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)：年級(jí)：15春學(xué)習(xí)中心：建德學(xué)習(xí)中心1 .把一個(gè)晶閘管與燈泡串聯(lián)，加上交流電壓，如圖1-371-37問(wèn)：（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：品閘管的門極參數(shù) IGT、UGT受溫度影響，溫度升高時(shí)，兩者會(huì)降低，溫度升高時(shí)，兩者會(huì)升高，故會(huì)引起題中所述

2、現(xiàn)象。3 .型號(hào)為KP100-3,維持電流k=4mA的晶閘管，使用在如圖 1-38電路中是否(a)(c)合理？為什么？（分析時(shí)不考慮電壓，電流裕量）（b）圖1-38 習(xí)題5圖答：（a）100Id =三 0 0.002A = 2mA ： Ih = 4mA50 103故不能維持導(dǎo)通（b）I2 = 220 =15.56.Id = 12/1.57 =9.9A Ih10 2而即晶閘管的最大反向電壓超過(guò)了其額定電壓，故不能正常工作（c） Utm =220板=311V >URId=160/1=160A> IhlT=Id=160A<1,57 X 100=157A故能正常工作4.什么是IGBT

3、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(guò)大（靜態(tài)擎住效應(yīng)），也可能是duce/dt過(guò)大（動(dòng)態(tài)擎住效應(yīng)），會(huì)產(chǎn)生不可控的擎住效應(yīng)。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)使IGBT的漏極電流不超過(guò)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。1,出圖2-57中各保護(hù)元件及VDf、Ld的名稱及作用。(LJ為過(guò)流繼電圖2-57三相橋式整流電路的保護(hù)答：(1)交流進(jìn)線電抗器(2)壓敏電阻(3)交流側(cè)阻容保護(hù)？(4)橋臂電感？(5)快熔(6)過(guò)壓保護(hù)電容(7)抑振電阻(8)直流側(cè)壓敏電阻(9)過(guò)流繼電器(10) VDF續(xù)流二極管(11) Ld平波

4、電抗器限流、限du/dt和di/dt過(guò)壓保護(hù)過(guò)壓保護(hù)限du/dt?(由元件換流引起)、di/dt過(guò)流保護(hù)限制關(guān)斷過(guò)電壓對(duì)元件的損害防止L、C振蕩，限制電容放電電流 ？直流側(cè)過(guò)壓保護(hù)過(guò)流時(shí)，繼電器開路，保護(hù)主電路為負(fù)載電路提供通路，過(guò)壓保護(hù)防止直流電流波動(dòng)(斷流)2. GTR、IGBT等過(guò)流保護(hù)中，為何要采用檢測(cè)集射極電壓作為保護(hù)基準(zhǔn)？答：1 .如以測(cè)量集電極電流Ic為過(guò)流保護(hù)原則，當(dāng)Icg測(cè)量誤差為Rc,則保護(hù)電路將在集電極電流為 Icg+"Ic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(cè)量集射極電壓 Uce作為過(guò)流保護(hù)原則，在相同

5、的相對(duì)測(cè)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*b ,當(dāng)采用電流Ic測(cè)量的保護(hù)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5測(cè)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。3. GTR、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(guò)程：C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 Ue上升的速度，使 Ue達(dá)最大值之前集電極電流Ic已變小，從而使關(guān)斷過(guò)程瞬時(shí)功耗變小。R是限制

6、GTR導(dǎo)通時(shí)電容的放電電流。開通過(guò)程：Ls與GTR串聯(lián)，延緩了集電極電流的增長(zhǎng)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。1、某電阻負(fù)載要求(024) V直流電壓，最大負(fù)載電流Id=30A,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？試比較兩種方案的品閘管導(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：220V供電(2) 60V供電2、單相橋式可控整流電路，帶電阻一大電感負(fù)載，Rd=4Q,變壓器次級(jí)電壓有效值U2= 220V。試計(jì)算當(dāng)

7、控制角a= 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(guò)晶閘管和續(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(wú)續(xù)流二極管Ud = 0.9U2COS a= 0.9 X 220 X 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，U2 = 220V, Rd=10Q,求a= 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

8、流iT波形。答：Ud = 1.17U2COSa = 1.17 220>Cos45o = 182 VId = Ud/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？品閘管及續(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,品閘管及續(xù)流二極管電流波形答：Ud = 0.675U21 cos(-二)=0.675 220 1 cos(30 45 ) = 186.9V5、三相橋式全控整流電路對(duì)電阻一電感一反電勢(shì)負(fù)載供電。 E= 200V, Rd =1 Q, Ld 數(shù)

9、值很大，U2=220V, a= 60 °,當(dāng)(1) Lb=0; (2)LB=1mH 時(shí)，分別求 Ud、 Id和換流重疊角圈答：(1) Ud =2.34U2 cosc( -mXB 1d = 2.34父220 Mcos60，=257.5(V)2 二3 _3(2) Ud =257.5- Ud =257.5- 10*314 Id -257.5-0.3Id316、三相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載，a相晶閘管VTi觸發(fā)脈沖丟失，試畫出a= 15°及 A 60°時(shí)的直流電壓Ud波形，并畫出 a= 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

10、在整流 一電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，另一個(gè)工作在逆變一發(fā)電機(jī)狀態(tài)。試求(1)畫出Ud, E, id的方向；(2)說(shuō)明E與Ud的大小關(guān)系；(3)當(dāng)a與B的最小值均為30°,控制角a的移相范圍。圖 3-39答：(1)整流一電動(dòng)機(jī)逆變一發(fā)電機(jī)(2) Ud > EE > Ud(3) 30 °150 08、三相半波逆變電路，U2=100V, E = 30V, Rd=1Q, Ld足夠大，保證電流連續(xù)。試求 a= 90 °時(shí)Id=?如若 0= 60 °時(shí),Id=?為什么?答：(1) Ud = 1.17U2COSa = 1.17 X 220XCOS90O = 0 V Ud

11、 = -1.17U2COS0 = 1.17 100 >Cos60o = -58.5 VUd > E ,故不滿足逆變條件Id = 01 .直流一直流（DC DC）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E給定 二申一罐二斬蠅上限值（關(guān)新）T下限值（開通）1瞬時(shí)值檢領(lǐng)西E負(fù)就2.簡(jiǎn)述Boost-Buck變換電路與 Ciik變換電路的異同點(diǎn)。答：（1） C ik變換電路輸入電源電流和輸出負(fù)載電流均連續(xù)，脈

12、動(dòng)小，有利于濾波（2） Cik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COk變換電路的電容器C中的脈動(dòng)電流大，要求電容量大。C俅變換電路VT導(dǎo)通時(shí)要流過(guò)電感 Li和L2的電流，故功率開關(guān)的峰值電流大。Boost-Buck變換電路與 Ctk變換電路功能相同，兩者都是升降壓變換器。1 .闡述和區(qū)分：1)有源逆變和無(wú)源逆變；2)逆變與變頻；3)交一直一交變頻和交一交變頻。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給用電負(fù)載，稱為無(wú)源逆變。(2)只有無(wú)源逆變才能實(shí)現(xiàn)變頻，但無(wú)源逆變不等于變頻，變頻是

13、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(guò)程(3)一直一交變頻將一種頻率的交流經(jīng)整流變換成直流，再經(jīng)無(wú)源逆變變換成頻率可變的交流。交一 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(wú)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(guò)零。3 . PWN周制有哪些方法？它們各自的出發(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

14、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(lái)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(chǎng)。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：?jiǎn)螛O性調(diào)制： 半周期內(nèi)調(diào)制波、載波以及輸出的SPWI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SPWI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。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

15、輸出頻率下均不同。混合(分段)同步調(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?；旌?分段)同步調(diào)制綜合了以上兩種調(diào)制方法的優(yōu)點(diǎn)。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：邛Mu Wn ;采用寬度大于 60t的寬脈沖或后沿固定、前沿可調(diào)、最大寬度可達(dá) 180：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(lái)嚴(yán)重危害，此時(shí)應(yīng)考慮改用寬脈沖觸發(fā)方式。2 .交一交變