電力電子技術(shù)離線作業(yè)答案

1、浙江大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院電力電子技術(shù)課程作業(yè)姓名：應(yīng)曉兵學(xué) 號(hào)：715236202001年級(jí)：15春學(xué)習(xí)中心：建德學(xué)習(xí)中心第1章1把一個(gè)晶閘管與燈泡串聯(lián)，加上交流電壓，如圖1-37所示 圖 1-37問：（1）開關(guān)S閉合前燈泡亮不亮？（2）開關(guān)S閉合后燈泡亮不亮？（3）開關(guān)S閉合一段時(shí)間后再打開，斷開開關(guān)后燈泡亮不亮？原因是什么？答：（1）不亮；（2）亮；（3）不亮，出現(xiàn)電壓負(fù)半周后晶閘管關(guān)斷。 2在夏天工作正常的晶閘管裝置到冬天變得不可靠，可能是什么現(xiàn)象和原因？冬天工作正常到夏天變得不可靠又可能是什么現(xiàn)象和原因？答：晶閘管的門極參數(shù)IGT、UGT受溫度影響，溫度升高時(shí)，兩者會(huì)降低，溫度升

2、高時(shí)，兩者會(huì)升高，故會(huì)引起題中所述現(xiàn)象。3型號(hào)為KP100-3，維持電流IH4mA的晶閘管，使用在如圖1-38電路中是否合理？為什么？（分析時(shí)不考慮電壓、電流裕量）(a) (b) (c)圖 1-38 習(xí)題5圖答：（a）故不能維持導(dǎo)通(b)而即晶閘管的最大反向電壓超過了其額定電壓，故不能正常工作（c）Id=160/1=160A>IHIT=Id=160A<1.57×100=157A故能正常工作 4什么是IGBT的擎住現(xiàn)象？使用中如何避免？答：IGBT由于寄生晶閘管的影響，可能是集電極電流過大（靜態(tài)擎住效應(yīng)），也可能是duce/dt過大（動(dòng)態(tài)擎住效應(yīng)），會(huì)產(chǎn)生不可控的擎住效應(yīng)。

3、實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)使IGBT的漏極電流不超過額定電流，或增加控制極上所接電阻RG的數(shù)值，減小關(guān)斷時(shí)的duce/dt，以避免出現(xiàn)擎住現(xiàn)象。第2章1出圖2-57中各保護(hù)元件及VDF、d的名稱及作用。（LJ為過流繼電器）圖2-57 三相橋式整流電路的保護(hù)答：（1）交流進(jìn)線電抗器 限流、限du/dt和di/dt（2）壓敏電阻 過壓保護(hù)（3）交流側(cè)阻容保護(hù)  過壓保護(hù)（4）橋臂電感  限du/dt (由元件換流引起）、di/dt（5）快熔 過流保護(hù)（6）過壓保護(hù)電容 限制關(guān)斷過電壓對(duì)元件的損害（7）抑振電阻 防止L、C振蕩，限制電容放電電流 （8）直流側(cè)壓敏電阻 直流側(cè)

4、過壓保護(hù)（9）過流繼電器 過流時(shí)，繼電器開路，保護(hù)主電路（10）VDF續(xù)流二極管 為負(fù)載電路提供通路，過壓保護(hù)（11）Ld平波電抗器 防止直流電流波動(dòng)（斷流）2GTR、IGBT等過流保護(hù)中，為何要采用檢測集射極電壓作為保護(hù)基準(zhǔn)？答：1. 如以測量集電極電流Ic為過流保護(hù)原則，當(dāng)Icg測量誤差為，則保護(hù)電路將在集電極電流為Icg+時(shí)才動(dòng)作，但此時(shí)工作點(diǎn)已經(jīng)移至線性放大區(qū)，到元件關(guān)斷時(shí)已出現(xiàn)高損耗，導(dǎo)致GTR損壞。2. 如以測量集射極電壓Uce作為過流保護(hù)原則，在相同的相對(duì)測量誤差下，GTR工作點(diǎn)移動(dòng)較小，元件關(guān)斷時(shí)功耗只略有增加，可保證器件安全。3. 設(shè)基極電流Ib減小，當(dāng)采用電流Ic測量的保護(hù)

5、方式時(shí)，GTR關(guān)斷時(shí)工作點(diǎn)已經(jīng)進(jìn)入線性放大區(qū)；當(dāng)采用電壓Uce測量保護(hù)時(shí)，GTR關(guān)斷時(shí)工作點(diǎn)仍在飽和區(qū)，確保器件安全。3GTR、P-MOSFET、IGBT吸收電路的基本結(jié)構(gòu)如何？其減少被保護(hù)器件開關(guān)損耗的機(jī)理如何？ 答：緩沖電路的功能包括抑制和吸收二個(gè)方面。下圖為電路的基本結(jié)構(gòu)。關(guān)斷過程：Cs與GTR集射極并聯(lián)，利用Cs兩端電壓不同突變的原理延緩關(guān)斷時(shí)集射極間電壓Uce上升的速度，使Uce達(dá)最大值之前集電極電流Ic已變小，從而使關(guān)斷過程瞬時(shí)功耗變小。R是限制GTR導(dǎo)通時(shí)電容的放電電流。開通過程：Ls與GTR串聯(lián)，延緩了集電極電流的增長速度，且當(dāng)電流急劇增大時(shí)會(huì)在其上產(chǎn)生較大壓降，使得

6、集射極電壓在導(dǎo)通時(shí)迅速下降。這樣電壓、電流出現(xiàn)最大值的時(shí)間錯(cuò)開，關(guān)斷時(shí)功耗明顯減小。第3章1、某電阻負(fù)載要求（024）V直流電壓，最大負(fù)載電流Id30A，采用單相半波可控整流電路。如交流采用220V直接供電與用變壓器降至60V供電是否都滿足要求？試比較兩種方案的晶閘管導(dǎo)通角、額定電壓、額定電流、整流電路功率因數(shù)以及對(duì)電源要求的容量。答：(1) 220V供電 （2）60V供電2、單相橋式可控整流電路，帶電阻大電感負(fù)載，Rd4，變壓器次級(jí)電壓有效值U2220V。試計(jì)算當(dāng)控制角60°時(shí)，直流電壓、電流平均值。如果負(fù)載兩端并接一續(xù)流二極管，其直流電壓、電流平均值又是多少？并求此時(shí)流過晶閘管和

7、續(xù)流二極管的電流平均值、有效值，畫出兩種情況下的輸出電壓、電流波形。答：（1）無續(xù)流二極管Ud = 0.9U2cos= 0.9×220×cos60º = 99 VId = Ud/Rd = 99/4 =24.75 A(2) 有續(xù)流二極管Id = Ud/Rd =37.125 A3、三相半波可控整流電路，大電感負(fù)載，U2220V，Rd10，求45°時(shí)直流平均電壓Ud，晶閘管電流平均值及有效值，并畫出輸出直流電壓ud及晶閘管電流iT波形。答：Ud = 1.17U2cos 1.17×220×cos45º = 182 VId = Ud/

8、Rd = 182/10 = 18.2 AIdT = Id/3 = 18.2/3 = 6.1 A4、上題如負(fù)載兩端并接續(xù)流二極管，此時(shí)直流平均電壓Ud及直流平均電流Id多少？晶閘管及續(xù)流二極管的電流平均值及有效值各多少？并畫出輸出直流電壓ud，晶閘管及續(xù)流二極管電流波形。答： 5、三相橋式全控整流電路對(duì)電阻電感反電勢負(fù)載供電。E200V，Rd1，Ld數(shù)值很大，U2220V，60°，當(dāng)(1) LB0；（2）LB1mH時(shí)，分別求Ud、Id和換流重疊角。答：（1）（2）6、三相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載，a相晶閘管VT1觸發(fā)脈沖丟失，試畫出15°及60°時(shí)的直流電壓ud

9、波形，并畫出60°時(shí)b相VT2管兩端的電壓uT2波形。答：7、圖3-39中的兩個(gè)電路，一個(gè)工作在整流電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，另一個(gè)工作在逆變發(fā)電機(jī)狀態(tài)。試求(1) 畫出Ud，E，id的方向；(2) 說明與Ud的大小關(guān)系；(3) 當(dāng)與的最小值均為30°，控制角的移相范圍。 圖3-39答：（1）整流電動(dòng)機(jī) 逆變發(fā)電機(jī) （2） Ud > E E > Ud（3）30°150°8、三相半波逆變電路，U2100V，E30V，Rd1，Ld足夠大，保證電流連續(xù)。試求90°時(shí)Id？如若60°時(shí)，Id？為什么？答：（1）Ud = 1.17U2cos =

10、1.17×220×cos90º = 0 V (2) Ud = -1.17U2cos = 1.17×100×cos60º = -58.5 V ，故不滿足逆變條件 Id = 0第4章1直流直流（DCDC）變換有哪幾種控制方式？它們又是如何具體實(shí)現(xiàn)的？答：控制方式有：（1）時(shí)間比控制： 脈寬控制： 斬波頻率固定不變，改變導(dǎo)通時(shí)間實(shí)現(xiàn)。 頻率控制：固定斬波器導(dǎo)通時(shí)間，改變斬波周期?；旌峡刂疲杭雀淖償夭l率，又改變導(dǎo)通時(shí)間（2）瞬時(shí)值控制 2簡述Boost-Buck變換電路與Cúk變換電路的異同點(diǎn)。答：(1) Cúk變換電路

11、輸入電源電流和輸出負(fù)載電流均連續(xù)，脈動(dòng)小，有利于濾波(2) Cúk變換電路借助電容傳遞能量，Boost-Buck變換電路借助電感傳遞能量，故Cúk變換電路的電容器C中的脈動(dòng)電流大，要求電容量大。(3) Cúk變換電路VT導(dǎo)通時(shí)要流過電感L1和L2的電流，故功率開關(guān)的峰值電流大。(4) Boost-Buck變換電路與Cúk變換電路功能相同，兩者都是升降壓變換器。第5章1闡述和區(qū)分：1）有源逆變和無源逆變；2）逆變與變頻；3）交直交變頻和交交變頻。答：(1)將直流電逆變成電網(wǎng)頻率的恒頻率交流并輸送給電網(wǎng)的稱為有源逆變。將直流電逆變成頻率可變的交流電并直接提供

12、給用電負(fù)載，稱為無源逆變。(2)只有無源逆變才能實(shí)現(xiàn)變頻，但無源逆變不等于變頻，變頻是指將一種頻率的交流電轉(zhuǎn)化成另一種頻率的交流電的過程(3)交直交變頻將一種頻率的交流經(jīng)整流變換成直流，再經(jīng)無源逆變變換成頻率可變的交流。交交變頻是將一種頻率的交流電轉(zhuǎn)換成另一種頻率的交流電。2晶閘管無源逆變器有幾種換流方式？負(fù)載諧振換流式逆變器和強(qiáng)迫換流式逆變器中的電容器C的作用有何異、同？答：換流方式有：（1）電網(wǎng)換流（2）負(fù)載諧振式換流（2）強(qiáng)迫換流強(qiáng)迫換流式逆變器利用電容儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)晶閘管的強(qiáng)迫關(guān)斷；負(fù)載諧振換流式逆變器則利用負(fù)載中電感和電容形成的震蕩特性，使電流自動(dòng)過零。3PWM調(diào)制有哪些方法？它們各自的出

13、發(fā)點(diǎn)是什么？答：正弦脈寬控制：著眼于如何生成一個(gè)變頻變壓的正弦電壓源電流滯環(huán)控制：著眼于如何在負(fù)載中生成一個(gè)變頻變幅值的正弦電流源電壓空間矢量控制：著眼于如何控制三相逆變器的功率開關(guān)動(dòng)作來改變施加在電機(jī)上的端電壓，使電機(jī)內(nèi)部形成盡可能圓形的磁場。4什么是單極性、雙極性PWM？什么是同步調(diào)制、異步調(diào)制、混合同步調(diào)制？各有什么優(yōu)、缺點(diǎn)？答：單極性調(diào)制：半周期內(nèi)調(diào)制波、載波以及輸出的SPWM波形都具有單一極性的調(diào)制方式。雙極性調(diào)制：半周期內(nèi)，調(diào)制波、載波以及輸出SPWM波均有正、負(fù)極性的電壓交替出現(xiàn)的調(diào)制方式。同步調(diào)制：載波頻率隨調(diào)制波頻率成比例變化，在任何輸出頻率下保持每半周期內(nèi)的輸出脈沖數(shù)不變。

14、異步調(diào)制：在任何時(shí)候保持載波頻率不變，此時(shí)半周期內(nèi)的輸出脈沖在不同輸出頻率下均不同?；旌希ǚ侄危┩秸{(diào)制：綜合采用同步調(diào)制和異步調(diào)制的方法。同步調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)：波形穩(wěn)定，正負(fù)半周完全對(duì)稱，只含奇次諧波。 缺點(diǎn)：低頻時(shí)輸出電壓諧波含量比高頻時(shí)大的多，低頻輸出特性不好。異步調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)：可以增加低頻輸出脈沖，改善輸出特性。 缺點(diǎn)：正負(fù)半軸的輸出波形不能完全對(duì)稱，會(huì)出現(xiàn)偶次諧波，也會(huì)影響輸出特性。混合（分段）同步調(diào)制綜合了以上兩種調(diào)制方法的優(yōu)點(diǎn)。第6章1交流調(diào)壓電路用于變壓器類負(fù)載時(shí)，對(duì)觸發(fā)脈沖有何要求？如果正、負(fù)半周波形不對(duì)稱時(shí)會(huì)導(dǎo)致什么后果？答：（1）用于變壓器類負(fù)載時(shí)，觸發(fā)脈沖要求：；采用寬度大于的寬脈沖或后沿固定、前沿可調(diào)、最大寬度可達(dá)的脈沖列觸發(fā)。（2）如果正負(fù)半周波形不對(duì)稱，則輸出電流為單向脈沖波，有很大直流分量，會(huì)對(duì)電機(jī)、電源變壓器類小電阻、大電感負(fù)載帶來嚴(yán)重危害，此時(shí)應(yīng)考慮改用寬脈沖觸發(fā)方式。2交交變頻電路最高輸出頻率與輸