電力電子課后習(xí)題解答(重慶理工大學(xué))

2、使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？

1章答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓，并在門(mén)極施加觸發(fā)電流〔脈沖〕?；颍簎AK>0且uGK>0。4.圖2-27Im流平均值I 、I 、I 與電流有效值I、I、I。d1 d2 d3 1 2 33．單相橋式全控整流電路，U

2章2＝100V，負(fù)載中R＝2Ω，L值極大，當(dāng)＝30°時(shí)，2d要求：①作出ud

的波形；dUd

I；d2③考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。d26、晶閘管串聯(lián)的單相半控橋〔橋中VT1、VT2為晶閘管〕，電路如圖3-12所示，U2=100V，電阻電感負(fù)載，R=2Ω，L值很大，當(dāng)a=60時(shí)求流過(guò)器件電流的有效值，并作出ud、id、iVT、iD的波形。解：ud、id、iVT、iD的波形如以下圖：7.aud的波形。解：假設(shè)=0°，當(dāng)負(fù)載為電阻時(shí)，ud的波形如下：9、三相半波整流電路的共陰極接法與共陽(yáng)極接法，a、b兩相的自然換相點(diǎn)是同一點(diǎn)嗎？假設(shè)不是，它們?cè)谙辔簧喜疃嗌俣?？答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽(yáng)極接法，a、b兩相之間換相的的自然換相點(diǎn)不180。211.三相半波可控整流電路，U=100V，帶電阻電感負(fù)載，R=5Ω，L值極大，當(dāng)=60°時(shí)，要求：2d① ud

i i、和d 、和

的波形；② 計(jì)算U、I、I 和I 。d d dT VT12ud波形如何？假設(shè)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)VT1不能導(dǎo)通，整流電壓ud波形如下：VT1被擊穿而短路，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也可能分別被擊穿。213.三相橋式全控整流電路，U=100V，帶電阻電感負(fù)載，R=5Ω，L值極大，當(dāng)=60°時(shí)，要求：2d① ud

i i、和d 、和

的波形；② 計(jì)算U、I、I 和I 。d d dT VT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？d抗器；d2U2

U

1/2，而整流dI2倍。ddud

i

的波形外形一d樣。d整流電路多重化的主要目的是什么？能夠削減整流裝置所產(chǎn)生的諧波和無(wú)功功率對(duì)電網(wǎng)的干擾。答：條件有二：側(cè)的平均電壓；②要求晶閘管的掌握角α>π/2Ud為負(fù)值。29.什么是逆變失敗？如何防止逆變失敗？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(huì)通過(guò)晶閘管電路形成短路，或大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。電源的質(zhì)量，留出充分的換向裕量角β等。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：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐?，?dāng)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0~90。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0~120，0~90。5章答：兩種電路的不同主要是：負(fù)載聯(lián)接。4種：器件換流：利用全控器件的自關(guān)斷力量進(jìn)展換流。全控型器件承受此換流方式。負(fù)載換流：由負(fù)載供給換流電壓，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)迫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。晶閘管電路不能承受器件換流，依據(jù)電路形式的不同承受電網(wǎng)換流、負(fù)載換流和強(qiáng)迫換流3種方式。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)。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特點(diǎn)是：①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)電壓根本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。電流波形和相位因負(fù)載阻抗?fàn)顩r的不同而不同。側(cè)反響的無(wú)功能量供給通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反響二極管。電流型逆變電路的主要特點(diǎn)是：①直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流根本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)高阻抗?？菇菬o(wú)關(guān)。而溝通側(cè)輸出電壓波形和相位則因負(fù)載阻抗?fàn)顩r的不同而不同。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(kāi)關(guān)器件反并聯(lián)二極管。5.三相橋式電壓型逆變電路，180°導(dǎo)電方式，Ud=100V。試求輸出相電壓的基波幅值UUN1m和有效值UUN1、輸出線電壓的基波幅值UUV1m和有效值UUV1、輸出線電壓中5次諧波的有效值UUV5。解：輸出相電壓的基波幅值為8．逆變電路多重化的目的是什么？如何實(shí)現(xiàn)？串聯(lián)多重和并聯(lián)多重逆變電路各用于什么場(chǎng)合？載有不利影響，承受多重逆變電路，可以把幾個(gè)矩形波組合起來(lái)獲得接近正弦波的波形。幾個(gè)逆變電路的輸出串聯(lián)起來(lái)，并聯(lián)多重是把幾個(gè)逆變電路的輸出并聯(lián)起來(lái)。并聯(lián)多重逆變電路多用于電流型逆變電路得多重化。3章M5-1a所示的降壓斬波電路中，E=200V，R=10Ω，L值極大，EM

=30V，T=50μs，t

=20μs,UI。on o o在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，E=100VL=1mH，R=0.5Ω，EM=10V，承受脈寬調(diào)制掌握方式，T=20μs，當(dāng)ton=5μs時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值解：由題目條件可得：on o 在圖5-2a所示的升壓斬波電路中，E=50V，L值和C值極大，R=20Ω，承受脈寬調(diào)制掌握方式，時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值U，輸出電流平均值I。on o 試分別簡(jiǎn)述升降壓斬波電路和Cuk斬波電路的根本原理，并比較其異同點(diǎn)。答：升降壓斬波電路的根本原理：當(dāng)可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，電源E經(jīng)V向電感L供電使其貯存i1，方向如圖5-4CR供電。此后，V關(guān)斷，電感L中貯存的能量向負(fù)載釋放，電流為i25-4所示?？梢?jiàn)，負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。交替切換。4章1.一調(diào)光臺(tái)燈由單相溝通調(diào)壓電路供電，設(shè)該臺(tái)燈可看作電阻負(fù)載，在=0時(shí)輸出功率為最大值，試求功80%，50%時(shí)的開(kāi)通角。溝通調(diào)壓電路和溝通調(diào)功電路有什么區(qū)分？二者各運(yùn)用于什么樣的負(fù)載？為什么？答：溝通調(diào)壓電路和溝通調(diào)功電路的電路形式完全一樣，二者的區(qū)分在于掌握方式不同。溝通調(diào)壓電路廣泛用于燈光掌握〔如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光掌握〕及異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)，也用于異步電就可以了。這樣的電路體積小、本錢(qián)低、易于設(shè)計(jì)制造。數(shù)大，沒(méi)有必要對(duì)溝通電源的每個(gè)周期進(jìn)展頻繁掌握。交交變頻電路的最高輸出頻率是多少？制約輸出頻率提高的因素是什么？61/3~1/250Hz時(shí)，交交變頻電路輸出的上限頻率為20Hz左右。引起的電流波形畸變以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是限制輸出頻率提高的主要因素。答：交交變頻電路的主要特點(diǎn)是：交交變頻電路的主要缺乏是：36只晶閘管；受電網(wǎng)頻頻譜簡(jiǎn)單。主要用途：500千瓦或1000千瓦以下的大功率、低轉(zhuǎn)速的溝通調(diào)速電路，如軋機(jī)主傳動(dòng)裝置、鼓風(fēng)機(jī)、球磨機(jī)等場(chǎng)合。6章3.單極性和雙極性PWM調(diào)制有什么區(qū)分？三相橋式PWM型逆變電路中，輸出相電壓〔輸出端相對(duì)于直流電源中點(diǎn)的電壓〕和線電壓SPWM波形各有幾種電平？答：三角波載波在信號(hào)波正半周期或負(fù)半周期里只有單一的極性，所得的PWM波形在半個(gè)周期中也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱為單極性PWM掌握方式。三角波載波始終是有正有負(fù)為雙極性的，所得的PWM波形在半個(gè)周期中有正、有負(fù)，則稱之為雙極性PWM掌握方式。三相橋式PWM型逆變電路中，輸出相電壓有兩種電平：0.5Ud和-0.5Ud。輸出線電Ud、0、Ud。5．什么是異步調(diào)制？什么是同步調(diào)制？?jī)烧吒饔泻翁攸c(diǎn)？分段同步調(diào)制有什么優(yōu)點(diǎn)？保持載波頻率fc固定不變，因而當(dāng)信號(hào)波頻率fr變化時(shí)，載波比N是變化的。異步調(diào)制的主要特點(diǎn)是：在信號(hào)波的半個(gè)周期內(nèi)，PWM波的脈沖個(gè)數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱，半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對(duì)稱。這樣，當(dāng)信號(hào)波頻率較低時(shí)，載波比N較大，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)較多，正負(fù)半周期脈沖不對(duì)稱和半周期內(nèi)前后1/4周期脈沖不對(duì)稱產(chǎn)生的不利影響都較小，PWM波形接近正弦波。N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)削減，PWM脈沖不對(duì)稱的PWM脈沖的跳動(dòng)。這就使得輸出PWM波PWM型逆變電路來(lái)說(shuō)，三相輸出的對(duì)稱性也變差。載N等于常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步的方式稱為同步調(diào)制。同步調(diào)制的主要特點(diǎn)是：N不變，信號(hào)波一個(gè)周期內(nèi)輸出的脈沖數(shù)是固定的，脈沖相位也是固定的。fc也很低。fc過(guò)低時(shí)由調(diào)制帶來(lái)的諧波不易濾除。當(dāng)負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)也會(huì)帶來(lái)較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲。fc會(huì)過(guò)高，使開(kāi)關(guān)器件難以承受。此外，同步調(diào)制方式比異步調(diào)制方式簡(jiǎn)單一些。分段同步調(diào)制是把逆變電路的輸出頻率劃分為假設(shè)干段，每個(gè)頻段的載波比肯定，不同過(guò)低而對(duì)負(fù)載產(chǎn)生不利影