运控习题答案.docx
习题三
3.1双闭环调速系统的ASR和ACR均为Pl调节器，设系统最大给定电压
U nm=15V,转速调节器限幅值为u m=15V, n N l500r∕min，I N=20A,电流过载倍数为2,电枢回路总电阻R=2Ω, K s=20, C e=0.127Vmin/r ,求：（1）当系统稳定运行在U；=5V, I dL =10A时，系统的n、U n、U；、U i和U C各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，U i i和U C各为多少？
解：
（1）： -Unm - !5V =0.01Vmin/r
n N1500r / min
U n5V
n n500r∕mi n
α0.01Vmi n/r
*
匕=U m=型-0.375√/A
I dm 40A
U i H l d=0?375 10 =3.75V
U i = - I d =0.375 10 =3.75V
II C e n +l d R 0.127X500 +10X2
U C e d 4.175V
K S 20
(2)堵转时，I Um5V , U c 4n K I d R = °?1272040J V
K S 20
3.2在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ACR均采用PI调节器。已知参数：电动机：P N =3.7kW, U N =220V, I N =20A, n” =1000 r/min ,电
枢回路总电阻R=1.5Ω,设U nm=U im=U Cm =8V,电枢回路最大电流∣dm=40A,电力电
子变换器的放大系数K S=40。试求：
(1)电流反馈系数［和转速反馈系数：O
(2)当电动机在最高转速发生堵转时的U do, U i*,U i,U c值。
解：1）一U
m 8V 0.32V / A l
dm
40 A
(1)系统开环增益：K =0.69∕T =0.69/0.1 =6.9(1/s)
(1)系统开环增益： K =0.69∕T =0.69/0.1 =6.9(1/s)
= Unm
8V
0.008V min/r
n N
1000r∕min
2) U do=E I d RX = I dm RT = 40 1.5 = 60V
这时：U n =8V,U n = 0, ASR 处于饱和，输出最大电流给定 U ： =8V U i = V ,
3.3在转速、电流双闭环调速系统中，调节器 ASR ACR 均采用PI 调节器。 当ASR 输出达到U m =8V 时，主电路电流达到最大电流 80A 。当负载电流由40A 增加到70A 时，试问：(1)U *应如何变化？ ( 2)U C 应如何变化？ ( 3)U C 值 由哪些条件决定？
*
U Um 8V 0.1V∕ A
1
dm
80A
U i*就是电流的给定，因此当电流从 40A 到70A 时，U i*应从4V
U C 要有所增加。
U C 取决于电机速度和负载大小。因为 U do=ET dRr = C e n Tdm Rm
3.5某反馈控制系统已校正成典型I 型系统。已知时间常数T=0.1s,要求阶 跃响应超调量匚≤ 10%。
(1) 系统的开环增益。
(2) 计算过渡过程时间t s 和上升时间t r
;
(3) 绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间t r <0.25s,则K=?,二％ =? (3)绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间 t r < 0.25s ,求K,二.
解：取 KT =0.69,
=0.6,二％ =9.5%
U C
U
dO
K S
60 40
= 1.5V
解：1)
到7V 变化
2)
3)
(2)上升时间 t r =3.3T =0.33S
(3)
U nm 10V
n N
1000r / min
=0.01V min∕ r
过度过程时间:
如要求 t r <0.25S ,则应取 KT -1/ =0.5这样 K =1/T =10,超调量=16.3%, 3.8在一个由三相零式晶闸管整流装置供电的转速、 电流双闭环调速系统中, 已知电动机的额定数据为： P N =60kW , U N =220V ,∣N =308A , n ” =1000r∕min , 电动势系数C e =0?196 Vmin/r ,主回路总电阻R =0.18Ω ,触发整流环节的放大倍 数K S =35。电磁时间常数T i =0.012s 机电时间常数T m
=0.12s 电流反馈滤波时间常
数T 0i
=0.0025s 转速反馈滤波时间常数T 0n
=0.015s°额定转速时的给定电压(U ∏*)N
=10V 调节器ASR ACR 饱和输出电压 U m*=8V,L Cm =6.5VO
系统的静、动态指标为：稳态无静差,调速范围D=10,电流超调量二i
≤ 5%空载
起动到额定转速时的转速超调量 C n ≤ 10%。试求：
(1)确定电流反馈系数β (假设起动电流限制在1.1∣N 以内)和转速反馈系数
α o
(2) 试设计电流调节器ACR 计算其参数尺、C 、C oi O 画出其电路图，调节 器输入回路电阻R 0=40^1 o
(3) 设计转速调节器ASR,计算其参数R n 、C n 、C on o (R °=40k Ω)
(4) 计算电动机带40%额定负载起动到最低转速时的转速超调量 σ n o (5) 计算空载起动到额定转速的时间。
*
解：(1)1： =U m
8V
0.0236V / A
I dm 1.仔 I N t s
二 6T 二 6 0.1
=0.6s
T on= 0.015s
(2)电流调节器设计
确定时间常数：a)T s = 0.00333s
b)T °i =0.0025s C)Tx.i = 0.00583s
电流调节器结构确定：
因为「乞5% ,可按典型I 型系统设计，选用Pl 调节器，W ACR (S)= K i e i S
T) EiS
K i=K I T l R∕ K s 1=85.76 0.012 0.18/35 0.0236 =0.2243。
校验等效条件：■ -c ^ K I -85.76s j
1 .
a)
3T S
3 0.00333 一
101.01 '
ci
满足近似条件
可见满足近似等效条件，电流调节器的实现：选 R 3=40K ,则:
= K i R O =0.2243 40 =8.97 K ,取 9K.
1
⑶电流环等效时间常数K
K ∣T s =0.5 贝U 丄=2T r=2 0.00583 =0.01166s
K I
电流调节器参数确定
5 5/
^1 s 5.7 6
C i
亠叫1.33牛
R 9 10
C Oi
弓心呼0”
R 0
40 103
Ci
满足近似条件
J
■■'ci 满足近似条件
1
1
T n
T On=O?01166 0.015 =0.02666s K I
速度调节器结构确定：
按照无静差的要求，应选用 PI 调节器，
W ASR (S) =K ncn S 1)/ n S
2
2
=168?32s'
2 25 0.026662
ASR 的比例系数
IX
(h+1)Bc e
T
m
6x0?0236x0?196x0?12 CCA K n
6?94
2h ： RT n
2 5 0?01 0?18 0?02666
校验等效条件： K
转速环截止频率■ ?cn
- =K N n =168?83 0.1333 =22?5s^l
J K I
_1 85?76
1
b)3?T on
=32015=
25?
2s
"cn 满足简化条件
转速超调量的校验(空载Z=O )
<7 n =2汉81.2% 勺.1汇(308 汇0.18/0.196勺000)汉(0.02666/0.12)=11.23%>10%
转速超调量的校验结果表明，上述设计不符合要求。因此需重新设计 查表，应取小一些的h ，选h=3进行设计。 按h=3,速度调节器参数确定如下：
^hT^ 0?07998s
K N
—4
4
2
=312?656s^
2h T ?n
2 9 0?02666
IX (h+1)Bc e T m
4><0?0236^<0?196江0?12 “
K n
7?71
2h RT n
2 3 0?01 0?18 0?02666
校验等效条件：
K
C n
- =
K N
^-312?656 0?07998 =25s '
速度调节器参数确定: 转速环开环增益
.n
= hT -n , h = 5, . n
= hT-n
= 0?1333s
K N
= 40?43s
-Cn
满足简化条件
1 85?76
31 0?00583
X 1 K I 1
85.76
1
a)
3』T 厂3血丽83=4°43
S f 满足简化条件
八1 K 「_ 1 85.76
ι
b)
^T On
=^Q.01^
25.2S
'cn 满足简化条件
转速超调量的校验：
二n
=2 72.2% 1.1 (308 0.18/0.196 1000) (0.02666 /0.12) =9.98% ：： 10%
转速超调量的校验结果表明，上述设计符合要求。
速度调节器的实现：选R 0
=40K ,则R n
=K n R 0
= 7.71 40 =308K ,取310K 。
C n =T^ = O l 070.25^I F
R n
310 103
4T 4><0015 C on =-
on =——
=15IF
R 0
40 103
4) 40%额定负载起动到最低转速时(最低转速为1000/10=100"口)n)
6% =2 72.2% (1.1 -0.4) (308 0.18/0.196 100) (0.02666/0.12)=63.5%
5)空载起动到额定转速的时间是：(书上无此公式)
"^0^0.3854
3.10有一转速、电流双闭环调速系统，主电路采用三相桥式整流电路。已知 电动机参数为：F N =500kW, U N =750V , I N =760A, n N =375 r/min ,电动势系数 C e =1.82Vmin∕r,电枢回路总电阻R=0.14Ω ,允许电流过载倍数λ =1.5触发整流环节 的放大倍数K s =75,电磁时间常数T l =0.031s 机电时间常数T m =0.112s,?流反馈滤波 时间常数T Qi =O.002s 转速反馈滤波时间常数T 0n =O.O2s°设调节器输入输出电压 U nm =U im =U nm =10 V 调节器输入电阻 Rj=40k Ω°
设计指标:稳态无静差，电流超调量 G ≤ 5%,空载起动到额定转速时的转速 超调量匚n ≤ 10%。电流调节器已按典型I 型系统设计,并取参数KT=05
计算电流环的截止频率■ ?ci 和转速环的截止频率■ ?cn ,并考虑它们是否 合理？
(1) 选择转速调节器结构，并计算其参
数。
解: (I)-潜1罟V r 0.00877V/A
(2)
T on= 0.02S T n
U nm 10V
Cf = --------------------- = ------------------------------------------
n N
375r / min
校验等效条件:
1
Ci=
K I = 136.24s
-
确定时间常
数： a)T S = 0.00176s b)T oi = 0.002s C)T i = 0.00367s 电流调节器已按典型I 型系统设计如下: 电流调节器结构确定: T 因为 σ
% 5%可按典型
I 型系统设计，选用PI 调节
器，W ACR (SH Ki( IS I)
J ti S 电流调节器参数确疋： 0 5 E i =T l=O.031s K I Ty r =0.5 K I = — =136.24s?1
0 U 1325^ T i 0.0 0 3 6 7
Jg-
136?
24
°.°31 0?14
7899
75 0.00877
a)丄=
1
199.6s U C i
3T S
3 0.00167
0.112 0.031 一
5°
9S
Ci
；0.00167 0.002
~
182?
39s
ci
可见满足近似等效条件。
电流调节器的实现：选 R 0=40K,则
R=K i =0.899 40 =35.96 取 36K
I i 0.031 Il C i
i 3
=0.8^I F R 36 10
加=.毕=0.2“
R 0
40 10
速度调节器设计
速度调节器结构确定：K I T S =0.5
1
则电流环时间常数
2T i , =2 0.00367 =0.00734s
K I
1
K I
T on =0.00734 0.02 =0.02734 s
= 0.0267V min∕ r
按照无静差的要求，应选用 Pl 调节器,
W ASR (S)=K ncn S 1)/ n S
速度调节器参数确定： .n = hT?×n, h = 5, . n = hT = 0.1367 S
转速环开环增益
6 2
2
=160?54s
2 25 0.02734
ASR 的比例系数
IX (h+1)BC e T m
6x0?00877"82x0?112
dn C
K n
10.5
2h ： RT n
2 5 0.0267 0.14 0.02734
校验等效条件：
K
转速环截止频率■ .cn
- =K N n
=160.54 0?1367 = 21.946s 」
⑷1
速度调节器的实现：选 R 0=40K,则 R n=K n R^ =10.5 40 = 420K
2)电流环的截止频率是：'c^ K I = 136.24s ^1 速度环的截止频率是：? 'cn = 21.964s
从电流环和速度环的截止频率可以看出，电流环比速度环要快，在保证 每
个环都稳定的情况下，再求系统的快速性，充分体现了多环控制系统的设计特 点。
K N
h 1
2 2^
2h T n
136.24
0.00367
64.22 s
■'Cn 满足简化条件
1 = 27.51s "cn 满足简化条件
C n =R
0.1367 420 10 = 0.325T
On
4T on
R 0
4 0.02 3
40 10
1 3 1 136.24
3\ 0.02
3.11在一个转速、电流双闭环 V-M 系统中，转速调节器ASR 电流调节器 ACR 均采用Pl 调节器。 *
(1) 在此系统中，当转速给定信号最大值U nm*=15V 时,n=n N =1500 r/min;电流 给定信号最大值U im =10V 时,允许最大电流l dm =30A,电枢回路总电阻R=2Ω ,晶闸 管装置的放大倍数K 5=3O ,电动机额定电流I N =20A ,电动势系数C e =0.128Vmin/r 。 现系统在U n*=5V ,dl =2OA 时稳定运行。求此时的稳态转速n=? ACR 的输出电压U C =? (2) 当系统在上述情况下运行时，电动机突然失磁(G=O),系统将会发生什 么现象？试分析并说明之。若系统能够稳定下来，则稳定后n=? U n =? U i*=? U i =? I d =? U C =?
(3) 该系统转速环按典型U 型系统设计,且按M rmin 准则选择参数，取中频宽 h=5,已知转速环小时间常数T ∑ n =O.O5s 求转速环在跟随给定作用下的开环传递 函数,并计算出放大系数及各时间常数。
(4) 该系统由空载(I dL =O)突加额定负载时，电流I d 和转速n 的动态过程波形 是怎样的？已知机电时间常数T m =O.O5S 计算其最大动态速降L n maX 和恢复时间t v
1)
5
5OO r / min
0.01
2) 在上述稳定运行情况下，电动机突然
失磁 (Φ=O )则电动机无电动转矩，转速 迅速下降到零，转速调节器很快达到饱和，要求整流装置输出最大电流 I dm 。因 此，系统稳定后，n =O,U n =O
U i =U im =1OV
U *im 15V 1500 r / m
=O.O1V min/ r
U *im
I
dm
10V
= 0.33V / A 30 A
U dO _ E I d 尺 C
en I dI R ^
K S
K S
K S
°?
128 5
°° 20
2 = 3.467V
30
I d =I dm
= 30A
U _U do _E ■ I di RT _ 0 ■ 30 2 _ 2V c —"KT 一-KS -一 一-30- 一
3）在跟随给定作用下，转速环处于线性状态，此时系统的开环传递函数是:
K n n S
I
-
2
S TmS 1
.n =hT ?n
=5 0.05 = 0.25s T n
=0.05
4）空载突加额定负载时，转速有动态降落
习题五
5.8两电平PWM 逆变器主回路，采用双极性调制时，用“ 1 ”表示上桥臂开 通，“0”表示上桥臂关断，共有几种开关状态，写出其开关函数。根据开关状态 写出其电压空间矢量表达式，画出空间电压矢量图。
解：两电平PWM 逆变器主回路：
W
lS =
K N
h + 1 2 2
2hT^
6 2 25 0.052
= 48s^
2(( ?-Zy n N
T z n
2 (1 - 0) 20 2 0.128 (0.05 "0.05)
=625r / min
2 20 2
°.叭 625r /min
0.128 0.05
取大动态速降： 也C
n max max
八 n t5 =81.2% " 625 = 507.5r∕ min
C b
C b =2FK 2
T =
2
∣dN
RT
n
恢复时间：匕=8.8 0.05=0.44（P76表）
直流电源中点O为参考点
I . j Y+ j2Y?
U= (U U e U e ) S S E S
C U A U B U C U S
U ( ,0 0 0
U d
2
U d
2
U d
2 0
U I 1 0 0
U d
2
U d
2
U d
2
U! 1 1 0 鱼
2
U A
2
U d
≡≡
2
U 3 0 1 0
U d
2
UA
2
U d
2
怎UdeT
U0 1 1 _Ud
2
UΛ
2
UΛ
2
店U d eilt
U 5 0 0 1
U d
2
U d
2
U d
2 E
e
U 6 i 1 0 1
L
2
U d
2
U d
2
匕U d e
示下桥臂开通，逆变器输出端电压:
U X
2
U d
U X
牛(2 — 1)，以
S X=O
U d
“0”表
S X 二
1
U 6
5.9当三相电压分别为U AO 、U BO 、U CO ,如何定义三相定子电压空间矢量
U
BO 、
U CO
和合成矢量U S
,与出他们的表达式。
解：A,B,C 为定子三相绕组的轴线，定义三相电压空间矢量:
U
AO =U Ao U
BO _ U BO
e
j2Y
U CO 一 U CO e
5.10忽略定子电阻的影响，讨论定子电压空间矢量U S 与定子磁链ψ S 的关系,
空间电压矢量图:
U 2
U o , U 7
UAO
、
合成矢量：U S
j
UCQe j2
÷
U
CO= U AQ
U
BQ e
U
AO
U
BO
A(e j0)
当三相电压U AO、U BO、U CO为正弦对称时，写出电压空间矢量U S与定子磁链ψs的表达式，画出各自的运动轨迹。
解：用合成空间矢量表示的定子电压方程式：
U S= RS i S dψs
dt
忽略定子电阻的影响，：U^
S dt
ψs ： U S dt，
即电压空间矢量的积分为定子磁链的增量。（图示）
ψ =屮e j（Qt 神）当三相电压为正弦对称时，定子磁链旋转矢量ψs S e
电压空间矢量：
Tr
j（c?t+丄神）
US-T-e
5.11采用电压空间矢量PWM调制方法，若直流电压U d恒定，如何协调输出
电压与输出频率的关系。
解：直流电压恒定则六个基本电压空间矢量的幅值一定。
P
I
幵关周期,
3 Nw1
输出频率W I r 一.
t1 t2 t1 t2 j^3 t1 t2
U Sr U S 7 U1 — U2 ：U d —U d e ,— j—2
1 T o T o T o T o T o T o
t1 - ,t27 ,τ - t1 -12，零矢量作用时间增加,
所以插入零矢量可以协调输出电压与输出频率的关系。
5.12两电平PWM 逆变器主回路的输出电压矢量是有限的，若期望输出电压
矢量U S 的幅值小于直流电压U
d ,空间角度二任意，如何用有限的PWM 逆变器输 出电压矢量来逼近期望的输出电压矢量。
解：两电平PWM 逆变器有六个基本空间电压矢量，这六个基本空间电压矢 量将电压空间矢量分成六个扇区，根据空间角度 二确定所在的扇区，然后用扇区 所在的两个基本空间电压矢量分别作用一段时间等效合成期望的输出电压矢量。 习题六
6. 1按磁动势等效、功率相等的原则，三相坐标系变换到两相静止坐标系 的变换矩阵为
L
C
C 3/2 _ I 3
现有三相正弦对称电流i A = ∣m C0S( ?t)，I B = I m COSjt
)， 3
其中，∣A ∣B ∣C =0
1 2
、
3 2
1 2 .3 2
i c =Im COSjt 2-),求变换后两相静止坐标系中的电流is ：.和i√:，分析两相电流
3
的基本特征与三相电流的关系。 解：两相静止坐标系中的电流
Γ
2 I
1 2 .3 2
-I A I I i B
L iC J
I A
1 .
2B
3.
T i B
1I 1
W C
2 I C
2 i
A
TB
73.
T iC
1
t
2 T
；
τ°
1
1
2 0
两相旋转坐标系中的电流
I =
[cos? Sin 申]卜二 ]sq 」]-sin^ cos ?」I S B_ 3 cos cos( t) sin :sin( t) I ：：3 ■ 2lm Il COS :Sin(，t) -sin cos( t) '■ 2lm IIS in(，t -λi ) Sd 3∣m
CoS -： -Sin Sin CoS I Sin( -t) j cos(，
t 仝) cos( t)
两相电流与三相电流的的频率相同，两相电流的幅值是三相电流的的..3 倍, 两
相电流的相位差 J
2
6. 2两相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换阵为 cos ' Sin ’
LSi n? COSW
将上题中的两相静止坐标系中的电流i s ：.和i s 一：变换到两相旋转坐标系中的电
d φ
流i sd 和i sq ,坐标系旋转速度一 1。分析当-时，i sd 和i sq 的基本特征，电
dt
3I cos( t) 2 m IL Sin( ?t)
2∣m
2
∣m
=3Im
3lm
^i B
3 cos( .t) 2
2 二
耳门3 F [cos(gfg t Q )]
.2
3
3 _
2C 3
cos （，t ）
2
临邙+e 」（^H e j
（曲袒+e 丄曲命
2 打
1
√3 e - 3
+e .2 -
2 3
cos( ?t) 2
j?
二
j
2
i Ξ::
-Ie j t 「e
2 2
3 Z +、
-COSfet) 2
j2 :
.2 (e 3 -
3
-COS^t) 2
七］ ι^3si n( —)Si n(eot) - 3
」 3] cos(，t)
2lm II Sin( ?t)
C 2s∕2r
流矢量幅值i s = i Sd i Sq 与三相电流幅值 解：
两相静止坐标系中的电流
I m 的关系，其中?■是三相电源角频率。
电流矢量幅值
I S i n（皿一CP）」L O
is %「3*
V2
6.4笼型异步电动机铭牌数据为：额定功率P N =3kW ,额定电压U N = 380V，额定电流I N =6.9A ,额定转速n N =1400r∕mi n ,额定频率f∣N =50Hz ,定子绕组
Y联接。由实验测得定子电阻R S =1.851,转子电阻R r = 2.6581,定子自感
L s =0?294H ,转子自感L r =0.2898H ,定、转子互感L m=O?2838H ,转子参数
已折合到定子侧，系统的转动惯量J= 0.1284kg m2,电机稳定运行在额定工作状态，试求：转子磁链’-r和按转子磁链定向的定子电流两个分量i sm、i st。
解：由异步电动机稳态模型得额定转差率
S N
n1 -n N1500 -1400
1
∏1
额定转差
100'
■'SN = S∣N ■R =S N 2：f N rad / S
15
电流矢量幅值
i s 「3^ "3 6.9A
由按转子磁链定向的动态模型得
dy r 1 I L I
-=- y r + i
dt T r T r
L
m i St
W s =-
T r y r m :
Sm
稳定运行时，^dr=O
,故
y
r=
L
m
i
Sm,
i st= WTy^= W S T r i Sm= ^? 028^sm 2.2835i sm L m 15 2.658
d L
当—-1时，「二??ιt ,两相旋转坐标系中的电流dt
I j
i s「iΓ"G、、1 2.28352i sm = 2.493i sm「3 6.9 解得
J3 x6.9
is^Ξ-49T^4-79A
i st = 2.2835i sm = 2.2835? 4.79=10.937A
转子磁链
y r = L m i S m= 0.2838? 4.79=1.359Wb
电力电子考试题库(含答案)
一、填空（每空1分） 1、请在正确的空格内标出下面元件的简称： 电力晶体管GTR；图形符号为； 可关断晶闸管GTO；图形符号为； 功率场效应晶体管MOSFET；图形符号为； 绝缘栅双极型晶体管IGBT ；图形符号为；IGBT是MOSFET 和GTR的复合管。 2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。 3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。 4、在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波。 6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。 9、常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。（写出四种即可） 12、由晶闸管构成的逆变器换流方式有负载换流和强迫（脉冲）换流。 13、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分 为有源逆变器与无源逆变器两大类。 16、一个单相全控桥式整流电路，交流电压有效值为220V，流过晶闸管的大电 流有效值为15A，则这个电路中晶闸管的额定电压可选为V 5.1( ；晶闸管 )2 220 2
的额定电流可选为A 57 .115)35.1(倍 是 阳极A ， 阴极K 和 门极G 晶闸管的导通条件是 阳极加正电压， 阴极接负电压，门极接正向电压形成了足够门极电流时晶闸管导通 ；关断条件是 当晶闸管阳极电流小于维持电流I H 时，导通的晶闸管关断 。 18、单相交流调压在电阻性负载电路的移相范围在 0o—180o 变化，在阻感性负载时移相范围在 φ—180o 变化。 20、晶闸管的换相重叠角与电路的 触发角α 、 变压器漏抗 X B 、 平均电流I d 、 电源相电压U 2 等到参数有关。 21、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用 大于60o小于120o的宽脉冲 触发；二是用 脉冲前沿相差60o的双窄脉冲 触发。 27、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 √2U2 。三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为 √6 U2 。（电源电压为U2） 28、从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为 控制角，用 α 表示。 29、正弦波触发电路的理想移相范围可达 180o、 度，实际移相范围只有 150o 。 30、一般操作过电压都是瞬时引起的尖峰电压，经常使用的保护方法是 阻容保护 而对于能量较大的过电压，还需要设置非线性电阻保护，目前常用的方法有压敏电阻和 硒堆 。
自动化运控习题答案汇总
第一次作业 2-1试分析有制动电流通路的不可逆PWM 变化器-直流电动机系统进行制动时，两个VT 是如何工作的 解：在制动状态时，由于要先减小控制电压，使得1g U 的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电降低。但是由于机电惯性，转速和反电动势来不及变化，造成E>d U 的局面，很快电流d i 反向，2VD 截止，在on t t 电力电子技术试题 第1章电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。 2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高 时，功率损耗主要为__开关损耗__。 3.电力电子器件组成的系统，一般由__控制电路__、_驱动电路_、 _主电路_三部分组成， 由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路__。 4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _ 双极型器件_ 、_复合型器件_三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。 7.肖特基 二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于__IH 。 10.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。 11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。 14.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。 的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。 16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。 的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数，在1/2或1/3额定电流以上区段具有__正___温度系数。 18.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 .计算机控制系统是由哪级部分组成的各部分作用硬件组成：微控制器或微处理器、ROM、RAM、外部设备、网络通信接口、实时时钟、电源。软件组成：系统软件和应用软件。作用：硬件中有A/D 称为模拟数字转换器，它包括采样保持和量化，其输出为数字形式，何时采样由计算机控制。 D/A称为数字模拟转换器，它是将数字信号转换成模拟信号形成控制量。应用软件根据要解决的问题而编写的各种程序，系统软件包括 操作系统，开发系统。 .为适应控制现场的工作环境，对工业控制机有何要求 （1）适应性（2）可靠性（3）实时性（4）扩展性 结构：（1）基于通用计算机的结构（2）基于嵌入式系统的结构 . PCI总线，CPCI总线，PC/104总线以及RS232,RS422,RS485有何特点，电平特性，适用场合 .何谓IO接口在计算机控制系统中为什么要有IO接口 （1）解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题 （2）解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题 （3）解决CPU的负载能力和外围设备端口的选择问题 .计算机与外围设备交互信息有哪几种控制方式各有何优缺点 （1）并行通信。优点：传送速度快、信息率高。缺点：传输线多，成本高（2）串行通信。全双工方式RS-422 ,RS-232。半双工方式RS-485 （3）同步通信。要求收发双方具有同频同相的同步时钟信号，每帧信息开始加特定的同步字符，不允许有间隙 （4）异步通信。开始位，停止位，发送的字符间允许有间隙 .模拟输入通道中为何要加采样保持器，采样保持器的组成及要求是什么（1）用采样保持电路使得在A/D转换期间保持输入模拟信号不变 （2）孔径时间：AD转换器完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。 孔径误差：在孔径时间ta/d内，由于输入信号x(t)的变化所引起的误差称为孔径误差δ。 以ta/d＝10μs的10位ADC芯片为例： 为保证不低于%的转换精度 的主要性能指标有哪些10V8位的ADC转换精度如何计算 (1). 接口特性(2). 量程(3). 分辨率(4). 误差和精度(5). 转换速率(6). A/D转换的方法 一个8位A/D转换器，孔径时间为100。如果要求转换误差在A/D转换精度（%）内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少 f=(2*pi*100*10^(-6)*100)= 请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推出输出电压与输入数字量之间的关系式。 微机p328 什么是数字PID位置控制算法和增量型控制算法试比较它们的优缺点。 已知模拟调节器的传递函数为： ，试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算法，设采样周期T= 一、填空题(每空1分，共５０分) 1、对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有I L _________ I H。 2、功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是________________________________。 3、晶闸管断态不重复电压U DSM与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM ________ U BO。 4、电阻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等于_____，设U2为相电压有效值。 5、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___________________________。 6、对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使用输出电压平均值_______________________。 7、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是______________________________________措施。 8、三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有______________二种方式。 9、抑制过电压的方法之一是用_____________________吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。 10、180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在___________的上、下二个开关元件之间进行。 11、改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变_____________________________________________的幅值。 12、为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是___________________________________________。 13、恒流驱动电路中抗饱和电路的主要作用是__________________________________________________。 14、功率晶体管缓冲保护电路中二极管要求采用________型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。 15、晶闸管门极触发刚从断态转入通态即移去触发信号，能维持通态所需要的最小阳极电流，称为：___________________________________________________________________________________________。 16、晶闸管的额定电压为断态重复峰值电压U DRm和反向重复峰值电压U RRm中较________________的规化值。 17、普通晶闸管的额定电流用通态平均电流值标定，双向晶闸管的额定电流用___________________标定。 18、晶闸管的导通条件是：晶闸管_________________和阴极间施加正向电压，并在______________和阴极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。 19、温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而__________，正反向漏电流随温度升高而__________，维持电流I H会____________________，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而_________________。 导通后流过晶闸管的电流由_____________________决定，负载上电压由______________________决定。 20、晶闸管的派生器件有： ____________ 、 ____________ 、 ____________ 、 ____________等。 21、功率场效应管在应用中的注意事项有： （1）_________________________________________，（2）______________________________________，（3）_________________________________________，（4）_____________________________________。22、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__________________________，它是对应于整流的逆向过程。 23、____________________________________________与开关的频率和变换电路的形态性能等因素有关。 作业1 一、判断题(C第1-10题每题4分) 1. 逆变器采用负载换流方式实现换流时，负载谐振回路不一定要呈电容性。 (A) A (B) B 2. 双向晶闸管的额定电流的定义与普通晶闸管不一样，双向晶闸管的额定电流是?用电流有 效值来表示的。 (A) A (B) B 3. 在DC/DC变换电路中，可以采用电网换流方法。 (A) A (B) B 4. 为避免三次谐波注入电网，晶闸管整流电路中的整流变压器应采用Y/Y接法 (A) A (B) B 5. 电流可逆斩波电路可实现直流电动机的四象限运行。 (A) A (B) B 6. 过快的晶闸管阳极du/dt会使误导通。 (A) A (B) B 7. 在变流装置系统中，增加电源的相数也可以提高电网的功率因数。 (A) A (B) B 8. PWM脉宽调制型逆变电路中，采用不可控整流电源供电，也能正常工作。 (A) A (B) B 9. 对三相桥式全控整流电路的晶闸管进行触发时，只有采用双窄脉冲触发，电路才能正常工 作。 (A) A (B) B 10. 无源逆变指的是把直流电能转换成交流电能送给交流电网。 (A) A (B) B [参考答案：B] 分值：4 二、单选题(第1-15题每题4分) 1. 在晶闸管触发电路中，改变（）的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目 的 (A) 同步电压 (B) 控制电压 (C) 脉冲变压器变比 (D) 整流变压器变比 2. 直流斩波电路是一种______变换电路 (A) AC/AC (B) DC/AC (C) DC/DC (D) AC/DC 3. 功率晶体管的安全工作区由以下4条曲线限定：集电极-发射极允许最高击穿电压，集电 极最大允许直流功率线，集电极最大允许电流线和______ (A) 基极最大允许直流功率线 《计算机控制系统》作业参考答案 作业一 第一章 1.1什么是计算机控制系统？画出典型计算机控制系统的方框图。 答：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用算机代替模拟控 制装置,对被控对象进行调节和控制. 控制系统中的计算机是由硬件和软件两部分组成的.硬件部分: 计算机控制系统的硬件主要是由主机、外部设备、过程输入输出设备组成; 软件部分: 软件是各种程序的统称，通常分为系统软件和应用软件。 1.2.计算机控制系统有哪几种典型的类型？各有什么特点。 答：计算机控制系统系统一般可分为四种类型： ①数据处理、操作指导控制系统；计算机对被控对象不起直接控制作用,计算机对传感器产生的参数巡回检测、处理、分析、记录和越限报警，由此可以预报控制对象的运行趋势。 ②直接数字控制系统；一台计算机可以代替多台模拟调节器的功能，除了能实现PID 调节规律外, 还能实现多回路串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解藕控制，以及自适应、自学习,最优控制等复杂的控制。 ③监督计算机控制系统；它是由两级计算机控制系统：第一级DDC 计算机, 完成直接数字控制功能；第二级SCC 计算机根据生产过程提供的数据和数学模型进行必要的运算，给DDC 计算机提供最佳给定值和最优控制量等。 ④分布式计算机控制系统。以微处理机为核心的基本控制单元，经高速数据通道与上一级监督计算机和CRT 操作站相连。 1.3.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？ 答：计算机控制系统与连续控制系统主要区别：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与 控制的自动控制系统,既:用计算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制。 与采用模拟调节器组成的控制系统相比较，计算机控制系统具有以下的优点： (1)控制规律灵活，可以在线修改。(2)可以实现复杂的控制规律，提高系统的性能指标. (3)抗干扰能力强，稳定性好。 (4)可以得到比较高的控制精度。 (5)能同时控制多个回路，一机多用，性能价格比高。 (6)便于实现控制、管理与通信相结合，提高工厂企业生产的自动化程度. (7)促进制造系统向着自动化、集成化、智能化发展。 图1.3-2 典型的数字控制系统 给定 交通大学电力电子复习 一、 选择题 1、下列电力电子器件中，存在电导调制效应的是（ABD ） A 、GOT B 、GTR C 、power MOSFET D 、IGBT 2、单相桥式全控整流电路，阻感性负载R L ?? ω 。设变压器二次侧电压为U 2，则晶体管承受的最高正、反向电压分别为（D ） A 、2222 ,22U U B 、 222,2 2U U C 、 222 2 , 2U U D 、222,2U U 3、单相半控桥式整流电路带大电感负载，为了避免出现一只晶体管一直导通，另两只整流二极管交替换相导通的失控现象发生，采取的措施是在负载两端并联一个（D ） A 、电容 B 、电感 C 、电阻 D 、二极管 4、逆变电路的功能是将直流电能转换为（B ） A 、直流电能 B 、交流电能 C 、磁场储能 D 、电场储能 5、三相桥式变流电路工作在有源逆变状态，其输出侧平均电压U d 与外接直流电动势 E 间的关系为（C ） A 、E U d = B 、E U d > C 、E U d < D 、U d =-E 6、三相桥式全控整流电路变压器二次侧电流中有（C ） A 、12±k B 、13±k C 、16±k D 、112±k (k 为整数) 7、交—直—交电流型逆变器中间直流环节的储能元件是（B ） A、大电容 B、大电感 C、蓄电池 D、电动机 8、无源逆变电路不能采用的换流方式是（A） A、电网换流 B、负载换流 C、强迫换流 D、器件换流 9、、电压型逆变电路的输出电压波形为（A） A、矩形波 B、三角波 C、正弦波 D、与负载性质有关 10、支路控制三角形连接三相交流调压电路的典型应用是（B） A、TSC B、TCR C、SVC D、SVG 二、填空题 1、晶闸管是一种由四层半导体材料构成的三端器件，它有3个PN节，阳极用字母A表示，阴极用字母K表示，门极用字母G 表示。 2、在规定条件下，晶闸管取正、反向重复峰值电压中较小的作为其额定电压。 3、晶闸管的维持电流I H是指晶闸管维持导通所需的最小电流。 4、如图： 电力电子技术试题 计算机控制系统是由哪级部分组成的？各部分作用 硬件组成：微控制器或微处理器、ROM RAM外部设备、网络通信接口、实时时 钟、电源。软件组成：系统软件和应用软件。作用：硬件中有A/D 称为模拟数字转换器，它包括采样保持和量化，其输出为数字形式，何时采样由计算机控制。 D/A 称为数字模拟转换器，它是将数字信号转换成模拟信号形成控制量。应用软件根据要解决的问题而编写的各种程序，系统软件包括 操作系统，开发系统。 . 为适应控制现场的工作环境，对工业控制机有何要求？ （1）适应性（2）可靠性（3）实时性（4）扩展性 结构：（1）基于通用计算机的结构（2）基于嵌入式系统的结构 .PCI总线，CPCI总线，PC/104总线以及RS232,RS422,RS485有何特点，电平特性，适用场合？ . 何谓IO 接口？在计算机控制系统中为什么要有IO 接口？ （1）解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题 （2）解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题 （3）解决CPU的负载能力和外围设备端口的选择问题 . 计算机与外围设备交互信息有哪几种控制方式？各有何优缺点？ （1）并行通信。优点：传送速度快、信息率高。缺点：传输线多，成本高 （2）串行通信。全双工方式RS-422 ,RS-232 。半双工方式RS-485 （3）同步通信。要求收发双方具有同频同相的同步时钟信号，每帧信息开始加特定的同步字符，不允许有间隙 4）异步通信。开始位，停止位，发送的字符间允许有间隙 .模拟输入通道中为何要加采样保持器，采样保持器的组成及要求是什么? (1)用采样保持电路使得在A/D转换期间保持输入模拟信号不变 (2)孔径时间：AD转换器完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。 孔径误差：在孔径时间ta/d内，由于输入信号x(t)的变化所引起的误差称为孔径误差3。 以ta/d = 10 口s的10位ADC芯片为例： 为保证不低于％勺转换精度 的主要性能指标有哪些？10V8位的ADC转换精度如何计算？ (1).接口特性(2).量程(3).分辨率(4).误差和精度(5).转换速率(6). A/D 转换的方法 一个8位A/D转换器，孔径时间为100，。如果要求转换误差在A/D转换精度(% 内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少？ f=(2*pi*100*10A(-6)*100)= 请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推出输出电压与输入数字量之间的关系式。 微机p328 什么是数字PID位置控制算法和增量型控制算法？试比较它们的优缺点。 已知模拟调节器的传递函数为： EG、1 + 0 085v，试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算法，设采 样周期T= 数字控制器的模拟化设计步骤是什么? 第二步：正确地选择米样周期 《电力电子技术》机械工业出版社命题人王翠平 第一章功率二极管和晶闸管 知识点： ●功率二极管的符号，特性，参数 ●晶闸管的符号、特性、参数、工作原理 ●双向晶闸管的符号、特性、参数、工作原理 ●可关断晶闸管的符号、特性、参数、工作原理 一、填空题 1、自从_1956__ __ 年美国研制出第一只晶闸管。 2、晶闸管具有体积小、重量轻、损耗小、控制特性好等特点。 3、晶闸管的三个极分别为阳极、阴极、门极。 4、晶闸管导通的条件：在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，同时在它的阴极和门极间也加正向电压，两者缺一不可。 5、晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用。 6、晶闸管的关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。 7、双向晶闸管的四种触发方式：I+ 触发方式 I-触发方式Ⅲ+触发方式Ⅲ-触发方式。 8、GTO的开通时间由延迟时间和上升时间组成。 9、GTO的关断时间由存储时间、下降时间、和尾部时间。 10、功率二极管的导通条件：加正向电压导通，加反向电压截止。 11、对同一晶闸管，维持电流IH 与擎住电流IL 在数值大小上有IL___>_____IH 。 12、晶闸管断态不重复电压UDSM 与转折电压UBO 数值大小上应为，UDSM__<______UBO 13、普通晶闸管内部有两个PN结,，外部有三个电极，分别是阳极A极阴极K 极和门极G极。 14、晶闸管在其阳极与阴极之间加上正向电压的同时，门极上加上触发电压，晶闸管就导通。 15、、晶闸管的工作状态有正向阻断状态，正向导通状态和反向阻断状态。 16、某半导体器件的型号为KP50—7的，其中KP表示该器件的名称为普通晶闸管，50表示额定电流50A，7表示额定电压100V。 17、只有当阳极电流小于维持电流电流时，晶闸管才会由导通转为截止。 18、当增大晶闸管可控整流的控制角α，负载上得到的直流电压平均值会减小。 二、判断题 1、第一只晶闸管是1960年诞生的。（错） 2、1957年至1980年称为现代电力电子技术阶段。（错） 化工仪表及自动化作业参考答案[1] 第一章自动控制系统基本概念 1.什么是化工自动化？它有什么重 要意义？ 答:在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。 实现化工自动化，能加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量、减轻劳动强度、保证生产安全，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。 2.化工自动化主要包括哪些内容？ 答:化工生产过程自动化，一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。 3.自动控制系统怎样构成？各组成 环节起什么作用？ 答:自动控制系统主要由两大部分组成。一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说，它包括检测元件及变送器、控制器、执行器等；另一部分是受自动化装置控制的被控对象。 在自动控制系统中，检测元件及变送器用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号(如气压信 号或电压、电流信号等) 来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好 的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。 什么叫操纵变量？ 受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。（或：具体实现控制作用的变量叫做操纵变量） 4.闭环控制系统与开环控制系统有 什么不同？ 答自动控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统。 闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。如图1-1 ( a)即是一个闭环自动控制。图中控制器接受检测元件及变送器送来的测量信号，并与设定值相比较得到偏差信号，再根据偏差的大小和方向，调整蒸汽阀门的开度，改变蒸汽流量，使热物料出口温度回到设定值上。从图1-1, (b)所示的控制系统方块图可以清楚看出，操纵变量(蒸汽流量)通过被控对象去影响被控变量，而被控变量又通过自动控制装置去影响操纵变量。从信号传递关系上看，构成了一个闭合回路。 一、填空（每空1分）, 1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：评計亡円斤* 电力晶体管GTR ;图形符号为___________ ；' " ' 可关断晶闸管GTO ;图形符号为___________ ； 功率场效应晶体管.MOSFET；图形符号为__________ ； 绝缘栅双极型晶体管_IGBT 图形符号为__________ ；IGBT是一MOSFET 和—GTR的复合管。 2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿 要陡幅值要高 _和_触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。 3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。 4、在电流型逆变器中，输出电压波形为一正弦波「输出电流波形为—方波_。 5、型号为KS100-8的元件表示—双向晶闸管—晶闸管、它的额定电压 为_800V_伏、额定有效电流为_ 100A_。 6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_同一桥臂的上、 下二个元件之间进行；而1200导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是 在一不同桥臂上的元件之间进行的。 7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会一增加_、正反向漏电流会—下降一；当温度升高时，晶闸管的触发电流会一下降「正反向漏电流会一增加?。 & 在有环流逆变系统中，环流指的是只流经_逆变电源_、_逆变桥而 不流经一负载一的电流。环流可在电路中加_电抗器_来限制。为了减小环流一般采控用控制角a _大于B的工作方式。 9、常用的过电流保护措施有快速熔断器—、串进线电抗器、接入直流 快速开关_、控制快速移相使输出电压下降。（写出四种即可） 门极G接负—电压，T2接_正_电压。 川+触发：第一阳极T1接_负电压，第二阳极T2接正_ 电压；门极G接正电 压，T2接_负_电压。 川-触发：第一阳极T1接—负电压，第二阳极T2接—正电压；门极G接—负电压，T2接—正_电压。 12、由晶闸管构成的逆变器换流方式有_ 负载—换流和 _______ 强迫（脉冲） 换流。 13、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分 为 ___ 有源—逆变器与—无源—逆变器两大类。 14、有一晶闸管的型号为KK200— 9,请说明KJ快速晶闸管 _; 200表示表示 _ 200A_, 9表示_________________ 900V_。 15、单结晶体管产生的触发脉冲是尖脉冲脉冲：主要用于驱动小功 率的晶闸管；锯齿波同步触发电路产生的脉冲为—强触发脉冲—脉冲；可 以触发—大—功率的晶闸管。 16、一个单相全控桥式整流电路，交流电压有效值为220V,流过晶闸管的大 电流有效值为15A ,则这个电路中晶闸管的额定电压可选为（1.5-2倍）2220V :晶闸管的额定电流可选为（1.5-3倍） 1.57 第2章电力电子器件 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能使它具有耐受 高电压和大电流的能力 解：1. 电力二极管是垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，提高通流 能力 2.电力二极管在P区和N区多了一层低掺杂区，可以承受很高的电压而不致被击穿； 3.具有电导调制效应。 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 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。 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Im, 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) Id1= Im I1== b) Id2== Im I2= Im c) Id3== Im I3== Im .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Id1、Id2、Id3各为 多少这时,相应的电流最大值Im1,Im2,Im3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) Im1=I/=, ≈≈89.48A b) Im2=I/ = Id2= = c) Im3=2I=314 Id3= = 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： 电力电子技术试题 第1章 电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。 2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为__开关损耗__。 3.电力电子器件组成的系统，一般由__控制电路__、_驱动电路_、 _主电路_三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路__。 4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _双极型器件_ 、_复合型器件_三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。 7.肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 9.对同一晶闸管，维持电流IH 与擎住电流I L 在数值大小上有I L __大于__IH 。 10.晶闸管断态不重复电压UDSM 与转折电压Ubo 数值大小上应为，UDSM _大于__Ubo 。 11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。 12.GTO 的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 13.MOSFET 的漏极伏安特性中的三个区域与GTR 共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。 14.电力MOSFET 的通态电阻具有__正__温度系数。 15.IGBT 的开启电压UGE （th ）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。 16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。 17.IGBT 的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数， 在1/2或1/3额定电流以上区段具有__正___温度系数。 18.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，属于不可控器件的是_电力二极管__，属于半控型器件的是__晶闸管_，属于全控型器件的是_ GTO 、GTR 、电力MOSFET 、IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力MOSFET _，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 __ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力MOSFET ，属于电压驱动的是电力MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、GTO 、GTR _。 第2章 整流电路 1.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，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_0-180O _。 2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，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__0-180O _ ， 2__，续流二极管承受的最大反向电压为2_（设U 2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__0-180O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为22 和2；带 阻感负载时，α角移相范围为_0-90O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为2_和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_。 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 =_π-α-δ_; 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ =_π-2δ_。 5.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UFm 2_，晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-150o _，使负载电流连续的条 件为__o 30≤α__(U2为相电压有效值)。 6.三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_120o _，当它带阻感负载时，α的移相范围为__0-90o _。 7.三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_最高__的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_最低_的相电压；这种电路 α 角的移相范围是_0-120o _，u d 波形连续的条件是_o 60≤α_。 8.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使用输出电压平均值__下降_。 9.电容滤波单相不可控整流带电阻负载电路中，空载时，输出电压为2_，随负载加重Ud 逐渐趋近于_0.9 U 2_，通常设计时，应取RC ≥_1.5-2.5_T ，此 时输出电压为Ud ≈__1.2_U 2(U 2为相电压有效值，T 为交流电源的周期)。 10.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流 id 断续和连续的临界条件是_=RC ω。 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ud 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 ud 的谐波幅值随 α 的增大而_减小_。 东北农业大学网络教育学院 电气控制技术本科作业题 作业题1 一．工厂电器是如何分类的？ 答：（1）按适用的电压范围分类（交流1200V）（直流1500V） 分为低压电器和高压电器。 （2）低压电器按所控制的对象分类 根据其控制的对象分为低压配电电器和低压控制电器。 （3）按所起作用分类 依据电器所起的作用可分为控制电器和保护电器。 （4）按动作性质分类 依据电器的动作性质可分为自动控制电器和非自动控制电器。 二．请画出按钮，接触器，热继电器的图文符号？ 答： 三．常用的电气图有哪几种？ 答：常用的电气图有系统图、框图、电路图、位置图和接线图等。 通常，系统图用于描述系统或成套装置。框图用于描述分系统或设备。国家标准GB6988.3—86《电气制图系统图和框图》中，具体规定了绘制系统图和框图的方法，并阐述了它的用途。位置图用来表示成套装置、设备中各个项目位置的一种图。接线图是电气装备进行施工配线、敷线和校线工作时所应依据的图样之一。它必须符合电器装备的电路图的要求，并清晰地表示出各个电器元件和装备的相对安装与敷设位置，以及它们之间的电连接关系。它是检修和查找故障时所需的技术文件。在国家标准GB6988.5—86《电气制图接线图和接线表》中详细规定了编制接线图的规则。 四．请画出三相异步电动机的点动控控制线路？ 答： 五．请画出三相异步电动机自动往返正反转控制线路？ 答：在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能实现自动往返。因为有行程限制，所以常用行程开关做控制元件来控制电动机的正反转。下次图为电动机往返运行的可逆旋转控制电路。图中KM1、KM2分别为电动机正、反转接触器，SQ1为反向转正向行程开关，SQ2为正向转反向行程开关，SQ3、SQ4分别为正向、反向极限保护用限位开关。 六．三相笼型电动机单向旋转可用开关或接触器控制，请画出接触器控制电路。 答：电力电子技术期末考试试题及答案(史上最全)
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第 1 章 电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 18.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，属于不可控器件的是_电力二极管__，属于半控型器件的是__晶闸管_，属于全控型器件的是_ GTO 、GTR 、电力 MOSFET 、 IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力 MOSFET _，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 __ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力 MOSFET，属于电压驱动的是电力 MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、
GTO 、GTR _。2、可关断晶闸管的图形符号是 ；电力场效应晶体管的图形符号是
绝缘栅双极晶体管的图形符号是
；电力晶体管的图形符号是
；
第 2 章 整流电路 1.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，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_0-180O_。 2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，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__0-180O
_ ，其承受的最大正反向电压均为_ 2U2 __，续流二极管承受的最大反向电压为__ 2U2 _（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__0-180O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__ 2U2 2 和_ 2U2 ；
带阻感负载时，α 角移相范围为_0-90O _，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为__ 2U2 _和__ 2U2 _；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_。
5.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 UFm 等于__ 2U2 _，晶闸管控制角 α 的最大移相范围是_0-150o_，使负载电流连
续的条件为__ 30o __(U2 为相电压有效值)。
6.三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_120o _，当它带阻感负载时， 的移相范围为__0-90o _。 7.三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_最高__的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是_最低_
的相电压；这种电路
角的移相范围是_0-120o _，ud 波形连续的条件是_ 60o _。
8.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使用输出电压平均值__下降_。
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
从 0°～90°变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随
的增大而 _增大_，
当
从 90°～180°变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随
的增大而_减小_。
12. 逆 变 电 路 中 ， 当 交 流 侧 和 电 网 连 结 时 ， 这 种 电 路 称 为 _ 有 源 逆 变 _ ， 欲 实 现 有 源 逆 变 ， 只 能 采 用 __ 全 控 _ 电 路 ； 对 于 单 相 全 波 电 路 ， 当 控制 角
0<
<
时，电路工作在__整流_状态；
时，电路工作在__逆变_状态。
13.在整流电路中，能够实现有源逆变的有_单相全波_、_三相桥式整流电路_等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状态的条件是_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_和__晶闸管的控制角 a > 90O，使输出平均电压 Ud 为负值_。 第 3 章 直流斩波电路
1.直流斩波电路完成得是直流到_直流_的变换。
2.直流斩波电路中最基本的两种电路是_降压斩波电路 和_升压斩波电路_。
3.斩波电路有三种控制方式：_脉冲宽度调制（PWM）_、_频率调制_和_（ton 和 T 都可调，改变占空比）混合型。
6.CuK 斩波电路电压的输入输出关系相同的有__升压斩波电路___、__Sepic 斩波电路_和__Zeta 斩波电路__。
7.Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路具有相同的输入输出关系，所不同的是：_ Sepic 斩波电路_的电源电流和负载电流均连续，_ Zeta 斩波电路_的输入、输
出电流均是断续的，但两种电路输出的电压都为__正_极性的 。
8.斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第__1__象限，升压斩波电路能使电动机工作于第__2__象限，_电流可逆斩波电路能
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