電力電子技術(shù)(第二版)答案

1、第2章 可控整流器與有源逆變器習(xí)題解答2-1 具有續(xù)流二極管的單相半波可控整流電路，電感性負(fù)載，電阻為5,電感為0.2H，電源電壓為220V，直流平均電流為10A，試計(jì)算晶閘管和續(xù)流二極管的電流有效值，并指出其電壓定額。解：由直流輸出電壓平均值的關(guān)系式：已知直流平均電流為10A，故得：可以求得控制角為：則=90°。所以，晶閘管的電流有效值求得，續(xù)流二極管的電流有效值為：晶閘管承受的最大正、反向電壓均為電源電壓的峰值，考慮23倍安全裕量，晶閘管的額定電壓為續(xù)流二極管承受的最大反向電壓為電源電壓的峰值，考慮23倍安全裕量，續(xù)流二極管的額定電壓為2-2 具有變壓器中心抽頭的單相雙半波可控整

2、流電路如圖2-44所示，問(wèn)該變壓器是否存在直流磁化問(wèn)題。試說(shuō)明晶閘管承受的最大反向電壓是多少？當(dāng)負(fù)載是電阻或者電感時(shí)，其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時(shí)是否相同。解：因?yàn)閱蜗嚯p半波可控整流電路變壓器二次測(cè)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(duì)稱(chēng)，其一個(gè)周期內(nèi)的平均電流為零，故不會(huì)有直流磁化的問(wèn)題。 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：（1） 以晶閘管 為例。當(dāng)導(dǎo)通時(shí)，晶閘管通過(guò)與2個(gè)變壓器二次繞組并聯(lián)，所以承受的最大電壓為。（2）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(duì)于電阻負(fù)載：（）期間無(wú)晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為0；（）期間，單相全波電路中VT

3、1導(dǎo)通，單相全控橋電路中、導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓相等；()期間，均無(wú)晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為0；()期間，單相全波電路中導(dǎo)通，單相全控橋電路中、導(dǎo)通，輸出電壓等于。對(duì)于電感負(fù)載：（）期間，單相全波電路中VT1導(dǎo)通，單相全控橋電路中、導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓相等；（）期間，單相全波電路中導(dǎo)通，單相全控橋電路中、導(dǎo)通，輸出波形等于?？梢?jiàn)，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。2-3 單相橋式全控整流電路，電阻性負(fù)載，試計(jì)算(1) 輸出電壓和輸出電流；(2) 晶閘管額定電壓和額定電流。解：（1）輸出電壓平均值為：輸出電流為：（2） 晶閘管承受的最大反向電壓為電源電壓的峰值，考

4、慮23倍的安全裕量，晶閘管的額定電壓為晶閘管流過(guò)的電流為負(fù)載電流的一半，考慮1.52倍的安全裕量，晶閘管的額定電流為：2-4 單相橋式全控整流電路，負(fù)載中，L值極大，反電勢(shì)E=60V，當(dāng)=30°時(shí)，求：（1）畫(huà)出和的波形； （2）整流輸出平均電壓、電流及變壓器二次側(cè)電流有效值； （3）考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解：(1) 和的波形如下圖： （2）輸出平均電壓，電流，變壓器二次電流有效值分別為 （3）晶閘管承受的最大反向電壓為：考慮23倍的安全裕量，晶閘管的額定電壓為：流過(guò)晶閘管的電流有效值為： 考慮1.52倍的安全裕量，晶閘管的額定電流為： 2-5 單相橋式全控整

5、流電路接電阻性負(fù)載，要求輸出電壓0100V連續(xù)可調(diào)，30V以上要求負(fù)載電流達(dá)到20A。采用由220V變壓器降壓供電，最小控制角.試求：（1）交流側(cè)電流有效值；（2）選擇晶閘管電壓、電流定額。解：（1）交流側(cè)輸出電壓有效值為：=30°，此時(shí)輸出電壓最大，代入上式得到：得，=119V=30100V變化時(shí)，20A，由于在30V時(shí)，導(dǎo)通角小，因此此時(shí)的電流有效值最大，此時(shí)R=1.5，觸發(fā)角為交流側(cè)電流有效值為：（2）晶閘管承受的最大正反向電壓的最大值為，考慮23倍的安全裕量，晶閘管電壓定額為：晶閘管電流是輸出電流的二分之一，考慮1.52倍的安全裕量，則晶閘管的額定電流為：2-6 在單相橋式全

6、控整流電路中，若有一晶閘管因?yàn)檫^(guò)流燒毀斷路，畫(huà)出此時(shí)輸出電壓波形。如果有一晶閘管因?yàn)檫^(guò)流燒成短路，結(jié)果又會(huì)怎樣？解：假設(shè)因?yàn)檫^(guò)流燒毀斷路，則整流電壓ud波形與單相半波整流電路的波形一樣，相位差180度。假設(shè)因過(guò)流而短路，則當(dāng)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，將發(fā)生電源相間短路，使得也可能因?yàn)檫^(guò)流而燒毀。如果因?yàn)檫^(guò)流燒毀斷路，則整流電壓ud波形如上圖所示，相位差180度；如果因?yàn)檫^(guò)流燒毀而短路，則會(huì)引起變壓器和電源過(guò)流。 2-7 單相橋式全控整流電路中給電阻性負(fù)載供電和給反電勢(shì)負(fù)載蓄電池供電，在流過(guò)負(fù)載電流平均值相同的情況下，哪一種負(fù)載的晶閘管額定電流應(yīng)選得大一些？為什么？答：反電勢(shì)負(fù)載蓄電池時(shí)晶閘管額定電流應(yīng)該大

7、一些。因?yàn)樵诜措妱?dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角變小，波形系數(shù)變大，負(fù)載電流平均值相同的情況下，有效值電流變大，故要求晶閘管的額定電流比較大。2-8三相半波整流電路中，如果U相電壓消失，試畫(huà)出在電阻性負(fù)載與電感性負(fù)載下的整流電壓波形解 假設(shè)=0，當(dāng)負(fù)載為電阻時(shí)，的波形如下：當(dāng)負(fù)載為電感時(shí)，的波形如下：2-9 三相半波可控整流電路，電阻性負(fù)載。已知，當(dāng)=90°時(shí)，試計(jì)算并畫(huà)出波形。解：由輸出電壓平均值的關(guān)系式可求得：輸出電流平均值為：2-10 三相半波整流電路，已知，大電感負(fù)載， 當(dāng)=45°時(shí)，試計(jì)算并畫(huà)出波形。如果在負(fù)載端并接續(xù)流二極管，試計(jì)算流過(guò)晶閘管的電流平均值、有效值和續(xù)流二

8、極管的電流平均值、有效值。解：由輸出電壓平均值的關(guān)系式可求得：輸出電流平均值為：并接續(xù)流二極管時(shí)，輸出電壓平均值為:輸出電流平均值為：晶閘管的電流平均值為： 有效值為： 續(xù)流二極管的電流平均值為：續(xù)流二極管電流有效值為：2.11 三相半波整流電路，電感性負(fù)載，調(diào)節(jié)達(dá)到維持為恒值250A，已知供電電壓經(jīng)常在11.15范圍內(nèi)變化，求：的變化范圍;解：由題可知：三相半波整流電路，U2cos=435.5為定值，cos（0，1）所以=0°時(shí)，值為435.5，取為440V，則的變化范圍為440506V,=440V時(shí)，得到=8.2°當(dāng)電壓波動(dòng)到1.15=506V時(shí)，得到=30.6

9、6; 2.12 三相半波整流電路，反電勢(shì)電感性負(fù)載，,求：（1）輸出電壓和輸出電流，晶閘管的額定電壓和額定電流，并畫(huà)出的波形； （2）當(dāng)時(shí)，輸出電壓和輸出電流，并畫(huà)出的波形。解： （1）V 晶閘管的額定電壓：晶閘管的電流有效值： 晶閘管的額定電流： （2）考慮時(shí)，有：三式聯(lián)立求解得到：即得出：換流重疊角2.13 三相半波共陰極接法與共陽(yáng)極接法，u, v 兩相的自然換相點(diǎn)是同一點(diǎn)嗎？如果不是，他們?cè)谙辔簧舷嗖疃嗌俣?？答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽(yáng)極接法，兩相之間換相的自然換相點(diǎn)不在同一點(diǎn)上。相位相差180 °。2.14 三相全控橋整流電路，當(dāng)一只晶閘管短路時(shí)，電路會(huì)發(fā)生什么情況

10、？答：假設(shè)VT1短路，則當(dāng)晶閘管VT3或VT5導(dǎo)通時(shí)，將發(fā)生電源相間短路，使得VT3、VT5也可能過(guò)流燒毀。2.15 三相全控橋，反電勢(shì)電感性負(fù)載，, 求：（1）輸出電壓和輸出電流，晶閘管的額定電壓和額定電流，并畫(huà)出的波形； （2）當(dāng)時(shí)，輸出電壓和輸出電流，并畫(huà)出的波形。解：（1） （2） 當(dāng) 時(shí)， 可得： 解方程組可得 又因?yàn)椋?.16 在三相橋式全控整流電路中，已知，電感足夠大，當(dāng)時(shí)，試計(jì)算及流過(guò)晶閘管的電流平均值和有效值，并畫(huà)出的波形。解：182 V =910 A A 2.17試畫(huà)出三相橋式逆變電路中當(dāng)=4時(shí)晶閘管兩端電壓波形。2.18 變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：變流器有

11、源逆變的條件是：（1)負(fù)載有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性必須和晶閘管導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)該大于變流器直流側(cè)的平均電壓，(2) 晶閘管的控制角，即為負(fù)。2.19 三相全控橋逆變電路，反電動(dòng)勢(shì)電感性負(fù)載，=220V，R=1，L=，=400V，=60°。求：（1） 輸出電壓和輸出電流，晶閘管的額定電壓和額定電流，并畫(huà)出、和的波形；（2）當(dāng)=1mH時(shí)輸出電壓和輸出電流，并畫(huà)出、和的波形解: 由于此三相全控橋電路中，L=，所以 所以，晶閘管的額定電流為：額定電壓為(2) 由題意可列出如下三個(gè)等式：三式聯(lián)立求解得到： 由下列公式計(jì)算換流重疊角：2.20 三相半波整流電路帶直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載，=220V，求當(dāng)=15°，30°，45°，