電力電子技術(shù)離線作業(yè)答案

歡迎閱讀浙江大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院《電力電子技術(shù)》課程作業(yè)姓名：年級(jí)：應(yīng)曉兵學(xué)號(hào)：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(wèn)：（1）開(kāi)關(guān)S閉合前燈泡亮不亮？（2）開(kāi)關(guān)S閉合后燈泡亮不亮？（3）開(kāi)關(guān)S閉合一段時(shí)間后再打開(kāi)，斷開(kāi)開(kāi)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I＝4mA的晶閘管，使用在如圖1-38電路中是否合理？為什H(c)答：（）10050103故不能維持導(dǎo)通I0.002A2mAI4mAHd(b)I2d22而2UVUR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（）dI=160/1=160A>HI=I=160A<1.57×100=157A故能正常工作Td4．什么是IGBT的擎住現(xiàn)象？使用中如何避免？答：IGBTduce/dtIGBT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。歡迎閱讀歡迎閱讀第2章1．出圖2-57中①～⑨各保護(hù)元件及VD、Ｌ的名稱及作用。（LJ為過(guò)流繼電器）Fd圖2-57三相橋式整流電路的保護(hù)限流、限du/dt和di/dt過(guò)壓保護(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?（5）快熔過(guò)壓保護(hù)限du/dt?(由元件換流引起）、di/dt過(guò)流保護(hù)（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（）Ld平波電抗器限制關(guān)斷過(guò)電壓對(duì)元件的損害防止、C振蕩，限制電容放電電流?直流側(cè)過(guò)壓保護(hù)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：I1.如以測(cè)量集電極電流為過(guò)流保護(hù)原則，當(dāng)測(cè)量誤差為，則保護(hù)電路將在集電極電cII流為+cg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c耗，導(dǎo)致GTR損壞。U2.如以測(cè)量集射極電壓作為過(guò)流保護(hù)原則，在相同的相對(duì)測(cè)量誤差下，GTR工作點(diǎn)移動(dòng)較ce小，元件關(guān)斷時(shí)功耗只略有增加，可保證器件安全。Ib3.設(shè)基極電流減小，當(dāng)采用電流測(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U性放大區(qū)；當(dāng)采用電壓測(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(kāi)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)。CC關(guān)斷過(guò)程：與GTR集射極并聯(lián)，利用兩端電壓不同突變的原理延緩關(guān)斷時(shí)集射極間電s壓上升的速度，使達(dá)最大值之前集電極電流已變小，從而使關(guān)斷過(guò)程瞬時(shí)功耗變小。UUcece是限制GTR導(dǎo)通時(shí)電容的放電電流。RL開(kāi)通過(guò)程：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(kāi)，關(guān)斷時(shí)功耗明顯減小。歡迎閱讀歡迎閱讀第3章1、某電阻負(fù)載要求（0～24）V直流電壓，最大負(fù)載電流I＝30A，采用單相半波可控整流電d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，R＝4Ω，變壓器次級(jí)電壓有效值U＝d2220V。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(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。1）無(wú)續(xù)流二極管U=Ucosα=0.9×220×cos60o=99Vd2I=U/R=99/4=24.75Addd(2)有續(xù)流二極管I=U/R=37.125Addd3、三相半波可控整流電路，大電感負(fù)載，U＝220V，R＝10Ω，求α＝45°時(shí)直流平均電壓U，晶閘管電流平均值及有效值，并畫出輸出直流電壓u及晶閘管電流i波形。2dddT答：U=1.17Ucosα＝1.17×220×cos45o=182Vd2I=U/R=182/10=18.2AdddI=I/3=18.2/3=6.1AdTd4、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U及直流平均電流I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u，晶閘管及續(xù)流二極管電流波形。dddU186.9答：U6d25、三相橋式全控整流電路對(duì)電阻—電感—反電勢(shì)負(fù)載供電。E＝200V，R＝1Ω，L數(shù)值很dd大，U＝220V，＝60°，當(dāng)(1)L＝0；（2）L＝1mH時(shí)，分別求U、I和換流重疊角μ。2Bdd1）UUcosBd2d3（2）U257.5U257.510314I257.50.3I3dddd6、三相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載，a相晶閘管VT觸發(fā)脈沖丟失，試畫出＝15°及α1＝60°時(shí)的直流電壓u波形，并畫出＝60°時(shí)b相VT管兩端的電壓u波形。d2T2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U，E，i的方向；dd(2)說(shuō)明與U的大小關(guān)系；Ｅd(3)當(dāng)α與β的最小值均為30°，控制角α的移相范圍。圖3-391）整流—電動(dòng)機(jī)U>E逆變—發(fā)電機(jī)E>d（2）d歡迎閱讀歡迎閱讀（3）30°～150°8、三相半波逆變電路，U＝100V，＝30V，R＝1，L足夠大，保證電流連續(xù)。試求α＝2dd90°時(shí)I＝？如若β＝60°時(shí)，I＝？為什么？dd1）U=1.17Ucosα=1.17×220×cos90o=0Vd2(2)U=Ucosβ=1.17×100×cos60o=-58.5Vd2UEd，故不滿足逆變條件I=0d第4章1．直流—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：（2）瞬時(shí)值控制2．簡(jiǎn)述Boost-Buck變換電路與Cúk變換電路的異同點(diǎn)。答：(1)úk變換電路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)úk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)úk變換電路VT導(dǎo)通時(shí)要流過(guò)電感L和L的電流，故功率開(kāi)關(guān)的峰值電流大。12(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。歡迎閱讀歡迎閱讀第5章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—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)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(wú)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(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)迫換流電感和電容形成的震蕩特性，使電流自動(dòng)過(guò)零。3．PWM調(diào)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(kāi)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。數(shù)不變?；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)。歡迎閱讀歡迎閱讀第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；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(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—交變頻電路最高輸出頻率與輸入頻率之間有何約束關(guān)系？限制輸出頻率提