2021年《電力電子技術(shù)》課后習(xí)題及解答

1、精品word可編輯資料- - - - - - - - - - - - -學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考電力電子技術(shù)習(xí)題及解答第 1 章 摸索題與習(xí)題1.1 晶閘管的導(dǎo)通條件是什么.導(dǎo)通后流過(guò)晶閘管的電流和負(fù)載上的電壓由什么打算 .答：晶閘管的導(dǎo)通條件是： 晶閘管陽(yáng)極和陽(yáng)極間施加正向電壓，并在門極和陽(yáng)極間施加正向觸發(fā)電壓和電流（或脈沖）；導(dǎo)通后流過(guò)晶閘管的電流由負(fù)載阻抗打算，負(fù)載上電壓由輸入陽(yáng)極電壓ua 決定；1.2 晶閘管的關(guān)斷條件是什么.如何實(shí)現(xiàn) .晶閘管處于阻斷狀態(tài)時(shí)其兩端的電壓大小由什么打算 .答：晶閘管的關(guān)斷條件是： 要使晶閘管由正向?qū)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄酄顟B(tài)，可采納陽(yáng)極電壓反向使陽(yáng)極電流i

2、a 減小， ia 下降到維護(hù)電流ih 以下時(shí)，晶閘管內(nèi)部建立的正反饋無(wú)法進(jìn)行；進(jìn)而實(shí)現(xiàn)晶閘管的關(guān)斷，其兩端電壓大小由電源電壓ua 打算；1.3 溫度上升時(shí)，晶閘管的觸發(fā)電流、正反向漏電流、維護(hù)電流以及正向轉(zhuǎn)折電壓和反向擊穿電壓如何變化？答：溫度上升時(shí)， 晶閘管的觸發(fā)電流隨溫度上升而減小，正反向漏電流隨溫度上升而增大，維護(hù)電流ih 會(huì)減小，正向轉(zhuǎn)折電壓和反向擊穿電壓隨溫度上升而減 小；1.4 晶閘管的非正常導(dǎo)通方式有哪幾種？答：非正常導(dǎo)通方式有：1 i g=0，陽(yáng)極電壓上升至相當(dāng)高的數(shù)值；1 陽(yáng)極電學(xué)習(xí)資料第 32 頁(yè)，共 29 頁(yè)- - - - - - - - - -學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參

3、考?jí)荷仙?du/dt 過(guò)高； 3 結(jié)溫過(guò)高；1.5 請(qǐng)簡(jiǎn)述晶閘管的關(guān)斷時(shí)間定義；答：晶閘管從正向陽(yáng)極電流下降為零到它復(fù)原正向阻斷才能所需的這段時(shí)間稱為關(guān)斷時(shí)間；即 tqt rrt gr ；1.6 試說(shuō)明晶閘管有哪些派生器件？答：快速晶閘管、雙向晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、光控晶閘管等；1.7 請(qǐng)簡(jiǎn)述光控晶閘管的有關(guān)特點(diǎn)；答：光控晶閘管是在一般晶閘管的門極區(qū)集成了一個(gè)光電二極管， 在光的照耀下， 光電二極管電流增加， 此電流便可作為門極電觸發(fā)電流使晶閘管開通； 主要用于高壓大功率場(chǎng)合；1.8 型號(hào)為 kp100-3 ，維護(hù)電流 i h =4ma 的晶閘管，使用在圖題 1.8 所示電路中是否合理，為什么

4、 .暫不考慮電壓電流裕量 圖題 1.8答：（ a）由于 i a100v50k200v2mai h ，所以不合理；b 由于倍，太大了；i a20a ,kp100 的電流額定值為100，裕量達(dá)10（ c）由于 i a150v1150a ，大于額定值，所以不合理；1.9 圖題 1.9 中實(shí)線部分表示流過(guò)晶閘管的電流波形，其最大值均為i m，試運(yùn)算各圖的電流平均值電流有效值和波形系數(shù)；學(xué)習(xí)資料i學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考解：圖 a：i1tav=2isinm0td t =mi t=1 i m sin20t 2 d i mt =2k f=i ti t av =1.57圖題 1 9tav圖b ：i= 10

5、i m sintd 2t =i mi t=1m isin0t 2 d i mt =2k f=i ti t av =1.11圖c ：i1tav =i m sin3td t =3 im2i t=12 i m sin3t d13t = i m380.63i m學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考k f=i ti t av =1.26圖d ：i1tav =2i m sin3td t =3 im4i t=1i m sin23t 2 dt = i m13660.52i mk f=i tmi t av =1.78圖e：itav=14 id t = i mi t=2082m14 idt =i m2022k f

6、=i ti t av =2.83圖f ：i= 12 idt = i mtavm204i t=12 id2m20t = i m2k f=i t=2i t av 1.10 上題中，如不考慮安全裕量，問(wèn)額定電流100a 的晶閘管答應(yīng)流過(guò)的平均電流分別是多少 .解：a圖波形系數(shù)為 1.57，就有： 1.57i t av =1.57100a ,itav= 100 ab 圖波形系數(shù)為1.11，就有： 1.11i t av =1.57100a ,i tav =141.4a學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考c 圖波形系數(shù)為1.26，就有：1.26i t av =1.57100a ,i tav =124.6a

7、d 圖波形系數(shù)為1.78，就有：1.78i t av =1.57100a ,itav =88.2ae 圖波形系數(shù)為2.83，就有：2.83i t av =1.57100a,itav =55.5af 圖波形系數(shù)為2，就有： 2i t av =1.57100a,i tav =78.5a1.11 某晶閘管型號(hào)規(guī)格為kp200-8d ，試問(wèn)型號(hào)規(guī)格代表什么意義.解： kp 代表一般型晶閘管， 200 代表其晶閘管的額定電流為200a， 8 代表晶閘管的正反向峰值電壓為800v ， d 代表通態(tài)平均壓降為0.6 vu t0.7 v ；1.12 如圖題 1.12 所示，試畫出負(fù)載rd 上的電壓波形 不考慮

8、管子的導(dǎo)通壓降；圖題 1.12解：其波形如下圖所示：學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考1.13 在圖題 1.13 中，如要使用單次脈沖觸發(fā)晶閘管t 導(dǎo)通， 門極觸發(fā)信號(hào) （觸發(fā)電壓為脈沖）的寬度最小應(yīng)為多少微秒（設(shè)晶閘管的擎住電流i l=15ma ）？圖題 1.13解：由題意可得晶閘管導(dǎo)通時(shí)的回路方程：l di adtri ae可解得ie 1arte ，= l =1r要維維護(hù)持晶閘管導(dǎo)通，i a t 必需在擎住電流 il 以上，即50 10.5e t 1510 3t15010 6150s ，所以脈沖寬度必需大于150s；1.14 單相正弦溝通電源，晶閘管和負(fù)載電阻串聯(lián)如圖題1.14 所示，溝

9、通電源學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考電壓有效值為 220v ；(1) 考慮安全余量，應(yīng)如何選取晶閘管的額定電壓？(2) 如當(dāng)電流的波形系數(shù)為k f=2.22 時(shí)，通過(guò)晶閘管的有效電流為100a，考慮晶閘管的安全余量，應(yīng)如何挑選晶閘管的額定電流？解：（ 1）考慮安全余量 , 取實(shí)際工作電壓的2 倍ut =22022622v,取 600v（ 2）由于 k f=2.22,取兩倍的裕量，就：2i tav2.22100a得：itav =111a取 100a ；圖題 1.141.15 什么叫 gtr 的一次擊穿 .什么叫 gtr 的二次擊穿 .答：處于工作狀態(tài)的gtr ，當(dāng)其集電極反偏電壓u ce

10、漸增大電壓定額bu ceo時(shí)，集電極電流 ic 急劇增大（雪崩擊穿） ，但此時(shí)集電極的電壓基本保持不變，這叫一次擊穿；發(fā)生一次擊穿時(shí)，假如連續(xù)增大uce，又不限制 ic， ic 上升到臨界值時(shí)，uce突然下降，而 ic 連續(xù)增大（負(fù)載效應(yīng)） ，這個(gè)現(xiàn)象稱為二次擊穿；1.16 怎樣確定 gtr 的安全工作區(qū) soa.答：安全工作區(qū)是指在輸出特性曲線圖上gtr能夠安全運(yùn)行的電流、電壓的極限范疇；按基極偏量分類可分為： 正偏安全工作區(qū) fbsoa和反偏安全工作區(qū)rbsoa；學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考正偏工作區(qū)又叫開通工作區(qū)， 它是基極正向偏量條件下由gtr的最大答應(yīng)集電極功耗 pcm以及二

11、次擊穿功率psb， i cm， buceo四條限制線所圍成的區(qū)域；反偏安全工作區(qū)又稱為 gtr的關(guān)斷安全工作區(qū)， 它表示在反向偏置狀態(tài)下gtr關(guān)斷過(guò)程中電壓 uce，電流 i c限制界線所圍成的區(qū)域；1.17 gtr 對(duì)基極驅(qū)動(dòng)電路的要求是什么？ 答：要求如下：（ 1）供應(yīng)合適的正反向基流以保證gtr 牢靠導(dǎo)通與關(guān)斷，（ 2）實(shí)現(xiàn)主電路與掌握電路隔離，（ 3）自動(dòng)愛(ài)護(hù)功能，以便在故障發(fā)生時(shí)快速自動(dòng)切除驅(qū)動(dòng)信號(hào)防止損壞gtr ；（ 4）電路盡可能簡(jiǎn)潔，工作穩(wěn)固牢靠，抗干擾才能強(qiáng)；1.18 在大功率 gtr 組成的開關(guān)電路中為什么要加緩沖電路.答：緩沖電路可以使gtr在開通中的集電極電流緩升，關(guān)斷

12、中的集電極電壓緩升，防止了 gtr同時(shí)承擔(dān)高電壓、大電流；另一方面，緩沖電路也可以使gtr的集電極電壓變化率du 和集電極電流變化率dtdi 得到有效值抑制，減小開關(guān)損耗和防dt止高壓擊穿和硅片局部過(guò)熱熔通而損壞gtr；1.19 與 gtr 相比功率 mos 管有何優(yōu)缺點(diǎn) .答： gtr 是電流型器件，功率mos 是電壓型器件，與gtr 相比，功率 mos管的工作速度快，開關(guān)頻率高，驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)潔，無(wú)二次擊穿問(wèn)題，安全工作區(qū)寬，并且輸入阻抗可達(dá)幾十兆歐；但功率 mos的缺點(diǎn)有：電流容量低，承擔(dān)反向電壓?。?.20 從結(jié)構(gòu)上講，功率mos 管與 vdmos管有何區(qū)分 .+答：功率 mo

13、s采納水平結(jié)構(gòu)，器件的源極s，柵極 g 和漏極 d 均被置于硅片的一側(cè)，通態(tài)電阻大，性能差，硅片利用率低；vdmos采納二次擴(kuò)散形式的p 形區(qū)的 n 型區(qū)在硅片表面的結(jié)深之差來(lái)形成極短的、可精確掌握的溝道長(zhǎng)度（13m ）、學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考制成垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可以直接裝漏極、電流容量大、集成度高；1.21 試說(shuō)明 vdmos的安全工作區(qū)；答： vdmos的安全工作區(qū)分為： （ 1）正向偏置安全工作區(qū)，由漏電源通態(tài)電阻限制線，最大漏極電流限制線，最大功耗限制線，最大漏源電壓限制線構(gòu)成；（ 2） 開關(guān)安全工作區(qū)：由最大峰值漏極電流i cm，最大漏源擊穿電壓buds最高結(jié)溫 i jm所

14、打算；（ 3）換向安全工作區(qū)：換向速度正向電流的安全運(yùn)行極限值i fm打算；di 肯定時(shí)，由漏極正向電壓uds和二極管的dt1.22 試簡(jiǎn)述功率場(chǎng)效應(yīng)管在應(yīng)用中的留意事項(xiàng)；答：（ 1）過(guò)電流愛(ài)護(hù)， （ 2）過(guò)電壓愛(ài)護(hù)， （ 3）過(guò)熱愛(ài)護(hù)， （ 4）防靜電；1.23 與 gtr 、vdmos相比， igbt 管有何特點(diǎn) .答： igbt 的開關(guān)速度快，其開關(guān)時(shí)間是同容量gtr的 1/10 ，igbt 電流容量大， 是同容量 mos的 10 倍；與 vdmo、s gtr相比， igbt 的耐壓可以做得很高，最大答應(yīng)電壓 ucem可達(dá) 4500v， igbt 的最高答應(yīng)結(jié)溫 tjm為 150，而且

15、igbt 的通態(tài)壓降在室溫順最高結(jié)溫之間變化很小，具有良好的溫度特性；通態(tài)壓降是同一耐壓規(guī)格vdmos的 1/10 ，輸入阻抗與mos同；1.24 下表給出了 1200v 和不同等級(jí)電流容量igbt 管的柵極電阻舉薦值； 試說(shuō)明為什么隨著電流容量的增大，柵極電阻值相應(yīng)減?。侩娏魅萘?a255075100150200300柵極電阻 502515128.253.3答：對(duì)肯定值的集電極電流，柵極電阻增大柵極電路的時(shí)間常數(shù)相應(yīng)增大，關(guān)斷時(shí)柵壓下降到關(guān)斷門限電壓的時(shí)間變長(zhǎng)，于是igbt 的關(guān)斷損耗增大；因此，隨著電流容量的增大，為了減小關(guān)斷損耗，柵極電阻值相應(yīng)減?。粦?yīng)當(dāng)留意的是，太小的柵極電阻會(huì)使關(guān)斷過(guò)

16、程電壓變化加劇，在損耗答應(yīng)的情形下， 柵極電阻不使用宜太?。粚W(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考1.25 在 scr 、gtr 、igbt 、gto 、mosfet 、igct及 mct器件中，哪些器件可以承擔(dān)反向電壓？哪些可以用作靜態(tài)溝通開關(guān)？答： scr、gtr 、igbt 、 gto、mct 都可承擔(dān)反向電壓； scr 可以用作靜態(tài)開關(guān)；1.26 試說(shuō)明有關(guān)功率 mosfet驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)；答：功率 mosfet驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：輸入阻抗高，所需驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)潔，工作頻率高；1.27 試述靜電感應(yīng)晶體管sit 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；答： sit 采納垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，溝道短而寬，適合于高電壓，

17、大電流的場(chǎng)合，其漏極電流具有負(fù)溫度系數(shù)， 可防止因溫度上升而引起的惡性循環(huán)漏極電流通路上不存在 pn 結(jié)，一般不會(huì)發(fā)生熱不穩(wěn)固性和二次擊穿現(xiàn)象，其安全工作區(qū)范疇較寬 , 關(guān)斷它需加 10v 的負(fù)柵極偏壓 ugs, 使其導(dǎo)通， 可以加 56v 的正柵偏壓 +ugs，以降低器件的通態(tài)壓降；1.28 試述靜電感應(yīng)晶閘管sith的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；+答：其結(jié)構(gòu)在 sit 的結(jié)構(gòu)上再增加一個(gè)p 層形成了無(wú)胞結(jié)構(gòu)；sith 的電導(dǎo)調(diào)制作用使它比 sit 的通態(tài)電阻小， 通態(tài)壓降低， 通態(tài)電流大， 但因器件內(nèi)有大量的儲(chǔ)備電荷，其關(guān)斷時(shí)間比sit 要慢，工作頻率低；1.29 試述 mos 掌握晶閘管 mct的特點(diǎn)和使

18、用范疇；答： mct具有高電壓，大電流，高載流密度，低通態(tài)壓的特點(diǎn)，其通態(tài)壓降只有的左右， 硅片的單位面積連續(xù)電流密度在各種器件中是最高的，另外，可承擔(dān)極高的di/dt和 du/dt ；使得其愛(ài)護(hù)電路簡(jiǎn)化，的開關(guān)速度超過(guò)，且開關(guān)損耗也?。?.30 緩沖電路的作用是什么？關(guān)斷緩沖與開通緩沖在電路形式上有何區(qū)分，各自的功能是什么？答：緩沖電路的作用是抑制電力電子器件的內(nèi)因過(guò)電壓du/dt或者過(guò)電流 di/dt,學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考削減器件的開關(guān)損耗； 緩沖電路分為關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路；關(guān)斷緩沖電路是對(duì) du/dt抑制的電路，用于抑制器件的關(guān)斷過(guò)電壓和換相過(guò)電壓，抑制du/dt

19、 ， 減小關(guān)斷損耗； 開通緩沖電路是對(duì)di/dt抑制的電路， 用于抑制器件開通時(shí)的電流過(guò)沖和 di/dt，減小器件的開通損耗；第 2 章 摸索題與習(xí)題2.1 什么是整流？它與逆變有何區(qū)分？答：整流就是把溝通電能轉(zhuǎn)換成直流電能，而將直流轉(zhuǎn)換為溝通電能稱為逆變， 它是對(duì)應(yīng)于整流的逆向過(guò)程；2.2 單相半波可控整流電路中，假如：(1) 晶閘管門極不加觸發(fā)脈沖；(2) 晶閘管內(nèi)部短路；(3) 晶閘管內(nèi)部斷開；試分析上述三種情形負(fù)載兩端電壓ud 和晶閘管兩端電壓ut 的波形；答：（ 1）負(fù)載兩端電壓為0，晶閘管上電壓波形與u 2 相同；（ 2）負(fù)載兩端電壓為u2，晶閘管上的電壓為0；（ 3）負(fù)載兩端電壓

20、為0，晶閘管上的電壓為u2；學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考2.3 某單相全控橋式整流電路給電阻性負(fù)載和大電感負(fù)載供電，在流過(guò)負(fù)載電流平均值相同的情形下，哪一種負(fù)載的晶閘管額定電流應(yīng)挑選大一些 .答：帶大電感負(fù)載的晶閘管額定電流應(yīng)挑選小一些；由于具有電感，當(dāng)其電流增大時(shí)，在電感上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，抑制電流增加；電阻性負(fù)載時(shí)整流輸出電流的峰值大些，在流過(guò)負(fù)載電流平均值相同的情形下，為防此時(shí)管子燒壞，應(yīng)挑選額定電流大一些的管子；2.4 某電阻性負(fù)載的單相半控橋式整流電路，如其中一只晶閘管的陽(yáng)、陰極之間被燒斷，試畫出整流二極管、晶閘管兩端和負(fù)載電阻兩端的電壓波形；解：設(shè) =0，t2 被燒壞，如下

21、圖：學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考2.5 相控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，負(fù)載電阻上的 u d 與 i d 的乘積是否等于負(fù)載有功功率，為什么.帶大電感負(fù)載時(shí)，負(fù)載電阻rd 上的 ud 與 i d 的乘積是否等于負(fù)學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考載有功功率，為什么 .答：相控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，負(fù)載電阻上的平均功率pdu d i d 不等于負(fù)載有功功率 pui ；由于負(fù)載上的電壓、電流是非正弦波，除了直流ud 與 id外 仍 有 諧 波 分 量u 1 ,u 2 ,和 i 1, i 2 ,， 負(fù) 載 上 有 功 功 率 為222ppdp1p2 pdu d i d ；相控整流電路帶大電感

22、負(fù)載時(shí)，雖然ud 存在諧波，但電流是恒定的直流，故負(fù)載電阻 rd 上的 ud 與 i d 的乘積等于負(fù)載有功功率；2.6 某電阻性負(fù)載要求024v 直流電壓， 最大負(fù)載電流 i d=30a ，如采納由 220v溝通直接供電和由變壓器降壓到60v 供電的單相半波相控整流電路，是否兩種方案都能滿意要求 .試比較兩種供電方案的晶閘管的導(dǎo)通角、額定電壓、額定電流、電路的功率因數(shù)及對(duì)電源容量的要求；解：采納由 220v 溝通直接供電當(dāng)0 時(shí)：udo=0.45u2=0.45220 =99v由變壓器降壓到 60v 供電當(dāng)0 時(shí)：ud=0.45u 2=0.4560 =27v因此，只要調(diào)劑都可以滿意輸出 024

23、v 直流電壓要求；(1) 采納由 220v 溝通直接供電時(shí)：1u d0.45u 2cos，2u d=24v 時(shí)1211 8 01 2 15 9u t2u 21i t311v2u 2sint 2 dt84 a20r學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考ru d24i d30ii t0.88454 at av 1.571.57取 2 倍安全裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為622v 和 108a ；電源供應(yīng)有功功率pi 2 r84 20.85644.8w2電源供應(yīng)視在功率電源側(cè)功率因數(shù)su 2 i 2pfp s840.30522018.58kva(2) 采納變壓器降壓到60v 供電：1u d0.

24、45u 2cos，2u d=24v 時(shí)39 ,1 8 03 91 4 1u t2u 284.4vi12u 2t20rsint 2 dt51.38 aru d24i d30iit0.851.3832.7 at av 1.571.57取 2 倍安全裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為168.8v 和 65.4a ；變壓器二次側(cè)有功功率pi 2r51.38 20.82112w2變壓器二次側(cè)視在功率su 2 i 26051.383 .08kva學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考電源側(cè)功率因數(shù)pfp s0.682.7 某電阻性負(fù)載， r d=50 ,要求 ud 在 0600v 可調(diào)，試用單相半波和單

25、相全控橋兩種整流電路來(lái)供應(yīng)，分別運(yùn)算：(1) 晶閘管額定電壓、電流值；(2) 連接負(fù)載的導(dǎo)線截面積導(dǎo)線答應(yīng)電流密度j=6a mm2；(3) 負(fù)載電阻上消耗的最大功率；解：（ 1）單相半波0時(shí),u 2u d0.456000.451333vu d, i drd6005012 a晶閘管的最大電流有效值i t1.57 i d18.8 a晶閘管額定電流為ita vi t1.5712a晶閘管承擔(dān)最大電壓為u rm2u 2=1885v取 2 倍安全裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為4000v 和 30a ；所選導(dǎo)線截面積為si j18.8tr63.13mm2負(fù)載電阻上最大功率pi2 r17.7kw（2）

26、單相全控橋0 時(shí), u 2u d0.96000.9667vu d, i drd6005012 a負(fù)載電流有效值i1.11i d13.3 ak f=1.11晶閘管的額定電流為ita vi t1.57i6ai t=2晶閘管承擔(dān)最大電壓為u rm2u 2=1885v學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考取 2 倍安全裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為4000v 和 20a ；所選導(dǎo)線截面積為負(fù)載電阻上最大功率si j2prir13.368.9kw2.22 mm22.8 整流變壓器二次側(cè)中間抽頭的雙半波相控整流電路如圖題2.8 所示；(1) 說(shuō)明整流變壓器有無(wú)直流磁化問(wèn)題.(2) 分別畫出電阻性負(fù)載

27、和大電感負(fù)載在 =60時(shí)的輸出電壓 ud 、電流 i d 的波形，比較與單相全控橋式整流電路是否相同；如已知u 2=220v ，分別運(yùn)算其輸出直流電壓值 u d；（ 3）畫出電阻性負(fù)載 =60時(shí)晶閘管兩端的電壓ut 波形，說(shuō)明該電路晶閘管承擔(dān)的最大反向電壓為多少.圖題 2.8解：（ 1）由于在一個(gè)周期內(nèi)變壓器磁通增量為零，所以沒(méi)有直流磁化；（2）其波形如下圖所示，與單相全控橋式整流電路相同；電阻性負(fù)載：1u d0.9u 2cos 20.922012cos 600 148.5v感性負(fù)載：u d0.9u 2cos99v(3) 其波形如下圖所示，晶閘管承擔(dān)的最大反向電壓為22u 2 ；學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資

28、料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考2.9 帶電阻性負(fù)載三相半波相控整流電路，如觸發(fā)脈沖左移到自然換流點(diǎn)之前15 處，分析電路工作情形，畫出觸發(fā)脈沖寬度分別為10 和 20 時(shí)負(fù)載兩端的電壓ud 波形；解：三相半波相控整流電路觸發(fā)脈沖的的最早觸發(fā)時(shí)刻在自然換流點(diǎn)，如觸發(fā)脈沖左移到自然換流點(diǎn)之前15處，觸發(fā)脈沖寬度為 10時(shí)，不能觸發(fā)晶閘管， ud=0；觸發(fā)脈沖寬度為 15時(shí)，能觸發(fā)晶閘管，其波形圖相當(dāng)于=0時(shí)的波形；2.10 三 相半 波 相 控 整流 電 路 帶 大電 感 負(fù) 載 ， r d=10 ， 相 電 壓 有 效 值u 2=220v ；求 =45時(shí)負(fù)載直流電壓 u d、流過(guò)晶閘管的平均電流i dt

29、 和有效電流 i t ， 畫出 ud、 it2、ut3 的波形；解： u d1652/ 3 62u 2sintd t 1.17u 2cos由于： u 2220v，450ud=1.17 u 2 cos 45=182v學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考i di dtu d182vrd10t1i d2318.2aid6.1atdit i21 i10.5 ad3ud、i t2、 ut3 波形圖如下所示：2.11在圖題 2.11 所示電路中，當(dāng) =60時(shí)，畫出以下故障情形下的ud 波形；(1) 熔斷器 1fu 熔斷；(2) 熔斷器 2fu 熔斷；(3) 熔斷器 2fu 、3fu 同時(shí)熔斷；圖題 2.1

30、1解：這三種情形下的波形圖如下所示：學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考abc2.12 現(xiàn)有單相半波、單相橋式、三相半波三種整流電路帶電阻性負(fù)載，負(fù)載電流 i d 都是 40a ，問(wèn)流過(guò)與晶閘管串聯(lián)的熔斷器的平均電流、有效電流各為多大.解：設(shè)0單相半波： idt=i d =40ai t1.57i dt62.8ak f=1.57單相橋式： idt=1id =20a2iitd128.3 a2學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考三相半波： idt=1id=13.3a322當(dāng)00 時(shí)ud=1.17uu=ud/1.17o30 時(shí)u 212itrd23i d1 23c o 2s23 23.5a1.1723

31、22.13 三相全控橋式整流電路帶大電感負(fù)載，負(fù)載電阻r d=4，要求 ud 從0220v 之間變化；試求：(1) 不考慮掌握角裕量時(shí)，整流變壓器二次線電壓；(2) 運(yùn)算晶閘管電壓、電流值，如電壓、電流取2 倍裕量，挑選晶閘管型號(hào)；解：（ 1）由于 u d=2.34u 2 cos；不考慮掌握角裕量，0 時(shí)2uu d94v 2.34u 2l3u 2168.2v（ 2）晶閘管承擔(dān)最大電壓為6u 2230.3v取 2 倍的裕量 ,urm =460.6v晶閘管承擔(dān)的平均電流為idt= 1 i d3u d又由于 i drd220v455 a所以 idt =18.33a ，取 2 倍的裕量 i dtmax

32、 =36.67a挑選 kp50 5 的晶閘管；2.14 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路中， 作為 ubb 的削波穩(wěn)壓管d w 兩端如并接濾波電容，學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考電路能否正常工作 .如穩(wěn)壓管損壞斷開，電路又會(huì)顯現(xiàn)什么情形.答：在穩(wěn)壓管dw 兩端如并接濾波電容后，電路能否正常工作；如穩(wěn)壓管損壞斷開，單結(jié)晶體管上峰值電壓太高，不利于單結(jié)晶體管工作；2.15 三相半波相控整流電路帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載并串入足夠大的電抗器，相電壓有效值 u2=220v ，電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流為40a ，負(fù)載回路總電阻為0.2 ，求當(dāng) =60時(shí)流過(guò)晶閘管的電流平均值與有效值、電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)；解：電流平均值為： i dt=i d

33、1i d=40/3=13.33電流有效值為： i t0.511i d323a設(shè)電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)為ed，就回路方程為：u dedi d rl而u d162usintd t 1.17u 2cos128.7v522/ 3 6所以ed128.7400.2120.7v2.16 三相全控橋電路帶串聯(lián)ld 的電動(dòng)機(jī)負(fù)載，已知變壓器二次電壓為100v ， 變壓器每相繞組折合到二次側(cè)的漏感l(wèi) 1 為 100 h ，負(fù)載電流為 150a ，求：(1) 由于漏抗引起的換相壓降；(2) 該壓降所對(duì)應(yīng)整流裝置的等效內(nèi)阻及 =0時(shí)的換相重疊角；解： 1u3 x 1 i d23250100210 61501.5v2cos 1

34、cos21i d 6u 2學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考cos1 1250100610 6100150 11等效內(nèi)阻 r1.5v150a0.012.17 晶閘管裝置中不采納過(guò)電壓、過(guò)電流愛(ài)護(hù)， 選用較高電壓和電流等級(jí)的晶閘管行不行 .答：晶閘管裝置中必需采納過(guò)電壓、過(guò)電流愛(ài)護(hù)，而不能用高電壓、高電流的晶閘管代替， 由于在電感性負(fù)載裝置中，晶閘管在開關(guān)斷過(guò)程中，可能會(huì)顯現(xiàn)過(guò)沖陽(yáng)極電壓， 此時(shí)極易損壞晶閘管； 當(dāng)未實(shí)行過(guò)電流愛(ài)護(hù)， 而電路過(guò)載或短路時(shí)更易損壞晶閘管；2.18 什么是有源逆變？有源逆變的條件是什么？有源逆變有何作用？答：假如將逆變電路溝通側(cè)接到溝通電網(wǎng)上，把直流電逆變成同頻率的

35、溝通電， 反送到電網(wǎng)上去稱為有源逆變；有源逆變的條件：（ 1） 肯定要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性必需與晶閘管的導(dǎo)通方向一樣，其值應(yīng)稍大于變流器直流側(cè)的平均電壓；（ 2） 變流器必需工作在的區(qū)域內(nèi)使 ud0；2有源逆變的作用：它可用于直流電機(jī)的可逆調(diào)速，繞線型異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速，高壓電流輸電太陽(yáng)能發(fā)電等方面；2.19 無(wú)源逆變電路和有源逆變電路有何區(qū)分？答：有源逆變電路是把逆變電路的溝通側(cè)接到電網(wǎng)上，把直流電逆變成同頻率的溝通反送到電網(wǎng)去； 無(wú)源逆變電路的溝通側(cè)直接接到負(fù)載，將直流電逆變成某一頻率或可變頻率的溝通供應(yīng)負(fù)載；2.20 有源逆變最小逆變角受哪些因素限制？為什么？學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)

36、，僅供參考答：最小有源逆變角受晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq 折合的電角度、換相重疊角以及安全裕量角的限制；假如不能滿意這些因素的要求的話，將導(dǎo)致逆變失??；第 3 章 摸索題與習(xí)題3.1 開關(guān)器件的開關(guān)損耗大小同哪些因素有關(guān)？答：開關(guān)損耗與開關(guān)的頻率和變換電路的形狀性能等因素有關(guān)；3.2 試比較 buck 電路和 boost 電路的異同；答；相同點(diǎn)： buck 電路和 boost 電路多以主控型電力電子器件 （如 gto ，gtr ， vdmos 和 igbt 等）作為開關(guān)器件，其開關(guān)頻率高，變換效率也高；不同點(diǎn)： buck 電路在 t 關(guān)斷時(shí)，只有電感l(wèi) 儲(chǔ)存的能量供應(yīng)應(yīng)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)降壓變換，且輸入電流

37、是脈動(dòng)的；而 boost 電路在 t 處于通態(tài)時(shí)，電源 ud 向電感 l 充電，同時(shí)電容 c 集結(jié)的能量供應(yīng)應(yīng)負(fù)載，而在 t 處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，由 l 與電源e 同時(shí)向負(fù)載供應(yīng)能量，從而實(shí)現(xiàn)了升壓，在連續(xù)工作狀態(tài)下輸入電流是連續(xù)的；3.3 試簡(jiǎn)述 buck-boost 電路同 cuk 電路的異同；答：這兩種電路都有升降壓變換功能，其輸出電壓與輸入電壓極性相反，而且兩種電路的輸入、輸出關(guān)系式完全相同，buck-boost 電路是在關(guān)斷期內(nèi)電感l(wèi) 給濾波電容 c 補(bǔ)充能量，輸出電流脈動(dòng)很大，而cuk 電路中接入了傳送能量的耦合電容 c1，如使 c1 足夠大，輸入輸出電流都是平滑的，有效的降低了紋波，

38、降低了對(duì)濾波電路的要求；3.4 試說(shuō)明直流斬波器主要有哪幾種電路結(jié)構(gòu)？試分析它們各有什么特點(diǎn)？答：直流斬波電路主要有降壓斬波電路（uck），升壓斬波電路（ oost），升降壓斬波電路（uck oost）和庫(kù)克（ ook）斬波電路；降壓斬波電路是： 一種輸出電壓的平均值低于輸入直流電壓的變換電路；它主要用于直流穩(wěn)壓電源和直流直流電機(jī)的調(diào)速；升壓斬波電路是： 輸出電壓的平均值高于輸入電壓的變換電路，它可用于直流學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考穩(wěn)壓電源和直流電機(jī)的再生制動(dòng)；升降壓變換電路是輸出電壓平均值可以大于或小于輸入直流電壓，輸出電壓與輸入電壓極性相反； 主要用于要求輸出與輸入電壓反向，其值

39、可大于或小于輸入電壓的直流穩(wěn)壓電源；庫(kù)克電路也屬升降壓型直流變換電路，但輸入端電流紋波小， 輸出直流電壓平穩(wěn)，降低了對(duì)濾波器的要求；3.5 試分析反激式和正激式變換器的工作原理；答：正激變換器：當(dāng)開關(guān)管t 導(dǎo)通時(shí)，它在高頻變壓器初級(jí)繞組中儲(chǔ)存能量，同時(shí)將能量傳遞到次級(jí)繞組，依據(jù)變壓器對(duì)應(yīng)端的感應(yīng)電壓極性，二極管 d 1 導(dǎo)通，此時(shí) d2 反向截止，把能量?jī)?chǔ)存到電感l(wèi) 中，同時(shí)供應(yīng)負(fù)載電流i o ；當(dāng)開關(guān)管 tn 2n 1dud截止時(shí)，變壓器次級(jí)繞組中的電壓極性反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，使得續(xù)流二極管d 2 導(dǎo)通（而此時(shí) d1 反向截止），儲(chǔ)存在電感中的能量連續(xù)供應(yīng)電流給負(fù)載；變換器的輸出電壓為：uo反激變換器

40、：當(dāng)開關(guān)管t 導(dǎo)通，輸入電壓 u d 便加到變壓器 tr 初級(jí) n 1 上，變壓器儲(chǔ)存能量；依據(jù)變壓器對(duì)應(yīng)端的極性，可得次級(jí)n2 中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為下正上負(fù)，二極管 d 截止，次級(jí) n2 中沒(méi)有電流流過(guò)；當(dāng)t 截止時(shí)， n 2 中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性上正下負(fù)，二極管d 導(dǎo)通；在 t 導(dǎo)通期間儲(chǔ)存在變壓器中的能量便通過(guò)二極管d 向負(fù)載釋放；在工作的過(guò)程中，變壓器起儲(chǔ)能電感的作用；學(xué)習(xí)資料學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考輸出電壓為n 2duou dn 11d3.6 試分析全橋式變換器的工作原理；答：當(dāng) ug1 和 ug4 為高電平， ug2 和 ug3 為低電平，開關(guān)管t1 和 t 4 導(dǎo)通， t 2 和t3 關(guān)斷時(shí)，變壓器建立磁化電流并向負(fù)載傳遞能量；當(dāng)ug1 和 ug4 為低電平，