最新《電力電子技術(shù)》課后答案資料

1、精品文檔第二章 電力電子器件2. 使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？ 答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極 施加觸發(fā)電流（脈沖）?；颍?uAK 0且 uGK0。3. 維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變 為關(guān)斷？ 答：維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導(dǎo) 通的最小電流，即維持電流。要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，可利用外加電壓和外電路的作用 使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電 流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。4. 圖 1-43 中陰影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波 形的電流最大值均為 I m，試計算各波形的電流平均值

2、Id1、I d2、Id3 與電流有效值 I1、I2、I3。04a)2 0 5 2 0 44 b) 圖 1-43 晶圖1閘-43 管導(dǎo)電波形22c)解：a)Id1=Imsin td( t)= (1) 0.2717 Im2 42 2I1= 1 (Imsin t) d( t)= Im 3 1 0.4767 Im2 4 m 2 41 4I2 = 1 (Imsin t)2d( t) = 2Im2 4 m 221 I 2 I d2 =I m sin td ( t) = m (1) 0.5434 I m23 1 0.6741I 4211 Id3= 1 02 Imd( t)= 1 2 042102Im2d(

3、t) =2 Im上題中如果不考慮安全裕量 ,問 100A 的晶閘管能送出的平均 電流 Id1、I d2、I d3各為多少？這時，相應(yīng)的電流最大值 I 各為多少 ?b)c)5.I3 = 1Imm1 、Im2、Im3a)b)c)Id1 0.2717 I m1 89.48Id2 0.5434 Im2 126.56Id3= 1 I m3=78.54解：額定電流 I T(AV) =100A 的晶閘管，允許的電流有效值 I =157A， 由上題計算結(jié)果知Im1 329.35 m1 0.4767Im2I 232.90,m2 0.6741Im3=2 I = 314,6. GTO 和普通晶閘管同為 PNPN 結(jié)

4、構(gòu)，為什么 GTO 能夠自關(guān) 斷，而普通晶閘管不能？ 答：GTO 和普通晶閘管同為 PNPN 結(jié)構(gòu)，由 P1N1P2和 N1P2N2 構(gòu)成 兩個晶體管 V1、V2,分別具有共基極電流增益 1和 2 ，由普通晶閘 管的分析可得， 1+ 2=1 是器件臨界導(dǎo)通的條件。 1 + 2 1，兩個 等效晶體管過飽和而導(dǎo)通； 1 + 2 /2，使 Ud 為負(fù)值。29什么是逆變失?。咳绾畏乐鼓孀兪?？ 答：逆變運(yùn)行時，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會通過晶 閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變 為順向串聯(lián)，由于逆變電路內(nèi)阻很小，形成很大的短路電流，稱為 逆變失敗或逆變顛覆。防止逆變失

5、敗的方法有： 采用精確可靠的觸發(fā)電路， 使用性能良 好的晶閘管，保證交流電源的質(zhì)量，留出充足的換向裕量角 等。 精品文檔30單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當(dāng)負(fù)載 分別為電阻負(fù)載或電感負(fù)載時，要求的晶閘管移相范圍分別是多 少？ 答：單相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時，要求的晶閘管 移相范圍是 0 180 ，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時，要求的晶閘管移相范 圍是 0 90 。三相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時，要求的晶閘管 移相范圍是 0 120 ，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時，要求的晶閘管移相范 圍是 0 90 。第 4 章 逆變電路1無源逆變電路和有源逆變電路有何不同？ 答：兩種電路的

6、不同主要是：有源逆變電路的交流側(cè)接電網(wǎng)，即交流側(cè)接有電源。而無源逆 變電路的交流側(cè)直接和負(fù)載聯(lián)接。2換流方式各有那幾種？各有什么特點(diǎn)？ 答：換流方式有 4 種：器件換流：利用全控器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。全控型器件 采用此換流方式。電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)提供換流電壓，只要把負(fù)的電網(wǎng)電壓加在欲 換流的器件上即可。負(fù)載換流： 由負(fù)載提供換流電壓， 當(dāng)負(fù)載為電容性負(fù)載即負(fù)載電 流超前于負(fù)載電壓時，可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流。強(qiáng)迫換流： 設(shè)置附加換流電路， 給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反向 電壓換流稱為強(qiáng)迫換流。通常是利用附加電容上的能量實(shí)現(xiàn)，也稱 電容換流。晶閘管電路不能采用器件換流， 根據(jù)電路形式的不同采用電網(wǎng)換 流、

7、負(fù)載換流和強(qiáng)迫換流 3 種方式。 3什么是電壓型逆變電路？什么是電流型逆變電路？二者各有什么 特點(diǎn)。答：按照逆變電路直流測電源性質(zhì)分類， 直流側(cè)是電壓源的逆變 電路稱為電壓型逆變電路，直流側(cè)是電流源的逆變電路稱為電流型 逆變電路電壓型逆變電路的主要特點(diǎn)是：直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容， 相當(dāng)于電壓源。直流側(cè)電 壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波， 并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗 情況的不同而不同。 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時需要提供無功功率， 直流側(cè)電容起緩沖 無功能量的作用。 為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通

8、道， 精品文檔精品文檔逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。電流型逆變電路的主要特點(diǎn)是：直流側(cè)串聯(lián)有大電感， 相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流基本無脈動， 直流回路呈現(xiàn)高阻抗。電路中開關(guān)器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑， 因此交 流側(cè)輸出電流為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電 壓波形和相位則因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時需要提供無功功率， 直流側(cè)電感起緩沖 無功能量的作用。因?yàn)榉答仧o功能量時直流電流并不反向，因此不 必像電壓型逆變電路那樣要給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管。第5 章 直流-直流變流電路2在圖 5-1a 所示的降壓斬波電路中，已知 E=200V，R=10， L 值極大，

9、 EM=50V。采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng) T=40s, ton=20 s, 計算輸出電壓平均值 Uo，輸出電流平均值 Io。解：由于 L 值極大，故負(fù)載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為ton 20 200Uo= Ton E = 40 =100(V)輸出電流平均值為U o - EM=100 5010=5(A)5 在圖5-2a所示的升壓斬波電路中， 已知E=50V，L值和C值 極大，R=25，采用脈寬調(diào)制控制方式， 當(dāng) T=50s，t on=20s 時， 計算輸出電壓平均值 Uo，輸出電流平均值 I o。 解：輸出電壓平均值為：Uo = tToff E=50502050 =83.3(V)輸出電流平均

10、值為：Io =Uo = 83. 3 =3.33(A)R 259對于圖 5-8 所示的橋式可逆斬波電路，若需使電動機(jī)工作于 反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)，試分析此時電路的工作情況，并繪制相應(yīng)的電流流 通路徑圖，同時標(biāo)明電流流向。 解：需使電動機(jī)工作于反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)時， 由 V3和 VD 3構(gòu)成的降壓斬 波電路工作，此時需要 V 2保持導(dǎo)通，與 V3 和 VD3 構(gòu)成的降壓斬波 電路相配合。當(dāng) V3 導(dǎo)通時，電源向 M 供電，使其反轉(zhuǎn)電動，電流路徑如下 圖：V1VD2V2uoLRV3io+ME-VD4當(dāng) V3關(guān)斷時，負(fù)載通過 VD3 續(xù)流，電流路徑如下圖：EM V4VD3VD1VD4VD311.試分析正激電路和反激

11、電路中的開關(guān)和整流二級管在工作 時承受的最大電壓、最大電流和平均電流。解：單端正激:開關(guān)管：最大電壓 Us1 N1 UiN3最大電流 I s N2 I os N1 o平均電流 I AV I s整流管：最大電壓 UD NN2 Ui 最大電流 I D I o 平均電流 I DAV I o單端反激 :開關(guān)管：最大電壓 Us Ui 1 Uos i N2 o最大電流 =全負(fù)荷時導(dǎo)通最后閘短前電流平均電流 =最大電流的一半乘以占空比整流管：最大電壓 UD N2 Ui UoN1最大電流 =開關(guān)管最大電流值乘以變壓器變比平均電流 =輸出電流。第 6 章 交流-交流變流電路1. 一調(diào)光臺燈由單相交流調(diào)壓電路供電

12、，設(shè)該臺燈可看作電阻 負(fù)載，在 =0 時輸出功率為最大值，試求功率為最大輸出功率的 80% ， 50%時的開通角。 解： =0 時的輸出電壓最大，為1 ( 2U 1sin t)2 d t U10U omax此時負(fù)載電流最大，為U omaxI omax omax RU1R因此最大輸出功率為U12 R 輸出功率為最大輸出功率的 80% 時，有：Pmax U omaxIo max o maxP 0.8Pomax2( 0.8U 1)2此時，U o 0.8U1又由sin22解得=60.54同理，輸出功率為最大輸出功率的 50% 時，有：U o 0.5U1又由sin22=90精品文檔3交流調(diào)壓電路和交流調(diào)

13、功電路有什么區(qū)別？二者各運(yùn)用于什 么樣的負(fù)載？為什么？ 答：交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路的電路形式完全相同，二者的區(qū) 別在于控制方式不同。交流調(diào)壓電路是在交流電源的每個周期對輸出電壓波形進(jìn)行控 制。而交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源接通幾個周波，再斷開幾 個周波，通過改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負(fù)載所消 耗的平均功率。交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制（如調(diào)光臺燈和舞臺燈光控制） 及異步電動機(jī)的軟起動， 也用于異步電動機(jī)調(diào)速。 在供用電系統(tǒng)中， 還常用于對無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。此外，在高電壓小電流或低電壓 大電流直流電源中，也常采用交流調(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。 如采用晶閘管相控整流電路，高電

14、壓小電流可控直流電源就需要很 多晶閘管串聯(lián)； 同樣，低電壓大電流直流電源需要很多晶閘管并聯(lián)。 這都是十分不合理的。采用交流調(diào)壓電路在變壓器一次側(cè)調(diào)壓，其 電壓電流值都不太大也不太小，在變壓器二次側(cè)只要用二極管整流 就可以了。這樣的電路體積小、成本低、易于設(shè)計制造。交流調(diào)功電路常用于電爐溫度這樣時間常數(shù)很大的控制對象。 由 于控制對象的時間常數(shù)大，沒有必要對交流電源的每個周期進(jìn)行頻 繁控制。 5交交變頻電路的主要特點(diǎn)和不足是什么？其主要用途是什么？ 答：交交變頻電路的主要特點(diǎn)是：只用一次變流，效率較高；可方便實(shí)現(xiàn)四象限工作；低頻輸出 時的特性接近正弦波。交交變頻電路的主要不足是：接線復(fù)雜，如采用

15、三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用 36 只晶閘管；受電網(wǎng)頻率和變流電路脈波數(shù)的限制，輸出頻率較低； 輸出功率因數(shù)較低；輸入電流諧波含量大，頻譜復(fù)雜。主要用途： 500 千瓦或 1000千瓦以下的大功率、低轉(zhuǎn)速的交流 調(diào)速電路，如軋機(jī)主傳動裝置、鼓風(fēng)機(jī)、球磨機(jī)等場合。第 7 章 PWM 控制技術(shù)1試說明 PWM 控制的基本原理。答： PWM 控制就是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過對一系 列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制， 來等效地獲得所需要波形 （含形狀和幅值）。在采樣控制理論中有一條重要的結(jié)論： 沖量相等而形狀不同的窄 脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同，沖量即窄脈沖的 面積。效果基本相同

16、是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。上述原理 稱為面積等效原理以正弦 PWM 控制為例。把正弦半波分成 N 等份，就可把其看 成是 N 個彼此相連的脈沖列所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都 等于/N，但幅值不等且脈沖頂部不是水平直線而是曲線，各脈沖 幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖列利用相同數(shù)量的等幅而不 等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn) 重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積（沖量）相等，就得 到 PWM 波形。各 PWM 脈沖的幅值相等而寬度是按正弦規(guī)律變化 的。根據(jù)面積等效原理， PWM 波形和正弦半波是等效的。對于正 弦波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到 PW

17、M 波形。可見，所得 到的 PWM 波形和期望得到的正弦波等效。3. 單極性和雙極性 PWM 調(diào)制有什么區(qū)別？三相橋式 PWM 型逆 變電路中，輸出相電壓（輸出端相對于直流電源中點(diǎn)的電壓）和線 電壓 SPWM 波形各有幾種電平？答：三角波載波在信號波正半周期或負(fù)半周期里只有單一的極性， 所得的 PWM 波形在半個周期中也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱為單 極性 PWM 控制方式。三角波載波始終是有正有負(fù)為雙極性的，所得的 PWM 波形在 半個周期中有正、有負(fù)，則稱之為雙極性 PWM 控制方式。 精品文檔三相橋式 PWM 型逆變電路中， 輸出相電壓有兩種電平： 0.5Ud 和-0.5 Ud。輸出線電壓有三種電平 Ud、0、- Ud。10什么是 PWM 整流電路？它和相控整流電路的工作原理和性 能有何不同？答： PWM 整流電路就是采用 PWM 控制的整流電路，通過對 PWM 整流電路的適當(dāng)控制，可以使其輸入電流十分接近正弦波且 和輸入電壓同相位，功率因數(shù)接近 1。相控整流電路是對晶閘管的開通起始角進(jìn)行控