电力电子课后习题解答重庆理工大学.docx
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电力电子课后习题解答重庆理工大学
2、使晶闸管导通的条件是什么?
答：
使晶闸管导通的条件是：
晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）
或：
uAK>0且uGK>0。
/|彳*¥打对】仙）咕（血）二却H+2jT04767/t"
b）
c）
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=—L/sin（ojf）=—（I}0,5434Zm
JTJ了312
IJ72
2丄鬥M（⑹）=2几
2皿*04
3•单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2Q,L值极大，当：
匸30°时,要求：
①作出Ud、id、和i2的波形；
2求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值12；
3考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解:
①论、4和D的波形如下图:
2输出平均电压电流&变压器二次电流有效值沧分别为
t/d=0.9C/2cosa=0.9X100Xcos303=77.97（V）
/d=f/d/7?
^77,97/2=38.99（A）
k=h=3&99（A）
3晶闸管承受的最大反向电压为：
41（72-100V2=141.斗（V）
考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：
t/N=（2-3）X1414=283-424（V）
具体数值可按晶闸管产晶系列参数选取“
流过晶闸管的电流有效值为：
人t=Ai/41=27.57（A）
晶闸管的额定电流为：
ZN=（L5-2>X27.57/L57=26-35（A）具体数值可按晶闸管产晶系列参数选取。
U2=100V,
ud、id、
6晶闸管串联的单相半控桥（桥中VT1、VT2为晶闸管），电路如图3-12所示，电阻电感负载，R=2Q,L值很大，当a=60时求流过器件电流的有效值，并作出iVT、iD的波形。
解：
ud、id、iVT、iD的波形如下图：
（f）r
vn°
i
J—t:
1十
o
1'1
1*
O
7T+（Y
VD2
（Ot
负载电压的平均值対：
sin伽（谕）=0.9口1+3'（厲门）=675（V）
^3_2
负载电流的平均值为：
7d=0d/^=67.52/2=33.75（A）流过晶闸管VT「VC的电流仃效值为’
_[T_
Jvt=｛彳心=19,49（A）
流过二极管VD計VD-的电流有效值为：
Ud的
7.在三相半波整流电路中，如果a相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压波形。
解：
假设：
=0°,当负载为电阻时，ud的波形如下：
当负载为电感时,吟的波形如下:
L叫叫叫
OG
O
叫」
DC
1,
X>
XXX叫气
\/\/\/
or.
O
Lx）
XXK
9、三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点
吗？
如果不是，它们在相位上差多少度？
答：
三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相之间换相的的自然换相点不
是同一点。
它们在相位上相差180
11.三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5Q,L值极大，当：
=60°时，要求:
①画出Ud、id和iVT1的波形；
②计算Ud、Id、IdT和IVT
解;①畑九和fvri的波形如下图;
②厶Arr和Arr分别如卜
C/d=L17C/,cosot=1.17X100Xcos60°=58.5（V）
佥二S/R二5/5/5=11.7（A）
/dVT=/j/3=11.7/3=3.9（A）
/vi^/d/V3=6*755（A）
12、在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压ud波形如何?
如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响？
答：
假设VT1不能导通，整流电压ud波形如下：
假设VT1被击穿而短路，则当晶闸管VT3或VT5导通时，将发生电源相间短路，使得VT3、VT5也可能分别被击穿。
13.三相桥式全控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5Q,L值极大，当：
=60°时，要求:
1画出Ud、id和iVT1的波形；
2计算Ud、Id、IdT和IvT。
解：
①如、fd和fvTl的波形如下;
②％氐心和心分别如下
5=2.345®昭=2.34XW0Xcos60°=117（V）
Id=Ud/R=\\7/5=23A（A）
W=/d/3=23.4/3=7*8（A）
Jyr—/j/--23.4/^J~3―13,51（A）
23.带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同？
答：
带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以下异同点：
1三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者需要用平衡电抗器；
2当变压器二次电压有效值U2相等时，双反星形电路的整流电压平均值Ud是三相桥式电路的1/2,而整流电流平均值Id是三相桥式电路的2倍。
3在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电压Ud和整流电流id的波形形状一
样。
24•整流电路多重化的主要目的是什么？
答：
整流电路多重化的目的主要包括两个方面，一是可以使装置总体的功率容量大，二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。
26.使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？
答：
条件有二：
1直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；
2要求晶闸管的控制角a>n/2，使Ud为负值。
29.什么是逆变失败？
如何防止逆变失败？
答：
逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。
防止逆变失败的方法有：
采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角B等。
30•单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？
答：
单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0~180，
当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0~90。
三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0~120，
当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0~90。
1.无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？
答：
两种电路的不同主要是：
有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。
而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。
2.换流方式各有那几种？
各有什么特点?
答：
换流方式有4种：
器件换流：
利用全控器件的自关断能力进行换流。
全控型器件采用此换流方式。
电网换流：
由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。
负载换流：
由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换
流。
强迫换流：
设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。
通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。
晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式
3•什么是电压型逆变电路？
什么是电流型逆变电路？
二者各有什么特点。
答：
按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路的主要特点是：
1直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。
直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。
2由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。
3当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
电流型逆变电路的主要特点是：
1直流侧串联有大电感，相当于电流源。
直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。
2电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。
3当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。
因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。
5.三相桥式电压型逆变电路，180°导电方式，Ud=100V。
试求输出相电压的基波幅
值UuN1m和有效值UUN1、输出线电压的基波幅值UuV1m和有效值UuV1、输出线电压中5次谐波的有效值UuV5解：
输出相电压的基波幅值为
匚缶血二垒=06374=63.7（V）
71
输出相电压基波冇效值为：
=l3^=o.45f/d=45（V）
J?
输出线电压荃波的冇效值为
输出线电压中杠次谐波“卧浮的表达式为：
2皿-.*
hOT5=sin5（ot
5ji
8•逆变电路多重化的目的是什么？
如何实现？
串联多重和并联多重逆变电路各用于什么场合？
答：
逆变电路多重化的目的之一是使总体上装置的功率等级提高，二是可以改善输出电压的波形。
因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波，还是电流型逆变电路输出的矩形电流波，都含有较多谐波，对负载有不利影响，采用多重逆变电路，可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。
逆变电路多重化就是把若干个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来，使它们所含的某些主要谐波分
量相互抵消，就可以得到较为接近正弦波的波形。
组合方式有串联多重和并联多重两种方式。
串联多重是把几个逆变电路的输出串联起来，并联多重是把几个逆变电路的输出并联起来。
串联多重逆变电路多用于电压型逆变电路的多重化。
并联多重逆变电路多用于电流型逆变电路得多重化。
第3章
2.在图5-1a所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Q,L值极大，Em=30V，
T=50卩s,ton=20卩s,计算输出电压平均值Uo,输出电流平均值Io。
解：
由于£值极大，故负载屯流连续，于是输出电，压平均值为
1）11
心厂20x200£/□=—£==80（V}
T50
输出屯流平均值为
3.在图5-1a所示的降压斩波电路中，E=100V，L=1mH，R=0.5Q，EM=10V，采用
脉宽调制控制方式，T=20卩s，当ton=5卩s时，计算输出电压平均值Uo,输出电流平均值
Io,计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。
解：
由题目已知条件可得:
旦=--=0,1
E100
L01）01
—==0.002
R0,5
T
f）=—=om
T
1^=0.0025
T
R0.5
输出电流的最大和最小值瞬时值分别为
5•在图5-2a所示的升压斩波电路中，已知E=50V,L值和C值极大，R=20Q,采用脉宽调制控制方式,当T=40卩s,ton=25卩s时，计算输出电压平均值Uo,输出电流平均值Io。
解；输岀电压平均值为：
T40
S=——E二x50=133・3（¥）
心40-25
输出电流平
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