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1、电力电子技术答案第五版全电子电力课后习题答案第一章电力电子器件1.1使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉 冲）o或者Uak 0且UQO1.2维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持 电流。1.3图1一43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为(4 Imsin(dX) = + 0.2717 ImI沪 2”. 2” 2(y-J,T(ImsinG7T)2f/(vvr) = + 0.4767ImIl二 4丄 Li m

2、s in zutd(wt) = - +1) = 0.54341mb)龙 2 20.6741 ImL 二 J+gdmsin 叭咕 M)=学 + c)f2 Im = Im 1沪 X J。 41.4上题中如果不考虑安全裕量，问100A的晶阐管能送出的平均电流J、Iq k各为多 少?这时，相应的电流最大值J、J、J各为多少？解：额定电流ITay）=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知1.5. GT0和普通晶闸管同为PNPN结构,为什么GT0能够自关断,而普通晶闸管不能?答：GTO和普通晶阐管同为PNPN结构,III P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2,分 别

3、具有共基极电流增益&1和Q2,由普通晶阐管的分析可得，al+ 02 = 1是器件临界导通的条 件。M + a2l两个等效晶体管过饱和而导通；力+ &2/2u2=100 72=141. 4 (V)流过每个晶闸管的电流有效值为：Iv7=Id/ 近=6. 36 (A)故晶闸管的额定电压为：Ux=(23) X141. 4=283424 (V)晶闸管的额定电流为：Ix=(l. 52) X6. 36/1. 57=68(A)晶闸管额定电压和电流的具体敢值可按晶闸管产品系列参数选取。2. 6.晶闸管串联的单相半控桥(桥中VT1、VT2为晶闸管)，电路如图2所示，U2=100V电 阻电感负载,，R=20, L值

4、很大，当=60时求流过器件电流的有效值，并作出8、匚、I”、Id 的波形。解：8、Id、Im Id的波形如下图：负载电流的平均值为IHVR二67. 52/2=33. 75(A) 流过晶闸管VT1、VT2的电流有效值为流过二极管VD3、VD4的电流有效值为白d (、1沪、3 =27. 56 (A)2. 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Ud的波形。解：假设&二0。，当负载为电阻时，Ud的波形如下:2. 8三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段的 电动势相同，其分段布置及其矢量如图所示，此时线圈的绕组增加了一

5、些，铜的用料约增加 10%,问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？A B图变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图答：变压器铁心不会被直流磁化。原因如下：变压器二次绕组在一个周期内，当弘6对应的晶闸管导通时，&的电流向下流，5的电流 向上流；当6b：对应的晶闸管导通时，6的电流向下流，b?的电流向上流；当bi比对应的晶闸 管导通时，b：的电流向下流，比的电流向上流；就变压器的一次绕组而言，每一周期中有两段 时间（各为12CT）有电流流过，流过的电流大小相等而方向相反，故一周期内流过的电流平均值 为零，所以变压器铁心不会被直流磁化。2. 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

6、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。2. 10.有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们 的触发角都是& ,那么共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如都是a 相，在相位上差多少度？答：相差1妙。2.11.三相半波可控整流电路，U2=100V,带电阻电感负载，R=50O, L值极大，当仪= 60。时，要求：1画出几、Id和Ln的波形;2计算 Ud、Id IdT和 Ivro解：Ud、Id和Im的波形如下图:2L_4- -a

7、 b crXYYX.0XTXKfX取/ V / / K/az人八入八11 .O1 !1 rcutUd、Id、Ln和*分别如下Ud二 1. 17U2cos=1. 17 X 100 X cos 60 =58. 5 (V)Id=lVR二58. 5/5=11. 7(A)IdId/3=U. 7/3=3. 9(A)Iv7=Id/ 二6 755 (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

8、短路，使得VT3、VT5也可能分别被击穿。2.13.三相桥式全控整流电路，U2 =100V,带电阻电感负载R=50O, L值极大，当&=60。 时，要求：1画出Ud、Id和Ivn的波形2计算6、匚、瑞和Ivr解：Ud、Id和Im的波形如下：Ud、Id、Ln和G分别如下Ud二2. 34U2cos a 二2. 34 X 100 X cos 60=H7(v) 匚二Ud/R二 117/5二23. 4 (A)Idvt =Id/3=23.4/3=7.8(A)Ivr二Id/ 4 =23. 4/ 的二 13. 51 (A)2.14.单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1O, L=oo, E=40V, U2=10

9、0V, Ls=0. 5Mh,当 & =60。时，求g L与了的数值，并画出整流电压6的波形。解：考虑4时，有Ud=0. 9U：cos - A ud Am 二 2XBld/兀 Id=(Ud-E)/R由方程组得UA =(?x 0.9t/2 cos a + 2XHE)/(7rR + 2Xa) = 44.55(V)AUd = 0.455 (V)匚二4. 55 (A)又cosa_cos(a + y) = 411 dXB/U2cos (60 +/) = 0.4798换相重叠角 7 = 61.33-60 =1.33-整流电压Ud的波形2. 15.三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U2=100V, R=

10、1Q, LB=lmH,求当 &=30。时、E=50V时6、J卩的值并作出6与Im和Im的波形。解：考虑LB时，有：6二 1. 17U2cos - A udA u 要求晶闸管的控制角 2使匚为负值。2. 23.什么是逆变失败？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圧和直流电动势变为顺向串联，山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。防止逆变夫败的方法有：采用精确可幕的触发电路，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0等。2.24.单相桥式全控整流电路、三相桥式全控

11、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018厅， 当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是（T90。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012厅，当负 载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是090。2.25.三相全控桥，电动机负载，要求可逆运行，整流变压器的接法是D/Y-5,采用NPN 锯齿波触发器，并附有滞后30。的R-C滤波器，决定晶闸管的同步电压和同步变压器的联结 形式。答：（1）考虑踞齿波底宽240 ；（2） 信号Usr与对应晶闸管阳极电压UA同相

12、，同步信号Q超前对应晶闸管阳极电压U 30（3） 共阴极组：Y/Y-4、共阳极组：Y/Y-10第3章直流斩波电路1.简述图3-la所示的降压斩波电路工作原理。答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V导通一段时间匚。，由电源E向L、R、M供电，在此期间，Uo二E。然后使V关断一段时间切，此时电感L通过二极管VD向R和M供电，U。二0。一个周期内的平均电压EJ二输出电压小于电源电压，起到降压的作用。2.在图3-la所示的降压斩波电路中，已知E=200V, R=10 Q , L值微大，E=30V, T=50 P s, ton=20 u s,计算输出电压平均值U。，输出电流平均值I。解：由于L值

13、极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为输出电流平均值为3.在图3-1 a所示的降压斩波电路中，E=100V, L=lmH, R=05Q, =10V,采用脉宽调制控制方式，T=20us,当r-=5us时，计算输出电压平均值输出电流平均值人，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。当f-=3us时，重新进行上述计 算。解：山题目已知条件可得：LT =R当4=5“$时，有p = = 0.01Tap竺=0.0025T由于严一1宀1().0025 =-1 249 朴所以输出电流连续。4.简述图3-2a所示升压斩波电路的基本工作原理。答：假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通态时，电源E向电感L充 电，充电电流基本恒定为人，同时电容C上的电压向负载R供电，因C