đề thi môn điện tử công suất có đáp án6

KT GHK – CSĐTCS – 27/03/2016 ĐÁP ÁN MÔN: CƠ SỞ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT THỜI GIAN: 90 phút – Lớp CQ (Sinh viên làm trực tiếp vào đề thi & KHÔNG sử dụng tài liệu Sinh viên chọn câu để làm Điểm tối đa 10đ) Câu (1đ): Tính trị trung bình (0.5đ) trị hiệu dụng (0.5đ) điện áp u, cho biết hàm tuần hồn chu kỳ T = 100µs mô tả sau:  100V ≤ t ≤ 60 µs u= − 20V 60 µs ≤ t ≤ 100 µs Giải : Áp dụng cơng thức tính trị trung bình hiệu dụng KQ: Vav=[(100x60)+(-20)x40]/100=52V 1002 × 60 + (−20) × 40 vrms = = 78.48V 100 Câu (0.5đ): Khoanh tròn đáp án sau-Trong linh kiện sau đây, linh kiện khơng thể điều khiển ngắt xung kích: A MOSFET B IGBT C Thyristor D GTO Câu (0.5đ): Khoanh tròn đáp án sau-Trong linh kiện sau đây, linh kiện kích dịng điện A Diode B MOSFET C GTO D A,B,C sai Câu (0.5đ): Cho biết dịng điện có dạng tuần hồn chu kỳ ≤ θ ≤ 2π [rad] mô tả sau: π 5π   100 A ≤ θ ≤ , [rad ]  7π 11π i =  − 100 A ≤θ ≤ , [rad ] 6  0 A cáùc trường hợp góc θ lại  Xác định biên độ thành phần dòng điện Giải : Áp dụng cơng thức phân tích Fourier cho hài bản, hàm lẻ: 5π / 2 x100 I (1) m = [− cosθ ]π5π/ 6/ = 100 = 110.26[ A] ∫100sinθdθ = π π /6 π π 1/9 KT GHK – CSĐTCS – 27/03/2016 Câu (0.5đ): Hãy vẽ sơ đồ thyristor kèm theo đầu nối mạch bảo vệ chống div/dt duv/dt Trả lời: Xem sách giáo khoa: - Dùng cảm kháng (Ls//(RntD)) nối tiếp SCR (R-C) (C//(RntD)) đấu song song SCR Câu (0.5đ): Giải thích mơ tả đặc điểm dòng điện điện áp diode xảy q trình ngắt dịng Trả lời: Đặc điểm dòng điện điện áp ngắt dòng qua diode- xem SGK - Xuất q trình giảm dịng điện từ iD>0 sang dòng ngược (iD0) - Xuất gai áp dòng ngược giảm từ cực đại iRM Câu (1đ): Cho mạch chỉnh lưu pha điều khiển toàn phần với tải R L mắc nối tiếp hình 1a, với dạng sóng dịng ngõ id hình 1c a Vẽ dạng sóng điện áp ngõ ud vào hình 1b (0.5đ) b Vẽ dạng sóng dịng ngõ vào is vào hình 1c (0.5đ) (a) Hình Câu (1.5đ) (gồm câu a b): Cho chỉnh lưu pha điều khiển toàn phần với tải bao gồm R, L sức điện động E mắc nối tiếp Biết R = Ω , L có giá trị đủ lớn để dịng tải id xem phẳng Nguồn xoay chiều us cung cấp cho cầu chỉnh lưu có trị hiệu dụng 220V, tần số 50Hz 2/9 KT GHK – CSĐTCS – 27/03/2016 a Nếu E = 100V góc kích α = π [rad], tính công suất tải lúc cho biết mạch hoạt động chế độ (chỉnh lưu nghịch lưu) (0.5đ) Theo giả thiết đề bài, dòng tải id phẳng (nghĩa mạch hoạt động chế độ dịng liên tục) nên ta có: Ud = 2 π U cos α = 2 π 220.cos(π / 4) = 140V Dịng trung bình ngõ ra: I d = U d − E 140 − 100 = = 40 A R Vì dịng ngõ phẳng nên công suất tải lúc là: Pd = U d I d = 140 × 40 = 5600W Công suất tải >0 nghĩa tải nhận công suất nguồn phát ra, nên mạch hoạt động chế độ chỉnh lưu b Nếu E = -100V, tính góc kích cần thiết để dịng tải trung bình Id lúc 20A (0.5đ) Tính cơng suất tải lúc cho biết mạch hoạt động chế độ (chỉnh lưu nghịch lưu) (0.5đ) Điện áp trung bình ngõ cần thiết lúc là: U d = RI d + E = × 20 − 100 = − 80V Ud −80 Từ suy góc kích cần thiết là: cos α = = = − 0.404 ⇒ α = 113.8o 2 2 U 220 π π Công suất tải lúc này: Pd = U d I d = ( −80) × 20 = − 1600W Cơng suất tải < nghĩa tải phát công suất đưa nguồn nên mạch hoạt động chế độ nghịch lưu Câu (1.5đ) (gồm câu a b): Cho chỉnh lưu pha điều khiển bán phần hình 2a cung cấp cho tải R+L+E Biết R = Ω , E = 80V, L đủ lớn để dịng tải id xem phẳng Nguồn xoay chiều us cung cấp cho cầu chỉnh lưu có trị hiệu dụng 220V, tần số 50Hz π a Với góc kích α = [rad], vẽ hình 3b dạng sóng điện áp ngõ ud (0.5đ), hình 2c dạng sóng dịng ngõ vào is (0.5đ) 3/9 KT GHK – CSĐTCS – 27/03/2016 id + T1 T3 R is ud us L E D4 D2 - (a) Hình b Nếu cần điều chỉnh dịng trung bình ngõ Id phạm vi từ 5A đến 50A, góc kích α cần thay đổi phạm vi (1đ) Để Id = 5A, điện áp ngõ mạch cần thiết là: U d = RI d + E = × + 80 = 85V Góc kích cần thiết đó: cos α = Ud 85 − 1= − = − 0.141 ⇒ α = 98o 2 U 220 π π Để Id = 50A, điện áp ngõ mạch cần thiết là: U d = RI d + E = × 50 + 80 = 130V Góc kích cần thiết đó: cos α = Ud 130 − 1= − = 0.313 ⇒ α = 71.8o 2 U 220 π π Vậy, phạm vi biến thiên cần thiết góc kích: 71.8o 98o Câu 10(1đ) (gồm câu a b): Cho chỉnh lưu tia ba pha điều khiển (Hình 3a) Áp nguồn: xoay chiều ba pha u1, u2, u3, trị hiệu dụng áp pha U=220V, tần số f = 50Hz Tải: R = 1Ω, E = 100V, L lớn Dòng tải id liên tục phẳng Mạch xác lập Góc điều khiển : α=π/3, [rad] Hình 3a) a) Vẽ giản đồ áp chỉnh lưu ud hình b) (0.5đ) 4/9 KT GHK – CSĐTCS – 27/03/2016 u1 u2 u3 ud 400 200 -200 -400 0.02 0.024 0.028 0.032 0.036 0.04 Time (s) Hình b) b) Tính cơng suất trung bình ngõ chỉnh lưu cấp cho tải RLE (0.5đ) Giải : Trị trung bình áp chỉnh lưu trường hợp dịng tải liên tục: Ud = π  ⋅ U ⋅ cos  = ⋅ 220 ⋅ = 128.65V 2π   2π Trị trung bình dịng chỉnh lưu tương ứng: Id = U d − E 128.65 − 100 = = 28.65 A R Cơng suất trung bình ngõ chỉnh lưu: Pd = U d ⋅ I d = 128.65 × 28.65 = 3685.8W Câu 11(1đ) (gồm câu a b): Cho chỉnh lưu tia ba pha điều khiển (Hình 4a) Áp nguồn: xoay chiều ba pha u1, u2, u3, trị hiệu dụng áp pha U=220V, tần số f = 50Hz Tải: R = 1Ω, E = 100V, L = H Mạch xác lập Góc điều khiển : α=π/3, [rad] 5/9 KT GHK – CSĐTCS – 27/03/2016 Hình 4a) a) Vẽ giản đồ áp chỉnh lưu ud hình 4b) (0.5đ) Hình b) b) Trên hình c) vẽ giản đồ áp thyristor uV1 (0.5đ) Hình c) 6/9 KT GHK – CSĐTCS – 27/03/2016 Câu 12(1đ) (gồm câu a b): Cho chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển hồn tồn (Hình 5a) Áp nguồn: xoay chiều ba pha u1, u2, u3, trị hiệu dụng áp pha U=220V, tần số f = 50Hz Tải: R = 1Ω, E = 100V, L lớn Dòng tải id liên tục phẳng Mạch xác lập Góc điều khiển : α=π/3, [rad] Hình 5a) a) Vẽ giản đồ áp chỉnh lưu ud hình 5b) (0.5đ) Hình b) Giản đồ áp chỉnh lưu (chế độ dịng tải liên tục) b) Trên hình 5b) vẽ thêm giản đồ dòng pha nguồn (ký hiệu i1 hình a) (0.5đ) 7/9 KT GHK – CSĐTCS – 27/03/2016 Hình b) Giản đồ dịng pha nguồn i1 (chế độ dòng tải liên tục) Câu 13(0.5đ): Cho chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển bán phần (Hình 6a) Áp nguồn: xoay chiều ba pha u1, u2, u3, trị hiệu dụng áp pha U=220V, tần số f = 50Hz Tải: R = 1Ω, E = 100V, L lớn Dòng tải id liên tục phẳng Mạch xác lập Góc điều khiển : α=π/6, [rad] Hình 6a) Vẽ giản đồ áp chỉnh lưu ud hình 6b) (0.5đ) 8/9 KT GHK – CSĐTCS – 27/03/2016 Hình b) 9/9 ... cos α = = = − 0.404 ⇒ α = 113.8o 2 2 U 220 π π Công suất tải lúc này: Pd = U d I d = ( −80) × 20 = − 1600W Công suất tải < nghĩa tải phát công suất đưa nguồn nên mạch hoạt động chế độ nghịch... nên cơng suất tải lúc là: Pd = U d I d = 140 × 40 = 5600W Cơng suất tải >0 nghĩa tải nhận công suất nguồn phát ra, nên mạch hoạt động chế độ chỉnh lưu b Nếu E = -100V, tính góc kích cần thi? ??t để... Giải thích mơ tả đặc điểm dịng điện điện áp diode xảy trình ngắt dòng Trả lời: Đặc điểm dòng điện điện áp ngắt dòng qua diode- xem SGK - Xuất q trình giảm dịng điện từ iD>0 sang dịng ngược (iD