電力電子技術(shù)題庫課后習(xí)題答案模塊1-6全

模塊一基于晶閘管的調(diào)光燈電路的制作與調(diào)試

例1—1名詞解釋：控制角（移相角），導(dǎo)通角，移相，移相范圍。

控制角：也叫觸發(fā)角或觸發(fā)延遲角，是指晶閘管從承受正向電壓開始到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)之

間的電角度。

導(dǎo)通角是指晶閘管在一周期內(nèi)處于導(dǎo)通的電角度。

移相：移相是指改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻，即改變控制角的大小。

移相范圍：移相范圍是指一個周期內(nèi)觸發(fā)脈沖的移動范圍，它決定了輸出電壓的變化范

圍。

例1-2填空題

（1）電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通時（通態(tài)）阻抗很小，接近于短

路，管壓降接近于零，而電流由外電路決定。

（2）電力電子器件由通態(tài)轉(zhuǎn)為斷態(tài)（關(guān)斷過程）的轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的損耗，稱為關(guān)斷

損耗。

（3）晶閘管承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管均不導(dǎo)通。

例1-3晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？導(dǎo)通后流過晶閘管的電流由什么決定？晶閘管的

關(guān)斷條件是什么？如何實現(xiàn)？晶閘管導(dǎo)通與阻斷時其兩端電壓各為多少？

解：晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管陽極和陰極之間加正向陽極電壓。門極和陰極之間加

適當?shù)恼蜿枠O電壓。

導(dǎo)通后流過晶閘管的電流由主電路電源電壓和負載大小決定。

晶閘管的關(guān)斷條件是：陽極電流小于維持電流。

關(guān)斷晶閘管可以通過降低晶閘管陽極一陰極間電壓或增大主電路中的電阻。

晶閘管導(dǎo)通時兩端電壓為通態(tài)平均電壓（管壓降），阻斷時兩端電壓由主電路電源電壓

決定。

例1-3調(diào)試圖1-4所示晶閘管電路，在斷開負載Rd測量輸出電壓Ud是否可調(diào)時,

發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)不正常，接上Rd后一切正常，請分析為什么？

解：當S斷開時，由于電壓表內(nèi)阻很大，即使晶閘管門極加觸發(fā)信號，此時流過晶閘

管陽極電流仍小于擎住電流，晶閘管無法導(dǎo)通，電流表上顯示的讀數(shù)只是管子漏電流形成的

電阻與電壓表內(nèi)阻的分壓值，所以此讀數(shù)不準。在S合上以后，Rd介入電路，晶閘管能正

常導(dǎo)通，電壓表的讀數(shù)才能正確顯示。

例1-5畫出圖1-49所示電路電阻Rd上的電壓波形。

ωt

O

圖1-5習(xí)題1-3圖

解:

例1-6說明晶閘管型號KPloo-8E代表的意義。

解：KPlOO-8E表示額定電流IoOA、額定電壓8級（800Vx通態(tài)平均電壓組別E（0.7

<t∕τ≤0.8）普通晶閘管。

例1-7晶閘管的額定電流和其他電氣設(shè)備的額定電流有什么不同？

解：由于整流設(shè)備的輸出端所接負載常用平均電流來衡量其性能，所以晶閘管額定電流

的標定與其他電器設(shè)備不同，采用的是平均電流，而不是有效值，又稱為通態(tài)平均電流。所

謂通態(tài)平均電流是指在環(huán)境溫度為40℃和規(guī)定的冷卻條件下，晶閘管在導(dǎo)通角不小于170°

電阻性負載電路中，當不超過額定結(jié)溫且穩(wěn)定時，所允許通過的工頻正弦半波電流的平均值。

例1-8型號為KPloO-3、維持電流IH=3ΠIA的晶閘管，使用在圖1―6所示的三個

電路中是否合理？為什么（不考慮電壓、電流裕量）？

圖1—6例1-6圖

解：（a）圖的目的是鞏固維持電流和擎住電流概念，擎住電流一般為維持電流的數(shù)倍。

本題給定晶閘管的維持電流IH=3ΠIA,那么擎住電流必然是十幾毫安，而圖中數(shù)據(jù)表明，晶

閘管即使被觸發(fā)導(dǎo)通，陽極電流為100V∕50KQ=3mA,遠小于擎住電流，晶閘管不可能導(dǎo)

通，故不合理。

(b)圖主要是加強對晶閘管型號的含義及額定電壓、額定電流的理解。

本圖所給的晶閘管額定電壓為300A、額定電流IOoA。圖中數(shù)據(jù)表明，晶閘管可能承受

的最大電壓為311V,大于管子的額定電壓，故不合理。

(C)圖主要是加強對晶閘管型號的含義及額定電壓、額定電流的理解。

晶閘管可能通過的最大電流有效值為150A,小于晶閘管的額定電流有效值1.57X100

=157A,晶閘管可能承受的最大電壓150V,小于晶閘管的額定電壓300V,在不考慮電壓、

電流裕量的前提下，可以正常工作，故合理。

例1-9某晶閘管元件測得UDRM=840V,URRM=980V,試確定此晶閘管的額定電壓是

多少？

解：根據(jù)將UDRM和URRM中的較小值按百位取整后作為該晶閘管的額定值，將兩者較

小的840V按教材表I—2取整得800V,該晶閘管的額定電壓為8級(800V)o

例有些晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后，觸發(fā)脈沖結(jié)束時它又關(guān)斷是什么原因？

解：晶閘管的陽極加正向電壓，門極加正向觸發(fā)脈沖時，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。此后陽極

電流逐漸上升到擎住電流后，去掉觸發(fā)脈沖，則管子繼續(xù)導(dǎo)通，知道電流升到負載電流后，

進入正常工作狀態(tài)。如果陽極電流還沒有升到擎住電流值就去掉門極脈沖，則晶閘管就不能

繼續(xù)導(dǎo)通而關(guān)斷。

例1-11某電阻性負載要求0?24V直流電壓，最大負載電流∕d=30A,如用220V交

流直接供電與用變壓器降壓到60V供電，都采用單相半波整流電路，是否都能滿足要求？

試比較兩種供電方案所選晶閘管的導(dǎo)通角、額定電壓、額定電流值以及電源和變壓器二次側(cè)

的功率因數(shù)和對電源的容量的要求有何不同、兩種方案哪種更合理(考慮2倍裕量)？

解：(1)采用220V電源直接供電，當α=0°時

Udo=O.45S=99V

采用整流變壓器降至60V供電，當α=o°時

UdO=O.45S=27V

所以只要適當調(diào)節(jié)ɑ角，上述兩種方案均滿足輸出0?24V直流電壓的要求。

1-4-CCSCl

(2)采用220V電源直流供電，因為Ud=O45。2―廠，其中在輸出最大時，Ui

=220V,Ud=24V,則計算得,所=180°-121°=59°

晶閘管承受的最大電壓為UTM=J55=3IlV

考慮2倍裕量，晶閘管額定電壓UTn=2UTM=622V

流過晶閘管的電流有效值是∕τ=幺、四二區(qū)+空里，其中，a

121°,

RdV2π4π

Ud24

=----=—=U.oL2

Id30

則∕τ=84A

考慮2倍裕量，則晶閘管額定電流應(yīng)為7>s八=」二="==107Z

r(An1.571.57

因此，所選晶閘管的額定電壓要大于622V,額定電流要大于107A。

電源提供的有功功率

22

P=IRd=84X0.8=5644.8%

電源的視在功率

S=U2I2=U2I=220×84=l8.48W

電源側(cè)功率因數(shù)

cosφ=~≈0.305

1+cosa

(3)采用整流變壓器降至60V供電，S=60V,Ud=24V,由Ud=O4502

2

計算得α≈?≈39°,θτ=180o-39o=141o

晶閘管承受的最大電壓為UTM=5=84.9V

考慮2倍裕量，晶閘管額定電壓UTn=2UTM=169.8V

流過晶閘管的電流有效值是∕τ=4二色+絲網(wǎng)≈51.4^

RdN2π4π

T514×?

考慮2倍裕量，則晶閘管額定電流應(yīng)為=工=≈65.5Z

T(AV)1,571.57

因此，所選晶閘管的額定電壓要大于169.8V，額定電流要大于65.5A。

電源提供的有功功率

22

P=IRll=51.4×0.8=2113.6∣y

電源的視在功率

S=SA=。2，=60x51.4=3.O8W

電源側(cè)功率因數(shù)

CoS(P=飛≈0.685

通過以上計算可以看出，增加了變壓器后，使整流電路的控制角減小，所選晶閘管的額

定電壓、額定電流都減小，而且對電源容量的要求減小，功率因數(shù)提高。所以，采用整流變

壓器降壓的方案更合理。

例1—12圖1-7是中小型發(fā)電機采用的單相半波晶閘管自激勵磁電路，L為勵磁電

感，發(fā)電機滿載時相電壓為220V,要求勵磁電壓為40V,勵磁繞組內(nèi)阻為2Q,電感為0.1H,

試求：

1）滿足勵磁要求時，晶閘管的導(dǎo)通角及流過晶閘管與續(xù)流二極管的電流平均值和有效值。

2）晶閘管與續(xù)流二極管可能承受的電壓各使多少？

3）選擇晶閘管與續(xù)流二極管的型號。

4）如電路原先運行正常，突然發(fā)現(xiàn)電機電壓很低，經(jīng)檢查，晶閘管觸發(fā)電路以及熔斷

器均正常，試問是何原因？

解：1）先求控制角0

1+sα

t∕d=0.45(∕2^

240

cosa=---X-----1=-0.192

0.45220

得a?IOlo

則θτ=180o-101o=79o

ΘD=180O÷101O=281O

由于3jLd=2ny?d=2X3.14X50X0.1=31.4Q,所以為大電感負載，各電量分別計算如下

Id力_竺=204

Rd2

180。-。/18°θ-101°x20

=AAA

360°d360°

_180。+α180o+101oCC,u,,

---------------×20=15.6J

dD360od360°

Ill=17.64

UTM=√2(∕=311K

2)2

UDM=近Uz=31W

3)選擇晶閘管和續(xù)流二極管得型號

UTn=(2?3)UTM=(2?3)X31IP=622?933Γ

Jo4

∕T(AV)=(L5~2)由=(L5~2)嵩Z=9~12Z

取UTn=700V,'τ(AV)=10A;選擇晶閘管型號為KPIo—7。

UDn=(2?3)。DM=(2?3)X31卜=622?933%

ΛλAV)=(L5?2)念=(1.5?2)晉Z=16.8?22A

取UDn=700V,1D(AV)=20A;選擇晶閘管型號為ZP20-7。

4)是續(xù)流二極管開路造成的。因為發(fā)電機勵磁線圈為大電感負載，所以輸出電壓Ud

始終為零或電壓很低。

例1-13單相半波整流電路，如門極不加觸發(fā)脈沖；晶閘管內(nèi)部短路；晶閘管內(nèi)部斷

開，試分析上述3種情況下晶閘管兩端電壓和負載兩端電壓波形。

解：(1)晶閘管門極不加觸發(fā)脈沖，即晶閘管呈阻斷狀態(tài)，可視作開路，所以輸出電壓

和晶閘管兩端電壓波形如圖1—7(a)所示。

(2)晶閘管內(nèi)部短路，顯然晶閘管兩端電壓為零，此時輸出電壓和晶閘管兩端電壓波

形如圖1一7(b)所示。

(3)晶閘管內(nèi)部開路，輸出電壓和晶閘管兩端電壓波形如圖1—7(c)所示。

圖1—7例1—11波形圖

例1一14單結(jié)晶體管觸發(fā)電路中，削波穩(wěn)壓管兩端并接移只大電容，可控整流電路能工

作嗎？為什么？

解：不能工作。因為單結(jié)晶體管觸發(fā)電路得同步使靠穩(wěn)壓管兩端得梯形波電壓過零實現(xiàn)

得，使電容充電得開始時刻與主電路一一對應(yīng)。如果接上濾波電容，電路就沒有過零點，因

此電路不能正常工作。

例1一15單結(jié)晶體管張馳振蕩電路是根據(jù)單結(jié)晶體管的什么特性組成工作的？振蕩頻

率的高低與什么因素有關(guān)？

解：單結(jié)晶體管張馳振蕩電路是根據(jù)單結(jié)晶體管的負阻特性組成工作的。

f=-——1——

根據(jù)振蕩電路的頻率THC可以看出，頻率與充電電阻上和電容容量C有

1-7

關(guān)。

例1—16用分壓比為0.6的單結(jié)晶體管組成振蕩電路，若Ubb=20V,則峰點電壓UP為

多少？如果管子的bl腳虛焊，電容兩端的電壓為多少？如果是b2腳虛焊（bl腳正常），電

容兩端電壓又為多少？

解：峰點電壓OP=nUbb+0.7=12.7V

如果管子的bl腳虛焊，電容兩端的電壓為20V

如果是b2腳虛焊（bl腳正常），電容兩端電壓0.7V

五、自我檢測題

1.填空題

1）晶閘管對觸發(fā)脈沖的要求是、和

2）單結(jié)晶體管產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖是脈沖;主要用于驅(qū)動功率的晶閘管;

3）普通晶閘管的圖形符號是,三個電極分別是,和

4）晶閘管的導(dǎo)通條件是；關(guān)斷條件

是.0

5）從晶閘管開始承受正向電壓起到晶閘管導(dǎo)通之間的電角度稱為角，

用表示。

6）型號為KPlOO-8的元件表示管、它的額定電壓為伏、額定電流

為安。

7）給晶閘管陽極加上一定的電壓；在門極加上_________電壓，并形成足夠的

電流，晶閘管才能導(dǎo)通。

8）由波形系數(shù)可知，晶閘管在額定情況下的有效值電流為ITn等于倍IT,AV>,如

果IT<處>=100安培，則它允許的有效電流為安培。通常在選擇晶閘管時還要留出一

倍的裕量。

9）晶閘管的維持電流IH是指在_______溫度條件下，門極斷開時，晶閘管從較大通態(tài)

電流下降到剛好能保持導(dǎo)通所必須的最小電流。

2.判斷題

1）給晶閘管加上正向陽極電壓它就會導(dǎo)通。（）

2）普通晶閘管額定電流的定義,與其他電氣元件一樣,是用有效值來定義的。（）

3）用穩(wěn)壓管削波的梯形波給單結(jié)晶體管自激振蕩電路供電，目的是為了使觸發(fā)脈沖與

晶閘管主電路實現(xiàn)同步。（）

4）在單相半波整流電路中，晶閘管的額定電壓應(yīng)取U2。（）

5）KP2—5表示的是額定電壓200V,額定電流500A的普通型晶閘管。（）

6）在單結(jié)晶體管觸發(fā)電路中，穩(wěn)壓管削波的作用是為了擴大脈沖移相范圍。（）

3.選擇題

1）單相半控橋整流電路的兩只晶閘管的觸發(fā)脈沖依次應(yīng)相差_________度。

A、180o,B、60o,c、360o,D、120°

2）單相半波可控整流電阻性負載電路中，控制角α的最大移相范圍是。

A、90oB、120oC、150oD、180°

3）某型號為KPIOO-Io的普通晶閘管工作在單相半波可控整流電路中，晶閘管能通過

的電流有效值為。

A、IOOAB、157AC、IOAD、15.7A

4）單相半波可控整流電路，晶閘管兩端承受的最大電壓為。

A、IhB.2U2C、65D、娓U2

5）單結(jié)晶體管觸發(fā)電路輸出的觸發(fā)信號是_______。

n

A>卜lB、/Z\Xc、Ebl

4.問答題

1）單結(jié)晶體管的特性曲線可以分為哪幾段？如果用一個二極管和兩個電阻接成如下方

式，請按對單結(jié)晶體管特性曲線進行研究的相同做法，設(shè)計試驗電路，并作出它的Ie-Ue

特性曲線。

2）由下面單結(jié)晶體管的觸發(fā)電路圖畫出各點波形。

3）晶閘管觸發(fā)的觸發(fā)脈沖要滿足哪幾項基本要求?

4）單相半波可控整流電路，如（1）晶閘管內(nèi)部短路,

（2）晶閘管內(nèi)部開路，在下面的坐標中畫出其直流輸出電

壓Ud和晶閘管兩端電壓UT的波形。

UT.

________________________ωt

5）畫出單結(jié)晶體管自激晶閘管內(nèi)部開路震蕩電路的電路圖，并畫出

電容兩端電壓與輸出電壓波形。

5.計算題

D畫出下圖所示整流電路在控制角0=30°時的波形圖，并說出該電路的移相范圍是

多大？如果該電路的相電壓為220V,則輸出最大直流電壓和最小直流電壓分別為多少。

▲

2）單相半波可控整流電路，大電感負載接續(xù)流二極管，已知U2=220V,R=1OΩ,要

求輸出整流電壓平均值為0?30V連續(xù)可調(diào)，試求控制角的范圍，選擇晶閘管額定電壓和額

定電流。

六、自我檢測題答案

1.填空題

1）要有足夠的驅(qū)動功率、觸發(fā)脈沖前沿要陡幅值要高、觸發(fā)脈沖要與晶閘管陽極電壓

同步。

2）尖脈沖、小

3）陽極A、陰極K、門極G；

陽極AN/門極G

/陰極K

4）陽極和陰極加正向電壓，門極接正向電壓形成了足夠門極電流時晶閘管導(dǎo)通；當晶

閘管陽極電流小于維持電流IH時，導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。

5）控制角、ɑ.

6）普通晶閘管、800V,IOOA

7）正向，正向門極，門極觸發(fā)

8)1.57；157；1.5—2

9)溫40度以下；陽極

2.判斷題

1)×2)×3)√4)×

3.選擇題

DA2)D3)B4)C

4.問答題

1）單結(jié)晶體管特

性曲線可分為：截止區(qū)、

負阻區(qū)、飽和導(dǎo)通區(qū)。

2)

uφ-'

3）A:觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的功率。

B：觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖前沿盡可能陡，使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽極電

流能迅速上升超過掣住電流而維持導(dǎo)通。

C：觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。

晶閘管內(nèi)部短路

5)

5.計算題

uD當觸發(fā)角α為O度時輸出電壓平均值最大。

Vλ

jj√2;72f√3+2

W

UdmaxC

πV2）

MjLlRd當觸發(fā)角ɑ=150°時輸出電壓平均值最小。

2）控制角范圍是113°?180θo額定電壓622V（2

倍裕量）、額定電流L23A（1.5倍裕量）。

模塊二直流調(diào)速裝置安裝與調(diào)試

例2—1填空

(1)單相橋式可控整流電路，電阻性負載情況下晶閘管可控移相范圍是處儂上。

(2)有源逆變失敗的原因主要有觸發(fā)電路工作不可靠、晶閘管失去正常導(dǎo)通和阻斷能力、

交流電源缺相或突然消失、換相的裕量角不足等等。

(3)單相半控橋整流電路的兩只晶閘管的觸發(fā)脈沖依次應(yīng)相差_^_度。

(4)單相半波可控整流電阻性負載電路中，控制角α的最大移相范圍是0°~180。。

例2—2單相橋式全控整流電路帶大電感負載時，它與單相橋式半控整流電路中的續(xù)

流二極管的作用是否相同？為什么？

解：作用不同。全控整流電路電感性負載時，其輸出電壓波形出現(xiàn)負值，使輸出電壓平

均值降低，因此，負載兩端接上續(xù)流二極管后，輸出電壓波形中不再有負值，可以提高輸出

平均電壓，以滿足負載的需要。

半控橋電路電感性負載時，由于本身的自然續(xù)流作用，即使不接續(xù)流二極管，其輸出電

壓波形也不會出現(xiàn)負值。但是一旦觸發(fā)脈沖丟失，會使晶閘管失控。因此仍要再負載兩端街

上續(xù)流二極管，防止失控。

例2—3單相橋式全控整流電路，大電感負載，交流側(cè)電流有效值為220V,負載電阻

Rd為4Q,計算當α=60°時，直流輸出電壓平均值Ud、輸出電流的平均值4；若在負載

兩端并接續(xù)流二極管，其Ud、Ai又是多少？此時流過晶閘管和續(xù)流二極管的電流平均值和

有效值又是多少？畫出上述兩種情形下的電壓電流波形。

解：不接續(xù)流二極管時，由于是大電感負載，故

oZ

Ud=0.9(∕2COSa=0.9×220×cos60=99J

Id=S=%=24.8/

Rd4

接續(xù)流二極管時

1+csα

Ud=0.9U2°=0.9×220X=148"

,z222

Id=S=1^4=37.14

Rd4

_2a

dVD~τλπ

I60°

-IT-X37.1=21.44

VDπd180°

不接續(xù)流二極管時波形如圖2—1(a)所示；接續(xù)流二極管時波形如圖2—1(b)所示。

xT3>zT4

∕T4

/?

a)

圖2—1例2—4波形圖

例2—4單相橋半控整流電路，對直流電動機供電，加有電感量足夠大的平波電抗器和

續(xù)流二極管，變壓器二次側(cè)電壓220V,若控制角α=60°,且此時負載電流與=30',計

算晶閘管、整流二極管和續(xù)流二極管的電流平均值及有效值，以及變壓器的二次側(cè)電流右、

容量So

解：由于平波電抗器的電感量足夠大，所以可視為大電感負載，整流輸出電流的波形為

以水平直線。

當α=60。時，晶閘管的平均電流為

,π-a180°-60°1八,

IT=-------IτA=--------------×30=10/

dfiτ2πd360°

整流二極管的電流平均值與晶閘管的電流平均值相等

IdD=IdT=

晶閘管電流有效值為

整流二極管和晶閘管的電流有效值為

DT17.34

續(xù)流二極管的電流平均值為

電源容量為

S=I2U2=24.5X220=5390用

例2—6圖2—2(a)為具有中點二極管的單相半控橋式整流電路。

(1)繪出a=45。時輸出電壓波形；

(2)推導(dǎo)出輸出電壓Ud的計算公式；

(3)求出的Ud最大值和最小值。

圖2—2例2—6圖

解：(1)設(shè)在。?α期間，VTl、VT2未觸發(fā)導(dǎo)通，電路在正半周，VD3和VD2導(dǎo)通;

輸出電壓%=%；

在α?”期間，由于VTl因觸發(fā)而導(dǎo)通，VD3承受反壓而關(guān)斷，VD2繼續(xù)導(dǎo)通，則輸

出電壓%=2“2。

在貝?jt+α期間，VTl承受反壓而關(guān)斷，VD3和VDI導(dǎo)通，輸出電壓％=一"2；

在“+1~211期間，VT2因觸發(fā)而導(dǎo)通，VDl繼續(xù)導(dǎo)通，VD3因反壓而截止，則輸

出電壓=-2的。輸出電壓波形如圖2—2(b)所示。

?aπ+a

cosa

Ud=—[fV2t∕2sinωtd(ωt)÷f2V2t∕2sinωtd(ωt)]=—1∕2(^+)

/J-J―TT

⑺Oa

(3)當α=0。時，Ud=UdraaX=吏U2

π

當Q=Jl時，Ulci=UlU,

dmaxπ2

例2—7圖2—3(a)所示，晶閘管的ɑ為60°,試畫出晶閘管承受的電壓波形，整

流管和續(xù)流二極管每周期各導(dǎo)電多少度？并計算晶閘管、整流二極管以及續(xù)流二極管的電流

平均值和有效值。己知電源電壓是220V,負載是電感性負載，電阻為5Q。

(a)(b)

圖2—3例2—7圖

解當α=60°時

A

晶閘管導(dǎo)通角^τ=2(π-a)=—π

e

整流二極管的導(dǎo)通危σQvτ)]=τr-a=—2π

O

2

續(xù)流二極管的導(dǎo)通角<?vD=2a=—π

?

Ud=0.95%Osa=]。8.5y

∕d=*=^fr^A=29?7A

κ?

1τ=^∕^∕<i=24?3A

Ir

/T(AV)4]57-??,5A

IVDI=J韁1∕d=17?IA

∕vDl(ΛV)≥,]θ?9A

∕VD=Λ/Ig=I7.IA

IVD(ΛV>≥τ??=10.9A

例2—8直流電動機負載單相全控橋整流電路中，串接平波電抗器的意義是什么？

解：由單相全控橋整流電路輸出的電壓波形是脈動的缺角正弦波，當α增大時，輸出

電壓、電流脈沖加劇，電流的交流分量增大。對直流電動機來說，過大的交流分量將導(dǎo)致電

動機的換向惡化、鐵損增加，使電動機過熱。又因為電流使脈動的

例2—9在單相橋式全控整流電路中，若U2=220V,E=IOOV,R=2Ω,當B=30°

時，能否實現(xiàn)有源逆變？為什么？畫出這時的電壓電流波形。

解Ud=-0.9（72COSβ=-0.9×220×cos30°=-171AV

E=IOOV,所以無法實現(xiàn)有源逆變。波形如圖2—4所示。

圖2—4例2—9波形圖

例2—10單相全控橋式整流電路，當a>90°時，若直流側(cè)直流電動機取走，而代之

以一個電阻，晶閘管的導(dǎo)通角還能達到180。嗎？晶閘管的輸出電壓平均值還能出現(xiàn)負值

嗎？

解：不能。因為實現(xiàn)有源逆變不可缺少的條件時必須具有對晶閘管時正向的直流電源，

當用電阻取代電動機后，在α=90°時，輸出電壓接近零，而α>90°時，輸出電壓平均

值保持零，電流出現(xiàn)斷續(xù)，不可能使電壓平均值出現(xiàn)負值。

例2—11導(dǎo)致逆變失敗的原因是什么？最小逆變角一般取為多少？

解：導(dǎo)致逆變失敗的原因主要有：

（1）觸發(fā)電路工作不可靠。例如脈沖丟失、脈沖延遲等。

（2）晶閘管本身性能不好。應(yīng)該導(dǎo)通時導(dǎo)通不了、應(yīng)該阻斷時無阻斷能力。

（3）交流電源故障。例如突然停電、缺相、電壓過低。

（4）換相裕量角過小。

最小逆變角Pmin=30°=35。

例2—12可關(guān)斷晶閘管GTO有哪些主要參數(shù)？其中哪些參數(shù)與普通晶閘管相同？哪些

不同？

解：可關(guān)斷晶閘管GTo的主要參數(shù)有：斷態(tài)重復(fù)峰值電壓、斷態(tài)不娼婦峰值電壓、反

向重復(fù)峰值電壓和反向不重復(fù)峰值電壓、開通時間、關(guān)斷時間等，這些參數(shù)定義與普通晶閘

管相同。

與普通晶閘管不同的是:

（1）最大可關(guān)斷陽極電流/ATO。也是標稱GTo額定電流的參數(shù)。與普通晶閘管的額定

電流不同。

（2）電流關(guān)斷增益夕必。定義為A

IGM

（3）維持電流與擎住電流。GTo的維持電流和擎住電流的含義和普通晶閘管的含義基

本相同。但是，由于GTO的多元集成結(jié)構(gòu)，使得每個GTO遠的維持電流和擎住電流不可

能完全相同。因此把陽極電流減小到開始出現(xiàn)某些GTO元不能再維持導(dǎo)通時的值稱為整個

GTO的維持電流；而規(guī)定所有GTO元都達到其擎住電流的陽極電流為GTO的擎住電流。

例2—13哪些因素影響GTO的導(dǎo)通和關(guān)斷？

解：影響GTe）導(dǎo)通的主要因素有：陽極電壓、陽極電流、溫度和開通控制信號的波形。

影響GTO關(guān)斷的主要因素有：被關(guān)斷的陽極電流、負載性質(zhì)、溫度、工作頻率、緩沖

電路和關(guān)斷控制信號波形等。

五、自我檢測題

1.填空題

1）一個單相全控橋式整流電路，交流電壓有效值為220V,流過晶閘管的大電流有效值

為15A,則這個電路中晶閘管的額定電壓可選為；晶閘管的額定電流可選

為。

2）可關(guān)斷晶閘管的圖形符號是.

3）單相橋式可控整流電路中，晶閘管承受的最大反向電壓為。

4）有源逆變指的是把能量轉(zhuǎn)變成能量后送給裝置。

5）造成逆變失敗的原因有、、

、等幾種。

2.判斷題

1）在單相橋式半控整流帶大電感負載不加續(xù)流二極管電路中，電路出故障時會出現(xiàn)失

控現(xiàn)象。（）

2）逆變角太大會造成逆變失敗。（）

3）有源逆變指的是把直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能送給負載。（）

4）在單相全控橋整流電路中，晶閘管的額定電壓應(yīng)取U2。（）

5）逆變失敗，是因主電路元件出現(xiàn)損壞，觸發(fā)脈沖丟失，電源缺相，或是逆變角太小造成

的。（）

6）觸發(fā)普通晶閘管的觸發(fā)脈沖，也能觸發(fā)可關(guān)斷晶閘管。（）

7）有源逆變裝置是把逆變后的交流能量送回電網(wǎng)。（）

8）在單相橋式半控整流電路中，帶大電感負載，不帶續(xù)流二極管時，輸出電壓波形中

沒有負面積。()

3.選擇題

1）單相半控橋整流電路的兩只晶閘管的觸發(fā)脈沖依次應(yīng)相差_________度。

A、180°,B、60o,c、360o,D、120°

2）單相橋式全控整流電阻性負載電路中，控制角α的最大移相范圍是（）

A、90oB、120oC、150oD、180°

3）單相橋式全控整流電感性負載電路中，控制角a的最大移相范圍是（）

A、90oB、120oC、150oD、180°

4）變流器工作在逆變狀態(tài)時，控制角a必須在度。

A、0°-90°；B、300-120o；C,60o-150o；D、90°-150°

5）單相全控橋式整流電路帶電阻負載，當觸發(fā)角a=0。時，輸出的負載電壓平均值

為。

A、0.45U2;B、0.9U2;

C、1.17U2;I）、2.34U2;

4.問答題

D實現(xiàn)有源逆變必須滿足哪兩個必不可少的條件？

2）什么是逆變失敗？逆變失敗后有什么后果？形成的原因是什么？

3）說明可關(guān)斷晶閘管GTo的開通和關(guān)斷原理。與普通晶閘管相比較有何不同？

4）單相半控橋能否實現(xiàn)有源逆變？為什么？

5.畫圖題

1）單相橋式半控整流電路，電阻性負載。當控制角a=90°時，畫出：負載電壓Ud、晶

閘管VTl電壓UVTI、整流二極管VD2電壓UVD2,在一周期內(nèi)的電壓波形圖。

2）設(shè)單相橋式整流電路有源逆變電路的逆變角為夕=60。，試畫出輸出電壓盯的波形

圖。

6.計算題

1）單相半控橋電路，對恒溫電爐供電。己知電爐的電阻為34Q,直接由220V交流電

網(wǎng)輸入，試選擇晶閘管的型號，并計算電爐的功率。

2）在單相橋式全控整流電路中，U2=220V,E=120V,R=IΩ,當B=60°時，能否

實現(xiàn)有源逆變？為什么？求這時電動機的制動電流多大？畫出這時的電壓電流波形。

3）某一電阻負載，要求0?IOOV連續(xù)可調(diào)，30V以上時要求負載電流能達到20A,采

用單相橋式半控整流電路，如果由220V交流電直接供電，試計算晶閘管導(dǎo)通角、電流平均

值和有效值，交流側(cè)電流有效值和對電源容量的要求。并選擇晶閘管型號。

六、自我檢測題答案

1.填空題

D（1.5-2倍m220%、（32倍）懸"

2)

3)JGT0

4)直流，交流，電網(wǎng)的

5)逆變橋晶閘管或元件損壞，供電電源缺相，逆變角太小，觸發(fā)脈沖丟失或未按時到

達

2.判斷題

1)√2)√3)×4)×5)√6)×7)√8)√

3.選擇題

1)A2)D3)A4)D5)B

4.問答題

1)直流側(cè)必需外接與直流電流Id同方向的直流電源E,其數(shù)值要稍大于逆變器輸出平

均電壓Ud,才能提供逆變能量。

逆變器必需工作在β<90°(ɑ>90°)區(qū)域，使Ud<0,才能把直流功率逆變?yōu)榻涣鞴β?/p>

返送電網(wǎng)。

2)逆變失敗指的是：逆變過程中因某種原因使換流失敗，該關(guān)斷的器件末關(guān)斷，該導(dǎo)

通的器件末導(dǎo)通。從而使逆變橋進入整流狀態(tài)，造成兩電源順向聯(lián)接，形成短路。逆變失敗

后果是嚴重的，會在逆變橋與逆變電源之間產(chǎn)生強大的環(huán)流，損壞開關(guān)器件。產(chǎn)生逆變失敗

的原因：一是逆變角太?。欢浅霈F(xiàn)觸發(fā)脈沖丟失；三是主電路器件損壞；四是電源缺相等。

3)見教材

4)不能

5.畫圖題

1)TW

2)見教材

6.計算題

1)KP5-7P=1.42Kw

2)可以實現(xiàn)，21A

o

3)α=116,I2=38Λ,S=4500W,KP50-4

模塊三電風扇無級調(diào)速器電路的制作與調(diào)試習(xí)題答案

例3—1在交流調(diào)壓電路或交流開關(guān)中，使用雙向晶閘管有什么好處？

解：雙向晶閘管不論是從結(jié)構(gòu)上，還是從特性上，都可以把它看作是一對反并聯(lián)晶閘管

集成元件。它只有一個門極，可用交流或直流脈沖觸發(fā)，使之能正、反向?qū)?。在交流調(diào)壓

電路或交流開關(guān)中使用雙向晶閘管可以簡化電路、減小裝置體積和質(zhì)量、節(jié)省投資、方便維

護。

例3—2雙向晶閘管額定電流的定義和普通晶閘管額定電流的定義有何不同？額定電

流為IOOA的兩只普通晶閘管反并聯(lián)可以用額定電流為多少的雙向晶閘管代替？

解:雙向晶閘管的額定電流用有效值表示,而普通晶閘管的額定電流是用平均值表示的。

額定電流IOOA的普通晶閘管，其通過電流的峰值為IOOAX"=314A,則雙向晶閘管的額定

電流為314/血=222A。

例3-3—臺220V∕IOkW的電爐，采用單相交流調(diào)壓電路，現(xiàn)使其工作在功率為5kW

的電路中，試求電路的控制角a、工作電流以及電源側(cè)功率因數(shù)。

解：電爐是電阻性負載。220V、IOkW的電爐其電流有效值應(yīng)為220

,45.5C,,

要求輸出功率減半，即/2值減小1/2,故工作電流應(yīng)為/=西=32.1N

輸出功率減半，即0?值減小1/2,則a=90°

功率因數(shù)cosΦ=00.707

例3—4圖3—1單相交流調(diào)壓電路，5=220V,L=5.516mH,R=IΩ,試求:

1）控制角a的移相范圍。

2）負載電流最大有效值。

3）最大輸出功率和功率因數(shù)。

圖3—1例3—4圖

解：1）單相交流調(diào)壓電感性負載時，控制角a的移相范圍是

ωL2π×50×5.516

φ=arctan——=arctan--------------------二60。

R1

所以控制角Q的移相范圍是60°?幾°

2）因α=9時，電流為連續(xù)狀態(tài)，此時負載電流最大。

「生22?？?UO/

Z√1+(1.732)2

3）最大功率

P=U21CoS（P=UJCOSa=（220xl10XCOS60°）%=12.IkW

cosφ=cosa=cos60o=0.5

例3-5采用雙向晶閘管組成的單相調(diào)功電路采用過零觸發(fā)，S=220V,負載電阻R=I

Q,在控制的設(shè)定周期TC內(nèi)，使晶閘管導(dǎo)通0.3s,斷開0.2s。試計算：

1）輸出電壓的有效值。

2）負載上所得得平均功率與假定晶閘管一直導(dǎo)通時輸出得功率。

3）選擇雙向晶閘管得型號。

IJ22202

解：負載在全導(dǎo)通時，送出的功率為P=~='-=48.4kW

R1

負載在導(dǎo)通0.3s斷開0.2s過零觸發(fā)下，負載上的電壓有效值

U=U,、國=220」=1701

2VTV0.3+0.2

P=48.4X———=29kW

負載上的功率0.3+0.2

五、自我檢測題

1.填空題

1）型號為KSlOo-8的元件表示晶閘管、它的額定電壓為伏、額定

有效電流為安。

2）雙向晶閘管的觸發(fā)方式有：

1+觸發(fā)：第一陽極門接電壓，第二陽極T2接電壓；門極G

接電壓，T2接電壓。

I-觸發(fā)：第一陽極Tl接電壓，第二陽極T2接電壓；門極G接

電壓，T2接電壓。

IΠ