電力電子技術(shù)答案

1、共享知識分享快樂電力電子技術(shù)答案2-1 與信息電子電路中的二極管相比，電力二極管具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)才使得其具有耐受高壓和大電流的能力？答：1. 電力二極管大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，使得硅片中通過電流的有效面積增大，顯著提高了二極管的通流能力。2. 電力二極管在 P 區(qū)和 N區(qū)之間多了一層低摻雜 N 區(qū)，也稱漂移區(qū)。 低摻雜 N 區(qū)由于摻雜濃度低而接近于無摻雜的純半導(dǎo)體材料即本征半導(dǎo)體，由于摻雜濃度低，低摻雜 N 區(qū)就可以承受很高的電壓而不被擊穿。2-2. 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） 。或： uAK>0且 uGK&

2、gt;0。2-3.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?yōu)殛P(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。2-4圖 2-27 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(jì)算各波形的電流平均值I d1 、I d2、 I d3 與電流有效值 I 1、I 2、I 3。14 Im sin ( t )Im (21) 0.2717 Im解： a)Id1= 2221(Im si

3、nt) 2 d ( wt)Im310.4767 ImI=2424211Im sintd (wt )Im (21)0.5434 Imb)Id2=4221(Im sin t ) 2 d( wt)2 Im310.6741ImI 2=424212 Im d (t)1 Imc)Id3= 20412 Im 2 d (t)1 ImI3202=頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂2-5 上題中如果不考慮安全裕量, 問 100A 的晶闡管能送出的平均電流I d1、 I d2、 I d3 各為多少 ?這時(shí)，相應(yīng)的電流最大值 I 、 I、 Im3各為多少 ?m1m2解：額定電流I T(AV) =100A 的晶閘管，允許的電流有

4、效值I=157A, 由上題計(jì)算結(jié)果知I329.35a)I0.4767I0.2717I89.48Am1A,d1m1Ib)I232.90 A,Id20.5434I m 2126.56 Am20.6741c)Im3=2I=314I1 I m378.5d3= 42-6 GTO 和普通晶閘管同為PNPN結(jié)構(gòu) , 為什么 GTO能夠自關(guān)斷 , 而普通晶閘管不能 ?答： GTO和普通晶闡管同為 PNPN結(jié)構(gòu)，由 P1N1P2和 N1P2N2構(gòu)成兩個(gè)晶體管V1、V2，分別具有共基極電流增益1 和2 ，由普通晶闡管的分析可得，121是器件臨界導(dǎo)通的條件。121而導(dǎo)通；1 21 不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。GTO 之

5、所以能夠自行關(guān)斷，而普通晶閘管不能，是因?yàn)镚TO與普通晶閘管在設(shè)計(jì)和工藝方面有以下幾點(diǎn)不同：l)GTO在設(shè)計(jì)時(shí)2 較大，這樣晶體管V2 控制靈敏， 易于 GTO關(guān)斷；2)GTO導(dǎo)通時(shí) 12 的更接近于 l ，普通晶閘管 12 1.5 ，而 GTO則為 12 1.05 ，GTO的飽和程度不深，接近于臨界飽和，這樣為門極控制關(guān)斷提供了有利條件；3)多元集成結(jié)構(gòu)使每個(gè)GTO元陰極面積很小，門極和陰極間的距離大為縮短，使得P2 極區(qū)所謂的橫向電阻很小，從而使從門極抽出較大的電流成為可能。2-7與信息電子電路中的二極管相比，電力二極管具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)才使得它具有耐受高電壓電流的能力？答 1.電力二極管

6、大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，使得硅片中通過電流的有效面積增大，顯著提高了二極管的通流能力。2.電力二極管在P 區(qū)和 N 區(qū)之間多了一層低摻雜N 區(qū)，也稱漂移區(qū)。低摻雜N 區(qū)由于摻雜濃度低而接近于無摻雜的純半導(dǎo)體材料即本征半導(dǎo)體，由于摻雜濃度低，低摻雜N 區(qū)就可以承受很高的電壓而不被擊穿。2-8試分析 IGBT 和電力 MOSFET 在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和開關(guān)特性上的相似與不同之處.IGBT 比電力 MOSFET 在背面多一個(gè)P 型層， IGBT 開關(guān)速度小，開關(guān)損耗少具有耐脈沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小。開關(guān)速度低于電力MOSFET 。電力頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂MOSF

7、ET 開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好。所需驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡單，工作頻率高，不存在二次擊穿問題。IGBT 驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是 : 驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸出電阻，GBT是電壓驅(qū)動(dòng)型器件， IGBT 的驅(qū)動(dòng)多采用專用的混合集成驅(qū)動(dòng)器。電力 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)：要求驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸入電阻，驅(qū)動(dòng)功率小且電路簡單。2-11 目前常用的全控型電力電子器件有哪些？答：門極可關(guān)斷晶閘管, 電力晶閘管，電力場效應(yīng)晶體管，絕緣柵雙極晶體管。3-1. 單相半波可控整流電路對電感負(fù)載供電，L 20mH ，U2 100V ，求當(dāng) 0和 60時(shí)的負(fù)載電流 I d，并畫出 ud 與 id 波形。解： 0 時(shí)

8、，在電源電壓u2 的正半周期晶閘管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電感L 儲能，在晶閘管開始導(dǎo)通時(shí)刻，負(fù)載電流為零。在電源電壓u2 的負(fù)半周期，負(fù)載電感L 釋放能量，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通。因此，在電源電壓 u2 的一個(gè)周期里，以下方程均成立：d idU2 sintL2d t考慮到初始條件：當(dāng)t 0時(shí) id 0 可解方程得：id2U 2 (1 cos t )LI d122U2 (1cost )d( t )20L2U 2=22.51(A)Lud 與 id 的波形如下圖：u202tud02tid02t當(dāng) 60°時(shí)，在 u2 正半周期 60180 期間晶閘管導(dǎo)通使電感 L 儲能，電感 L 儲藏的能量在u2 負(fù)半周期1

9、80 300 期間釋放，因此在 u2 一個(gè)周期中 60300 期間以下微分方程成立：L d i d2U 2 sintd t考慮初始條件：當(dāng)t60 時(shí) i d 0可解方程得： id2U 2( 1cos t )L2頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂其平均值為 I d152U 212U 23(cos t)d( t) =11.25(A)23L 22 L此時(shí) ud 與 id 的波形如下圖：u2+0tud+ti dt3-2圖 3-10 為具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，問該變壓器還有直流磁化問題嗎？試說明：晶閘管承受的最大反向電壓為22U 2 ；當(dāng)負(fù)載是電阻或電感時(shí)，其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時(shí)相

10、同。答：具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，該變壓器沒有直流磁化的問題。因?yàn)閱蜗嗳煽卣麟娐纷儔浩鞫螠y繞組中，正負(fù)半周內(nèi)上下繞組內(nèi)電流的方向相反，波形對稱，其一個(gè)周期內(nèi)的平均電流為零，故不會有直流磁化的問題。以下分析晶閘管承受最大反向電壓及輸出電壓和電流波形的情況。 以晶閘管 VT 2 為例。當(dāng) VT 1 導(dǎo)通時(shí)，晶閘管VT 2 通過 VT 1 與 2 個(gè)變壓器二次繞組并聯(lián)，所以VT 2 承受的最大電壓為 22U2。 當(dāng)單相全波整流電路與單相全控橋式整流電路的觸發(fā)角相同時(shí)，對于電阻負(fù)載： （ 0 ）期間無晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為0；（ ）期間，單相全波電路中VT 1 導(dǎo)通，單相全控橋

11、電路中VT 1、VT 4 導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓u2 相等； ( )期間，均無晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為0；( 2 )期間，單相全波電路中VT 2 導(dǎo)通，單相全控橋電路中VT 2、 VT 3 導(dǎo)通，輸出電壓等于u2。對于電感負(fù)載： （ ）期間，單相全波電路中VT 1 導(dǎo)通，單相全控橋電路中VT 1、VT 4導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓u2 相等；（ 2 ）期間，單相全波電路中VT 2 導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VT 2、 VT 3 導(dǎo)通，輸出波形等于u2?？梢?，兩者的輸出電壓相同，加到同樣的負(fù)載上時(shí)，則輸出電流也相同。3-3單相橋式全控整流電路， U2 100V ，負(fù)載中 R 2， L 值極大，當(dāng)

12、 30°時(shí)，要求：作出 ud、 i d、和 i2 的波形；求整流輸出平均電壓U d、電流 Id，變壓器二次電流有效值I 2；頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解： ud、 id 、和 i 2 的波形如下圖：u2OtudOti dIdOtiId2Ot輸出平均電壓 Ud、電流 I d，變壓器二次電流有效值I2分別為Ud 0.9 U 2 cos 0.9× 100× cos30°77.97（V ）Id Ud / R 77.97/ 2 38.99（ A ）I2 Id 38.99（ A ）晶閘管承受的最大反向電壓為：2 U 2 1

13、00 2 141.4（V ）考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為：U N（ 23）× 141.4 283424（V ）具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。流過晶閘管的電流有效值為：IVT I d 2 27.57（A ）晶閘管的額定電流為：I N（ 1.52）× 27.57 1.57 2635（ A ）具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。3-4單相橋式半控整流電路，電阻性負(fù)載，畫出整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形。解：注意到二極管的特點(diǎn)：承受電壓為正即導(dǎo)通。因此，二極管承受的電壓不會出現(xiàn)正的部分。在電路中器件均不導(dǎo)通的階段，交流電源電壓由晶閘管平衡。整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波

14、形如下：u202tuVD20tuVD40t3-5單相橋式全控整流電路， U 2=100V ，負(fù)載中 R=2 ，L 值極大，反電勢E=60V ，當(dāng) =30時(shí)，要求：作出 ud、 i d 和 i 2 的波形；頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂求整流輸出平均電壓Ud、電流 Id，變壓器二次側(cè)電流有效值I2；考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解： ud 、 id 和 i 2 的波形如下圖：u2OtudOtidI dOIdIti2dOt整流輸出平均電壓U d、電流 I d，變壓器二次側(cè)電流有效值I2 分別為Ud 0.9 U2 cos 0.9× 100× cos30 ° 7

15、7.97(A)I d (U d E)/R (77.97 60)/2 9(A)I 2 I d 9(A)晶閘管承受的最大反向電壓為：2 U21002 141.4（V ）流過每個(gè)晶閘管的電流的有效值為：IVT I d 2 6.36（ A ）故晶閘管的額定電壓為：U N(23) × 141.4 283424（V ）晶閘管的額定電流為：IN (1.52) ×6.36 1.57 68（ A ）晶閘管額定電壓和電流的具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。3-6. 晶閘管串聯(lián)的單相半控橋（橋中VT 1、 VT 2 為晶閘管），電路如圖2-11 所示， U 2=100V ，電阻電感負(fù)載， R=

16、2，L 值很大，當(dāng)=60 時(shí)求流過器件電流的有效值，并作出 ud、i d、iVT 、i D 的波形。解： ud、 id、 iVT 、 i D 的波形如下圖：u2OtudOti dIdi VT1 OtIdOti VD2IdOt負(fù)載電壓的平均值為： U d12U 2sin td( t) 0.9U 21 cos( / 3)67.5（ V ）32頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂負(fù)載電流的平均值為：Id Ud R 67.52 2 33.75（ A ）流過晶閘管VT 1、 VT 2 的電流有效值為：IVT 流過二極管VD 3、 VD 4 的電流有效值為：IVD 1323I d 19.49（ A ）I d 27.5

17、6（ A ）3-7. 在三相半波整流電路中，如果 a 相的觸發(fā)脈沖消失，試?yán)L出在電阻性負(fù)載和電感性負(fù)載下整流電壓 ud 的波形。解：假設(shè)0 ，當(dāng)負(fù)載為電阻時(shí)，ud 的波形如下：uduaubucOtuduaubucOt當(dāng)負(fù)載為電感時(shí)，ud 的波形如下：uduaubucOtuduaubucOt3- 8 三相半波整流電路，可以將整流變壓器的二次繞組分為兩段成為曲折接法，每段的電動(dòng)勢相同，其分段布置及其矢量如圖2-60 所示，此時(shí)線圈的繞組增加了一些，銅的用料約增加10%，問變壓器鐵心是否被直流磁化，為什么？ABCCNnBNAabc1c211c1a2b2c2naa12b1b2圖2-60圖 2-60變壓

18、器二次繞組的曲折接法及其矢量圖頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂答：變壓器鐵心不會被直流磁化。原因如下：變壓器二次繞組在一個(gè)周期內(nèi)：當(dāng)a1 c2 對應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)， a1 的電流向下流， c2 的電流向上流；當(dāng) c1b2 對應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)， c1 的電流向下流， b2 的電流向上流；當(dāng) b1a2 對應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)， b1 的電流向下流， a2 的電流向上流；就變壓器的一次繞組而言，每一周期中有兩段時(shí)間（各為120 ）由電流流過，流過的電流大小相等而方向相反，故一周期內(nèi)流過的電流平均值為零，所以變壓器鐵心不會被直流磁化。3-9 三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，a、b 兩相的自然換相點(diǎn)是同一

19、點(diǎn)嗎？如果不是，它們在相位上差多少度？答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，a、 b 兩相之間換相的的自然換相點(diǎn)不是同一點(diǎn)。它們在相位上相差180°。3- 10 有兩組三相半波可控整流電路，一組是共陰極接法，一組是共陽極接法，如果它們的觸發(fā)角都是，那末共陰極組的觸發(fā)脈沖與共陽極組的觸發(fā)脈沖對同一相來說，例如都是a 相，在相位上差多少度？答：相差180°。3- 11三相半波可控整流電路， U2=100V ，帶電阻電感負(fù)載，R=5 ， L 值極大，當(dāng) =60 時(shí)，要求：畫出 ud、 i d 和 iVT1 的波形；計(jì)算 U d、 I d、 IdT 和 IVT 。u2=30

20、°ucua ubOtu duaubucOtiVT 1Oi dO解： ud、i d 和 i VT1 的波形如下圖：U d、 Id、 IdT 和 IVT 分別如下Ud1.17U2 costt 1.17× 100× cos60° 58.5（ V ）Id UdR58.5 511.7（ A ）IdVT Id 3 11.7 33.9（ A ）I VT Id 3 6.755（A ）3-12在三相橋式全控整流電路中，電阻負(fù)載，如果有一個(gè)晶閘管不能導(dǎo)通，此時(shí)的整流電壓ud 波形如何？如果有一個(gè)晶閘管被擊穿而短路，其他晶閘管受什么影響？答：假設(shè)VT 1 不能導(dǎo)通，整流電壓u

21、d 波形如下：頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂udOt假設(shè) VT 1 被擊穿而短路，則當(dāng)晶閘管VT 3 或 VT 5 導(dǎo)通時(shí)，將發(fā)生電源相間短路，使得VT 3、 VT 5也可能分別被擊穿。3- 13 三相橋式全控整流電路，U2 =100V ，帶電阻電感負(fù)載，R=5 ，L 值極大，當(dāng)=60 時(shí)，要求：畫出 ud、 i d 和 i VT1 的波形；計(jì)算 Ud、I d、 I dT 和 IVT 。解： ud、 i d 和 iVT1 的波形如下：= 60°ubucu 2uat1Otuab uacuacubcubaucaucb uabudOtidOti VT 1Ot Ud、 I d、 I dT 和 I

22、VT 分別如下U d 2.34U 2cos 2.34× 100× cos60°117（V ）I d U d R 117 523.4（ A ）I DVT Id 3 23.4 3 7.8（ A ）I VT Id3 23.43 13.51（ A ）3-14單相全控橋， 反電動(dòng)勢阻感負(fù)載，R=1 ，L=，E=40V ，U2=100V ，LB =0.5mH ，當(dāng)=60時(shí)求 U d、 Id 與的數(shù)值，并畫出整流電壓ud 的波形。解：考慮 L B 時(shí)，有：Ud 0.9U2cos UdUd 2XBI d 頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂I d（ Ud E） R解方程組得：Ud（ R 0.

23、9U2cos 2XBE）（ R 2XB） 44.55（ V ）Ud 0.455（V ）Id 4.55（ A）又cos cos() 2 I d X B U2即得出cos(60) =0.4798換流重疊角 61.33° 60° =1.33°最后，作出整流電壓 Ud 的波形如下：u2OtudOt3-15三相半波可控整流電路，反電動(dòng)勢阻感負(fù)載，U2=100V ，R=1 ， L=， L B=1mH ，求當(dāng)=30 時(shí)、 E=50V 時(shí) U d、 Id、 的值并作出 ud 與 iVT1 和 i VT2 的波形。解：考慮 LB 時(shí)，有：Ud 1.17U2cos UdUd 3XB

24、Id 2I d（ Ud E） R解方程組得：Ud（ R 1.17U2cos 3XBE）（ 2 R3XB） 94.63（ V ）Ud 6.7（ V ）I d 44.63（A ）又cos cos() 2 I d X B 6 U2即得出cos(30) =0.752換流重疊角頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂 41.28° 30°=11.28°ud 、i VT1 和 i VT2 的波形如下：u2uaubucOuduaubucOti VT1IdOti VT2IdOt3-16三相橋式不可控整流電路，阻感負(fù)載，R=5 ， L=， U 2=220V ，XB =0.3 ，求 U d、I d、

25、IVD、I2和 的值并作出ud、 i VD 和 i 2 的波形。解：三相橋式不可控整流電路相當(dāng)于三相橋式可控整流電路 0°時(shí)的情況。Ud 2.34U2cos UdUd 3XBI d IdU d R解方程組得：Ud2.34U2 cos（ 1 3XB / R） 486.9（V ）I d 97.38（A ）又cos cos() 2 I d X B 6 U2即得出cos=0.892換流重疊角 26.93°二極管電流和變壓器二次測電流的有效值分別為I VD Id 3 97.38 3 32.46（ A ）2I2aI d 79.51（ A ）3ud、i VD1 和 i2a 的波形如下：頁

26、眉內(nèi)容共享知識分享快樂u2uau bucOt 1tu uab uacubcubaucaucbuab uacdOti VD1Idi2aOIdtOt3-17 三相全控橋，反電動(dòng)勢阻感負(fù)載，E=200V ，R=1 ，L=， U2=220V ， =60 ，當(dāng) LB=0 和 L B=1mH 情況下分別求U d、 Id 的值，后者還應(yīng)求并分別作出 ud 與 i T 的波形。解：當(dāng)LB 0 時(shí)：U d 2.34U 2cos 2.34× 220× cos60° 257.4（V ）Id（ UdE） R（ 257.4 200） 1 57.4（ A ）當(dāng) L B 1mH 時(shí)Ud 2.3

27、4U2cos UdUd 3XBI d I d（ Ud E） R解方程組得：Ud（ 2.34U 2R cos 3XBE）（ R 3XB） 244.15（ V ）I d 44.15（A ）Ud 13.25（V ）又 cos cos() 2XBI d6 U 2cos(60) 0.4485 63.35°60° 3.35°ud、 IVT1 和 I VT2 的波形如下：頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂u2uaubucOtu uab uacubcubauca ucbuab u acdOtiVT1IdOtiVT2I dOt3-18 單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波

28、？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？答：單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有2k（ k=1、2、 3 ）次諧波，其中幅值最大的是 2 次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有2k 1（ k1、 2、 3）次即奇次諧波，其中主要的有3 次、5 次諧波。3-19 三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？答：三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有6k（ k 1、 2、 3）次的諧波，其中幅值最大的是 6 次諧波。 變壓器二次側(cè)電流中含有6k 1(k=1 、

29、2、3)次的諧波， 其中主要的是5、7 次諧波。3-20 試計(jì)算第 3題中 i 2 的 3、 5、 7 次諧波分量的有效值 I23、 I 25、 I27。解：在第 3 題中已知電路為單相全控橋，其輸出電流平均值為I d 38.99（A ）于是可得：I2322 I d3 22 × 38.99 3 11.7（ A）I 2522 I d 5 22 × 38.995 7.02（ A ）I 2722 I d 7 22 × 38.997 5.01（ A ）3-21 試計(jì)算第13 題中 i2 的 5、7 次諧波分量的有效值I25、I 27。解：第 13 題中，電路為三相橋式全控

30、整流電路，且已知Id 23.4（ A）由此可計(jì)算出5 次和 7 次諧波分量的有效值為：I 256 Id 5 6 × 23.4 5 3.65（A ）頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂I 276 Id 7 6 × 23.4 7 2.61（A ）3-22 試分別計(jì)算第 3題和第 13 題電路的輸入功率因數(shù)。解：第 3 題中基波電流的有效值為：I122 Id 22 × 38.99 35.1（ A ）基波因數(shù)為 I 1 I I1 I d 35.1 38.99 0.9電路的輸入功率因數(shù)為： cos 0.9 cos30° 0.78第 13 題中基波電流的有效值：I 16 I d

31、 6 × 23.39 18.243（ A ）基波因數(shù)為 I1 I I 1 I d 0.955電路的輸入功率因數(shù)為：cos 0.955 cos60° 0.483-23帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有何主要異同？答：帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有以下異同點(diǎn)：三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需要用平衡電抗器；當(dāng)變壓器二次電壓有效值U 2 相等時(shí)，雙反星形電路的整流電壓平均值Ud 是三相橋式電路的1/2，而整流電流平均值I d 是三相橋式電路的2 倍。在兩種電路中，晶閘管的

32、導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系是一樣的，整流電壓ud 和整流電流id 的波形形狀一樣。3-24 整流電路多重化的主要目的是什么？答：整流電路多重化的目的主要包括兩個(gè)方面，一是可以使裝置總體的功率容量大，二是能夠減少整流裝置所產(chǎn)生的諧波和無功功率對電網(wǎng)的干擾。3-25 12 脈波、 24 脈波整流電路的整流輸出電壓和交流輸入電流中各含哪些次數(shù)的諧波？答：12脈波電路整流電路的交流輸入電流中含有11 次、 13 次、 23 次、 25 次等即 12k 1、（ k=1， 2， 3···）次諧波，整流輸出電壓中含有12、 24 等即 12k（ k=1， 2， 3·&#

33、183;·）次諧波。24 脈波整流電路的交流輸入電流中含有23 次、 25 次、 47 次、 49 次等，即 24k 1（ k=1，2， 3···）次諧波，整流輸出電壓中含有24、48 等即 24k（ k=1， 2， 3···）次諧波。3-26使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：條件有二：直流側(cè)要有電動(dòng)勢，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓；要求晶閘管的控制角 > /2，使 U d 為負(fù)值。頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂3-27三相全控橋變流器，反電動(dòng)勢阻感負(fù)載，R=1，L=， U 2

34、=220V ，L B=1mH ，當(dāng) EM =- 400V ，=60 時(shí)求 U d、 Id 與的值，此時(shí)送回電網(wǎng)的有功功率是多少？解：由題意可列出如下3 個(gè)等式：U d 2.34U 2cos( )UdUd 3XBI d Id （ U d EM ） R三式聯(lián)立求解，得Ud 2.34 U2R cos( ) 3XB EM ( R 3XB) 290.3（ V ）I d 109.7（A ）由下式可計(jì)算換流重疊角：cos cos() 2XB Id 6 U 2 0.1279cos(120) 0.6279 128.90 120 8.90送回電網(wǎng)的有功功率為P= | E M I d |I d2 R =400 &#

35、215;109.7-109.7 2× 109.7× 1=31.85(W)3-28單相全控橋，反電動(dòng)勢阻感負(fù)載，R=1 ，L=， U2=100V ，L=0.5mH ，當(dāng) EM=- 99V ， =60時(shí)求 Ud、I d 和的值。解：由題意可列出如下3 個(gè)等式：U d 0.9U 2cos(- )UdUd 2XBI d Id （ U d EM ） R三式聯(lián)立求解，得Ud R 0.9U2cos( - ) 2XB EM （ R 2XB） 49.91（ V ）I d 49.09（A ）又cos cos() 2 I d X B U2=0.2181即得出cos(120) =- 0.7181換

36、流重疊角 135.9° 120° =15.9°3-29什么是逆變失??？如何防止逆變失??？答：逆變運(yùn)行時(shí)，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，或者使變流頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢變?yōu)轫樝虼?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。3-30 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(shí)，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)

37、負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，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(shí)，要求的晶閘管移相范圍是090 。三相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，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(shí)，要求的晶閘管移相范圍是090 。4-l無源逆變電路和有源逆變電路有何不同？答：兩種電路的不同主要是：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。4-2 換流方式各有那兒種？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

38、：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(shí)，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)追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、負(fù)載換流和強(qiáng)迫換流3 種方式。4-3 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)是電壓源的稱為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持點(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(dòng)，直流回

39、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(shí)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道，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(dòng)，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(shí)需要提供無功功率，直流測電惑起緩

40、沖無功能量的作用。因?yàn)榉答仧o功能量時(shí)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。頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂4-4 電壓型逆變電路中反饋二極管的作用是什么？為什么電流型逆變電路中沒有反饋二極管？在電壓型逆變電路中 ,當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)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道, 逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。當(dāng)輸出交流電壓和電流的極性相同時(shí) , 電流經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通，而當(dāng)輸出電壓電流極性相反時(shí),由反饋二極管提供電流通道。4-5 三相橋式電壓型逆變電路，180o導(dǎo)電方式， U =100V 。試求輸出相電壓的基

41、波幅值U和有效dUN1m值 U 輸出線電壓的基波幅值U和有效值 U輸出線電壓中 5 次諧波的有效值U。UN1UV1mUV1UV52U d0.637U d 63.7(V )U UN 1 m解：U UN 1m0.45U d45(V )U UN122 3U d1.1U d110(V )U UV 1mUUV 1U UV 1m60.78U d 78(V )2U dUUV17815.6(V)UUV 555并聯(lián)諧振式逆變電路利用負(fù)載電源進(jìn)行變換4-6. 并聯(lián)諧振式逆變電路利用負(fù)載電壓進(jìn)行換相,為保證換相應(yīng)滿足什么條件?答 ; 假設(shè)在 t 時(shí)刻觸發(fā)VT2 、 VT3 使其導(dǎo)通 ,負(fù)載電壓u 。就通過VT2 、

42、 VT3 施加在 VTl、 VT4 上 ,使其承受反向電壓關(guān)斷,電流從 VTl 、VT4 向 VT2 、VT3 轉(zhuǎn)移觸發(fā) VT2 、VT3 時(shí)刻 /必須在 u 。過零前并留有足夠的裕量 ,才能使換流順利完成。4-7 串聯(lián)二極管式電流型逆變電路中,二極管的作用是什么? 試分析換流過程。答:二極管的主要作用,一是為換流電容器充電提供通道,并使換流電容的電壓能夠得以保持,為晶閘管換流做好準(zhǔn)備;二是使換流電容的電壓能夠施加到換流過程中剛剛關(guān)斷的晶閘管上,使晶閘管在關(guān)斷之后能夠承受一定時(shí)間的反向電壓,確保晶閘管可靠關(guān)斷，從而確保晶閘管換流成功。以 VTl 和 VT3 之間的換流為例,串聯(lián)二極管式電流型逆變電路的換流過程可簡述如下:給 VT3 施加觸發(fā)脈沖 ,由于換流電容C13 電壓的作用 ,使 VT3 導(dǎo)通而 VTl 被施以反向電壓而關(guān)斷。直流電流Id 從 VTl 換到 VT3 上 ,C13 通過 VDl 、 U 相負(fù)載、 W 相負(fù)載、 VD2 、VT2 、直流電源和VT3 放電, 如圖 5-16b 所示。 因放電電流恒為 /d,故稱恒流放電階段。 在 C13 電壓 Uc13 下降到零之前 ,VTl 一直承受反壓 ,只要反壓時(shí)間大于晶閘管關(guān)斷時(shí)間rq ，就能保證可靠關(guān)斷。Uc13 降到零之后在U 相負(fù)載電感的作用下,開始對 C13 反向充電。如忽略負(fù)