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答案和评分标准A



试卷 ( A ) 答案及评分标准
考试科目: 电力电子技术 任课教师: 题 评 号 分 殷传荣 1 2 考试日期:2013.06.00 课序号:0404138 3 4 命题教师:殷传荣 学号: 考试座位号: 5 总 分 学院:信自 专业班级: 自动化 2010 级 学生姓名:

阅卷人

一、问答(40 分,每小题 8 分) :
1.(8 分) 画出晶闸管的等效电路模型,并回答:晶闸管导通的实质是什么? 答: 根据晶闸管的等效电路可知晶闸管导通的 实质就是: 当晶闸管等效的互相完全正耦合的两只三 极 管 的 直 流 电 流 放 大 系 数 ?1 、 ? 2 满 足

?1 ? ? 2 ? 1时,从而使得两只三极管都进入
深度饱和导通状态。
晶闸管的等效电路模型

(模型图 4 分,实质 4 分)

2. (8 分)给出绝缘栅双极晶体管的英文名称和字母缩写、等效电路图和电路符号 图,并回答:绝缘栅双极晶体管相当于是由一个双极型晶体管与一个绝缘栅场 效应管构成的什么结构? 答: 绝缘栅双极晶体管的英文名称:Insulated-gate Bipolar Transistor --(1 分) 字母缩写:IGBT 或 IGT ----------------------------------------(1 分)

等效电路图和电路符号: ---------(3 分)

绝缘栅双极晶体管相当于是由一个双极型晶体管与一个绝缘栅场效应管构成的达 林顿结构(Darlington Structure) 。 ---------------------------(3 分)
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专业:自动化 2010 级

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3. (8 分)变压器的漏感是什么?漏感对于变流器有什么影响? 答: 变压器副边绕组产生的磁通有一很小部分不与原边绕组铰链,这一部分仅仅与副 边铰链而不与原边铰链的磁通就相当于是付边上串联了一个电感,我们称这个电 感为变压器付边的漏感。如果再考虑到原边也有类似的漏感,再把原边的漏感折 算到付边,这样,付边的总的等效漏感就称为变压器的漏感。 ---------(4 分) 变压器漏感对于变流器的影响是: 使得变流器产生换相重叠角 ? 和换相电压降 ?U d ---------(4 分)

4. (8 分)什么是有源逆变?请画图说明。 答:如图所示电网—变流器—反电动势负 载,当 ? ? 90? 时变流器输出电压 U<0, 如果此时再有 E<0 且 E ? U 时,电流 i 与 E 方向相同,反电动势负载发出电能, 电流 i 与 U 方向相反,变流器吸收电能。 而变流器自己不可能消耗电能,变流器 只能够把吸收的电能传送给电网。我们称这种状态为有源逆变。 (文字说明 4 分,图 4 分)

5. (8 分) 什么是无源逆变?请画图说明。 答:把直流电源转变成交流电压与交流电 流供给负载就称为无源逆变。 如图所示,电子开关 S1 和 S4 为一组, S2 和 S3 为另一组,当两组电子开关轮 流导通或关断时,负载上就会得到交 变的电压和电流。

(文字说明 4 分,图 4 分)

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专业:自动化 2010 级

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二、 (20 分)某变流器
电路如图所示,晶闸管 的控制角 ? ? 30? , 变压 器 等 效 漏 抗 ,

LB ? 2mH

u1 ? 220 2 sin 314t 伏, u2 ? 100 2 sin 314t 伏。
请计算 u d 的平均值 U d 和 i d 的平均值 I d 。

解: (1)计算停止导电角 ? ? sin ?1

E 2U2

? sin ?1

60 2 ? 100

? 25.1?

因为 ? ? ? ,所以晶闸管可以正常触发。 ------------------------(5 分) (2)计算 u d 的平均值 U d :
Ud ?

? ??

1

? ??

2 U 2 sin ? t d? t ? ?U d ?

2 2

?

U 2 cos? ? ?U d

?U d ?

m XB 2X B Id ? Id , (单相桥式取 m ? 4 ) 2? ?
Ud ? E 2 X B (U d ? E ) , ∴ ?U d ? , R ?R



L=∞, ∴ id ? I d ?

将其代入上面的 U d 式子中可得:

Ud ?

2 2

?

U 2 cos? ?

2 X B (U d ? E) 2 2 U 2 R cos? ? 2 X B E ? ?R ? R ? 2X B

式中, U 2 ? 100V, R ? 2 ? , ? ? 30? , E ? 60 V,

X B ? ?LB ? 314? 0.002 ? 0.628? ,
代入后可计算得到: U d ? 75 V (3)计算 i d 的平均值 I d : I d ? --------------------(10 分)
U d ? E 75 ? 60 ? ? 7.5 A --------(5 分) R 2

第 3 页



考试科目:

电力电子技术

三、 (10 分)已知整流电路如图所
示 。 变 压 器 付 边 电 压

u2 ? 100 2 sin 314t 伏,晶闸管控制
角 ? ? 60? ,电阻 R d ? 60? 。请计算

u d 的平均值 U d (5 分)和 i d 的平均
值 I d (5 分) 。

解: (1)计算输出电压 u d 的平均值 U d :
Ud ? 100 ? ?? 1
?

2 sin ? t d? t ?

150 2

?

=67.5 V -------------------(5 分)

(2)计算输出电流 i d 的平均值 I d :

Id ?

U d 67.5 =1.125 A ---------------------------------(5 分) ? Rd 60

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专业:自动化 2010 级

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四、 (30 分)如图-3 所
示, 在三相全控桥变流器 中,变压器副边相电压

u2 ? 220 2 sin ? t 伏,变
压器副边每相的漏抗

LB ? 1 mH ,带反电动势
阻 感 负 载 的 电 阻 电感 L ? ? , 反 R ? 1? ,
图-3 三相全控桥变流器

电动势 EM ? ?400伏,变流器的逆变角 ? ? 60? 。请计算变流器的输出电压 u d 的 平均值 U d 、输出电流 i d 的平均值 I d 和漏抗导致的换相重叠角 ? 。

解: (1)计算 u d 的平均值 U d :
Ud ? m 2 3 U 2 R cos? ? mXB EM 6 2 3 U 2 R cos? ? 6 X B EM ? 2? R ? mXB 2? R ? 6 X B

式中, ? ? 180? ? ? ? 120? , X B ? ?LB ? 2? ? 50 ? 0.001? 0.314? ,
R ? 1 ? , U 2 ? 220V , EM ? ?400 V

代入式中可计算得到: U d ? ?290 V (2)计算 i d 的平均值 I d : I d ? (3)计算换相重叠角 ? :
cos? ? cos(? ? ? ) ? Id X B 2 U 2 sin
cos 120 ? ? cos(120 ? ? ? ) ?

----------------------(10 分)

U d ? E M ? 290 ? (?400) ? ? 110 安 ----(10 分) R 1

?
6

110 ? 0.314 2 ? 220 ? sin

?
6



求得: ? ? 16?

---------------------------------------(10 分)
( 答案及评分标准 结束 ) 第 5 页


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