的。 答：无阻尼绕组同步发电机突然三相短路时，定子电流中出现的分量包括：a、基频交流分量（含强制分量和自由分量），衰减时间常数为Td′；b、倍频交流分量（若d、q磁阻相等，无此量），衰减时间常数为Tb；c、直流分量（自由分量），衰减时间常数为Ta。转子电流中出现的分量包含：a、直流分量（含强制分量和自由分量），自由分量的衰减时间常数为Td′；b、基频分量（自由分量），其衰减时间常数为Ta。 产生的原因包括：a、三相短路瞬间，由于定子回路阻抗减小，定子电流突然增大，电枢反应使得转子f绕组中磁链突然增大，f绕组为保持磁链守恒，将增加一个自由直流分量，并在定子回路中感应基频交流，最后定子基频分量与转子直流分量达到相对平衡（其中的自由分量要衰减为0）b、同样，定子绕组为保持磁链守恒，将产生一脉动直流分量（脉动是垂直于d、q不对称），该脉动直
《供电技术-第四版》课后题标准答案-问答题部分
《供电技术-第四版》课后题答案-问答题部分
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第一章 1-1试述电力系统的组成及各部分的作用？ 各级电压的电力线路将发电厂、变配电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电及用电的整体即为电力系统。电力系统由以下几部分组成： （1）发电将一次能源转换成电能的过程即为“发电”。根据一次能源的不同，有火力发电、水力发电和核能发电，还有风力、地热、潮汐和太阳能等发电方式。 （2）变电与配电 变电所的功能是接受电能、转换电压和分配电能。 仅用于接收和分配电能，而没有变压器的场所称为配电所 （3）电力线路电力线路将发电厂、变电所和电能用户连接起来，完成输送电能和分配电能的任务。 （4）电能用户包括工业、企业在内的所有用户（用电单位），使用（消耗）电能 1-4 电力系统中性点运行方式有哪几种？各自的特点是什么？ 答：电力系统中性点运行方式有中性点有效接地系统（包括中性点直接接地系统）和中性点非有效接地系统（包括中性点不接地和中性点经消弧线圈或电阻接地）。 1）中性点不接地系统 特点：发生单相接地故障时，线电压不变，非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，故障相电容电流增大到原来的3倍。 2）中性点经消弧线圈接地系统 特点：发生单相接地故障时，与中性点不接地系统一样，非故障相电压升高√3倍，三相导线之间的线电压仍然平衡。 3）中性点直接接地系统 特点：当发生一相对地绝缘破坏时，即构成单相接地故障，供电中断，可靠性降低。但由于中性点接地的钳位作用，非故障相对地电压不变。电气设备绝缘水平可按相电压考虑。在380/220V低压供电系统中，采用中性点直接接地可以减少中性点的电压偏差，同时防止一相接地时出现超过250V的危险电压。 1-5简述用户供电系统供电质量的主要指标及其对用户的影响 答： 决定用户供电质量的主要指标为电压、频率和可靠性。 影响：①当电压出现偏差时会对用电设备的良好运行产生影响；电压波动和闪变会使电动机转速脉动、电子仪器工作失常；出现高次谐波会干扰自动化装置和通信设备的正常工作；产生三相不对称电压会影响人身和设备安全。②频率偏差不仅影响用电设备的工作状态、产品的产量和质量，而且影响电力系统的稳定运行。③根据负荷等级来保证供电系统的可靠性。 1-6试分析中性点不接地系统发生单相接地后，系统的电压会发生什么变化？此时流经故障点的电流如何确定？ 答：中性点不接地系统发生单相接地故障时，线间电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，故障相电容电流增大到原来的3倍。 1-7中性点经消弧线圈接地系统中，消弧线圈对容性电流的补偿方式有哪几种？一般采用哪一种？为什么？ 答：全补偿方式、欠补偿方式、过补偿方式
电力电子技术第3章-习题答案
3章交流-直流变换电路课后复习题 第1部分：填空题 1.电阻负载的特点是电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0?≤a≤ 180?。 2.阻感负载的特点是电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0? ≤a≤ 180? 2 ，续流二极管承受的最大反向电压 2 （设U2为相电压有效值）。 3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为0?≤a≤ 180?，单 2和 2 ；带阻感负载时， α角移相范围为0?≤a≤ 90?，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 2 2U 2 ；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出 侧串联一个平波电抗器(大电感)。 4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ = 180?-2δ ; 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ = 0?。 5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与单相全波可控整流电路的波形基 本相同，只是后者适用于较低输出电压的场合。 6. 2 ，随负载 加重U d 逐渐趋近于0.9 U2，通常设计时，应取RC≥ 1.5~2.5T，此时输出电压为U d ≈ 1.2 U2(U2为相电压有效值)。 7.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm 2 ，晶闸管控制角α的最大移相范围是0?≤a≤90?，使负载电流连续的条件为a≤30?(U2为相电压有效值)。 8.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差120?，当它 带阻感负载时，α的移相范围为0?≤a≤90?。 9.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是 电压最高的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是电压最低的相电压；这种电路 α 角的移相范围是0?≤a≤120?，u d波形连续的条件是a≤60?。 10*.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流i d断续和连续的临界条件是C Rω 3 =，电路中的二极管承受的最大反向电压为 2 U2。 11.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当 α 从0°～90°变化时， 整流输出的电压u d 的谐波幅值随 α 的增大而增大，当 α 从90°～180°变化时，整流输出的电压u d的谐波幅值随 α 的增大而减小。 12.三相桥式全控整流电路带阻感负载时，设交流侧电抗为零，直流电感L为足够大。当 α ＝30°时，三相电流有效值与直流电流的关系为I I d，交流侧电流中所含次谐波次数为 6k±1,k=1,2,3…，其整流输出电压中所含的谐波次数为 6k, k=1,2,3…。 13.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使输出电压平均值减小。
电力电子技术课后题答案
0-1.什么是电力电子技术? 电力电子技术是应用于电力技术领域中的电子技术；它是以利用大功率电子器件对能量进行变换和控制为主要内容的技术。国际电气和电子工程师协会（IEEE）的电力电子学会对电力电子技术的定义为：“有效地使用电力半导体器件、应用电路和设计理论以及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的一门技术，它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。” 0-2.电力电子技术的基础与核心分别是什么? 电力电子器件是基础。电能变换技术是核心. 0-3.请列举电力电子技术的 3 个主要应用领域。 电源装置;电源电网净化设备;电机调速系统;电能传输和电力控制;清洁能源开发和新蓄能系统;照明及其它。 0-4.电能变换电路有哪几种形式?其常用基本控制方式有哪三种类型? AD-DC整流电;DC-AC逆变电路;AC-AC交流变换电路;DC-DC直流变换电路。 常用基本控制方式主要有三类：相控方式、频控方式、斩控方式。 0-5.从发展过程看，电力电子器件可分为哪几个阶段? 简述各阶段的主要标志。可分为：集成电晶闸管及其应用；自关断器件及其应用；功率集成电路和智能功率器件及其应用三个发展阶段。集成电晶闸管及其应用：大功率整流器。自关断器件及其应用：各类节能的全控型器件问世。功率集成电路和智能功率器件及其应用：功率集成电路（PIC），智能功率模块（IPM）器件发展。 0-6.传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是什么? 传统电力电子技术的特征：电力电子器件以半控型晶闸管为主，变流电路一般 为相控型，控制技术多采用模拟控制方式。 现代电力电子技术特征：电力电子器件以全控型器件为主，变流电路采用脉宽 调制型，控制技术采用PWM数字控制技术。 0-7.电力电子技术的发展方向是什么? 新器件：器件性能优化，新型半导体材料。高频化与高效率。集成化与模块化。数字化。绿色化。 1-1.按可控性分类，电力电子器件分哪几类? 按可控性分类，电力电子器件分为不可控器件、半控器件和全控器件。 1-2.电力二极管有哪些类型?各类型电力二极管的反向恢复时间大约为多少? 电力二极管类型以及反向恢复时间如下： 1）普通二极管，反向恢复时间在5us以上。 2）快恢复二极管，反向恢复时间在5us以下。快恢复极管从性能上可分为快速恢复和超快速恢复二极管。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者在100ns 以下，甚至达到20~30ns，多用于高频整流和逆变电路中。 3）肖特基二极管，反向恢复时间为10～40ns。 1-3.在哪些情况下，晶闸管可以从断态转变为通态? 维持晶闸管导通的条件是什么? 1、正向的阳极电压； 2、正向的门极电流。两者缺一不可。阳极电流大于维持电流。
电力系统课后题答案
第3章习题 1. 答：无限大容量电源供电系统是指内阻抗为零的电源，即其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。 无限大容量系统发生三相短路后，短路电流在达到稳定之前，经过一个暂态过程。在短路暂态过程中，存在短路非周期分量电流和短路电流周期分量。短路非周期分量电流是由于短路初始瞬间电流不能突变而产生的一个按指数规律衰减电流，该电流衰减完，暂态过程结束而达到稳定状态。短路电流周期分量是短路后短路回路阻抗突然减小而增大很多倍的电流，短路后一直存在，短路暂态过程结束后只有该分量存在。 2. 答：短路全电流：短路后短路回路中存在的电流，为短路电流周期分量与非周期分量之和。 短路电流的周期分量：因短路后短路回路阻抗突然减小很多倍，而按欧姆定律应突然增大很多倍的电流。 短路电流的非周期分量：因电路含有电感，电路电流不可能突变，而按愣次定律感生的用以维持短路初始瞬间电流不致突变的一个反向衰减性电流。 短路冲击电流：为短路全电流中的最大瞬时值。短路后经半个周期，短路全电流达到最大值，此时的电流即短路冲击电流。 短路稳态电流：是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电
流。 短路容量：称短路功率，等于短路电流周期分量有效值与短路处的正常工作电压（平均额定电压）的乘积。 3. 答：因电压在线路上有损失，而使线路首末端电压不同，所以短路计算中采用平均电压。 平均电压为线路首末端电压的和除以2，若线路末端电压为额定电压，则首端电压应比额定电压高10％，这样平均电压为1.05倍的额定电压。 额定电压为国家根据经济技术需要统一制定的标准电压。4. 答：供电系统发生短路时，短路电流是相当大的，如此大的短路电流通过电器和导体就会产生很大的电动力，即短路电流的力效应。 供电系统发生短路时，短路电流特别是短路冲击电流将使相邻导体之间产生很大的电动力，有可能使电器和载流部分遭受严重损坏，所以要用短路冲击电流来计算。 5. 答：供电系统发生短路时，短路电流是相当大的，如此大的短路电流通过电器和导体就会产生很高的温度，即短路电流的热效应。 因短路全电流的有效值在整个短路过程中不是常数，为便于计算，在工程上以短路稳态电流来代替短路全电流进行计算。 6.答：短路发热的假想时间是指在此时间内，假定导体通过短路稳态电流所产生的热量，恰好与实际短路电流在实际短路
电力电子技术课后答案
电力电子课后答案 第二章 2.2 使晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答： 使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者U AK >0且U GK >0； 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。 2.3图2-1中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，各波形的电流最大值均为m I ， 试计算各波形的电流平均值1d I 、2d I 、3d I 与电流有效值1I 、2I 、3I ，和它们的波形系数1f K ，2f K ，3f K 。 题图2.1 晶闸管导电波形 解： a) 1d I = 4 1 2sin()(1)0.27222 m m m I I t I π π ωπ π= +≈? 1I 24 131(sin )()0.4822 42m m m I I t d wt I ππ ?π π = +≈? 111/0.48/0.27 1.78f d m m K I I I I === b) 2d I =412 sin ()(1)0.5422 m m m I I td wt I ππ?=+=∏? 2I 24 21 31(sin )()0.67242m m m I I t d wt I π π ?π π = +≈? 222/0.67/0.54 1.24f d m m K I I I I === c) 3d I = 20 1 1()24 m m I d t I π ωπ = ? 3I 220 1 1()22 m m I d t I π ωπ = ? 333/0.5/0.252f d m m K I I I I === 2.4. 如果上题中晶闸管的通态平均电流为100A ，考虑晶闸管的安全裕量为1.5，问其允许通
电力电子技术 复习题答案
第二章： 1.晶闸管的动态参数有断态电压临界上升率du/dt和通态电流临界上升率等，若 du/dt过大，就会使晶闸管出现_ 误导通_，若di/dt过大，会导致晶闸管_损坏__。 2.目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有电力晶体管、可关断晶闸管、 功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管几种。简述晶闸管的正向伏安特性 答: 晶闸管的伏安特性 正向特性当IG=0时，如果在器件两端施加正向电压，则晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过。 如果正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。 随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低，晶闸管本身的压降很小，在1V左右。 如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态，IH称为维持电流。 3.使晶闸管导通的条件是什么 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 4.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管 （GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于半控型器件的是 SCR 。 5.晶闸管的擎住电流I L 答：晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。 6.晶闸管通态平均电流I T(AV) 答：晶闸管在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。 7.晶闸管的控制角α（移相角） 答：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示,也称触发角或控制角。
电力电子技术习题与解答
《电力电子技术》习题及解答 思考题与习题 什么是整流它与逆变有何区别 答：整流就是把交流电能转换成直流电能，而将直流转换为交流电能称为逆变，它是对应于整流的逆向过程。 单相半波可控整流电路中，如果： (1)晶闸管门极不加触发脉冲； (2)晶闸管内部短路； (3)晶闸管内部断开； 试分析上述三种情况负载两端电压u d和晶闸管两端电压u T的波形。 答：（1）负载两端电压为0，晶闸管上电压波形与U2相同； （2）负载两端电压为U2，晶闸管上的电压为0； （3）负载两端电压为0，晶闸管上的电压为U2。
某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电，在流过负载电流平均值相同的情况下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些 答：带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些。由于具有电感，当其电流增大时，在电感上会产生感应电动势，抑制电流增加。电阻性负载时整流输出电流的峰值大些，在流过负载电流平均值相同的情况下，为防此时管子烧坏，应选择额定电流大一些的管子。 某电阻性负载的单相半控桥式整流电路，若其中一只晶闸管的阳、阴极之间被烧断，试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。 解：设α=0，T 2被烧坏，如下图： 相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率，为什么带大电感负载时，负载电阻R d 上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率，为什么 答：相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的平均功率d d d I U P =不等于负载有功功率UI P =。因为负载上的电压、电流是非正弦波，除了直流U d 与I d 外还有谐波分量Λ ,,21U U 和Λ,,21I I ，负载上有功功率为Λ+++=22212P P P P d >d d d I U P =。