电力电子技术作业解答.docx

1、电力电子技术作业解答电力电子技术作业解答教材：电力电子技术，常永田卫华主编第一章电力电子器件1-1晶闸管导通的条件是什么？导通后流过晶闸管的电流山哪些因素决定？答：晶闸管的导通条件是：（1）要有适当的正向阳极电压；（2）还有有适当的正向门 极电压。导通后流过晶闸管的电流山阳极所接电源和负载决定。1-2维持晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管山导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是：流过晶闸管的电流大于维持电流。利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到维持电流以下，可使导通的晶闸管关断。1-5某元件测得=840V , 试确定此元件的额定电压是多少，属于哪个电压等级？答：根据将阴和吶中的

2、较小值按白位取整后作为该晶闸管的额定值，确定此元件的额定电压为800V,属于8级。1-11双向晶闸管有哪儿种触发方式？常用的是哪儿种？答：双向晶闸管有I +、I -、III+利II-四种触发方式。常用的是：（I +、I1I-）或（I-、1-13 GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？答：因为GTO与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下儿点不同：（1） GTO在设计时较大，这样晶体管V2控制灵敏,易于GTO关断：（2）GT0导通时的冬+勺更接近于1,普通晶闸管少+冬15,而GTO则为+2105, GTO的饱和程度不 深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了

3、有利条件；（3）多元集成结构使 每个GTO元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得P2极区所谓的横向 电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。第二章电力电子器件的辅助电路2-5说明电力电子器件缓冲电路的作用是什么？比较晶闸管与其它全控型器件缓冲电 路的区别，说明原因。答：缓冲电路的主要作用是：（1）减少开关过程应力，即抑制d/dr, di/df；（2） 改变器件的开关轨迹，使器件工作于安全工作区，避免过电压、过电流损坏:（3） 减少器件的开关损耗。晶闸管为了限制di/dt,往往在主电路中串接进线电感或桥臂电感。对关断过电压 du/dt的抑制，一般在晶闸管的两端并联RC网络。晶闸管

4、一般在较低的开关频率下 工作。因此，与全控型器件相比，其缓冲电路要简单的多。2-6说明常用电力电子器件晶闸管、GTO、GTR、电力MOSFET和IGBT采用哪种过 压保护措施？采用哪种过流保护措施。答：半控型器件晶闸管：过电压保护一般采用阻容吸收电路或具有稳压特性的非线性 电阻器件（如硒堆、压敏电阻）来抑制过电压。过电流保护， 快速熔断器保护，（2）直流快速断路器保护， 进线电抗限制 保护，（4）电子保护。全控型器件：过电压保护，器件开关过程中产生的过电压，一般使用缓冲电路来 抑制，其它方面的过电压保护，一般采用阻容吸收电路或具有稳压特性的非线性电阻 器件（如硒堆、压敏电阻）来抑制过电压。过电

5、流保护，以电子保护为主，电器保护为后备保护。2-9阐述电力电子器件在串联、并联使用中应注意哪些问题？以晶闸管为例，说明这 些问题可能会带来什么损害？为避免这些情况的出现常采用哪些措施。答：电力电子器件串、并联使用时，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，还要采 用一定的均压、均流措施。以晶闸管为例，理想的串联希望各器件承受的电压相等。串联工作时，当晶闸管 在阻断状态，山于各器件特性的分散性，而在电路中却流过相等的漏电流，因此，各 器件所承受的电压是不同的，阻大的器件承受的电压大，阻小的器件承受的电压小， 如不采取措施，可能会使承受电压高的器件先被击穿，而导致其它的串联器件都被击 穿。所以，在串联

6、时，要采用均压描施，晶闸管的均压措施是在器件两端并联电阻和 电阻电容器件。并联时，山于并联的各个晶闸管在导通状态时的伏安特性的差异，但各并联器件 却有相等的电压，因而通过并联器件的电流是不等的，低阻抗的器件，通过的电流会 大些，如不采取措施，可能会使通过电流大的器件先烧毁，而导致其它器件被烧毁。 所以，在并联时，要采用均流措施。晶闸管的均流措施是吊联电阻和串联电感等均流措施。第三章AC-DC变换技术3-2三相桥式不可控整流电路任何瞬间均有两个电力二极管导通，整流电压的瞬时值 与三相交流相电压、线电压瞬时值有什么关系？答：共阴连接的三个二极管中，三相交流相电压瞬时值最正的那一相自然导通，把最 正

7、的相电压接到负载的一端；共阳连接的三个二极管中，三相交流相电压瞬时值最负 的那一相自然导通，把最负的相电压接到负载的另一端。因此，任何时刻负载得到的 整流电压瞬时值是线电压的最大瞬时值。3-4单相桥式相控整流电路，6=100V,电感性负载，其中R=2Q,反电动势负载, 平波电抗器足够大，反电动势E=60V, R=2Q。当af 时，要求：作出“d、id和B的波形；(2)求直流输出电压S、电流人、变压器二次侧电流有效值/2；(3)选择合适的晶闸管。解：电感性负载(1)血、沐和,2的波形如下图:(2)S=0.9 5cosa=0.9X100XcosTr/6 = 77.97 (V)/d=S/R=77.9

8、7/2 = 38.99 (A)h=Id =38.99 (A)(3)t/DRM = t/RRM= (23) Xy/2U1= (23) X 1.414X100=283-424 (V)/vT=/d/ 72 =27.57 (A)/t(av)= (1.5-2) XZvt/ 1.57= (1.5-2) X27.57 / 1.57 = 2635 (A)所以选择晶闸管的型号为：KP3O-3或KP30-4反电动势负载(l)Hd id和12的波形如下图:(2)Ud=0.9 (72 cos a =0.9 X 100 Xcosti/6=77.97(A)Id =(S-E)/R = (77.97 60)/2=9(A)Ii

9、=Id =9(A)(3)Udrm=Urrm= (23) X y/2 U2=(23) X 1.414X 100=283-424 (V)ZvT=/d/ 71=9/ 1.414=6.363 (A)It(av)= (1.5-2) X/VT/ 1.57= (1.5-2) X 6363 / 1.57=6.1- 8.1 (A)所以选择晶闸管的型号为：KP10-3或KP10-43-8三相半波可控整流电路带大电感负载，电感阻值为10Q,变压器二次侧相电压有 效值为220Vo求当a = 45。时，输岀电压及电流的平均值S和/d、流过晶闸管的电流 平均值/刖和有效值衍，并画岀输岀电压“、电流k的波形。如果在负载两端

10、并接了 续流二极管，再求上述数值及波形。解：(1)不接续流二极管时Ud = 1.17f/2 cosa = 1.17 x 220 xcos45 = 181.98V1818 =182A瓦ioA. =1/. =1x18.2 = 6刃3 3It = (Jd =石 x 18.2 = 10.5A输出电压Hd、电流id的波形0 of(2)接续流二极管时Ud =0.675t/2 l + cos(- + a) = 0.675 x 220 x 1 + cos(30 + 45) = 186.9V型丿=18.1A10输岀电压“d、电流id的波形铁 rxrxnxDcz61310三相桥式全控整流电路带大电感性负载，i/.

11、=100V, R尸10G,求a = 45。时,输出电压电流Us 以及变压器二次侧电流有效值流过晶闸管的电流有效值人处解：Ud = 2.345cosa= 2.34XiOOXcos45 = 165.4 (V)/d = t/d/?= 165.4/ 10=16.5 (A)I2= 72/3Zd= 7/3 x 16.5 = 13.5 (A)ZvT=/d / a/3 = 16.5 / /3 =9.52 (A)3-11三相半波可控整流电路带反电动势负载，为保证电流连续串接了电感量足够大的 电抗器，U2 = 00V , Rd=g, L, = mH , E = 5OV,求a = 30时的输出电压 S、 电流乙以及

12、换相重叠角了。解：Lr = mH , XT = aLr = 2/Lz = 2 x 3.14 x 50 x 1 x 10? = 0.314Q t 考虑厶t 时，有:匕=l17tAcosa 虫人 2/rj _5-E代入已知条件得:3x0 314t/ =1.17xl00xcos30-一-一I d 2x3.14 ! 5()打L解方程组得:2X I又: cost? 一 cos (a + /)=&即得出.j = 41.28。30 = 11.28。312三相桥式相控整流电路，反电动势负载，E=200V, 平波电抗器厶值足够大，S=220V(1)b=0, a=;r/3,画出 “d、i/vtk ,d 波形，计算

13、 S 和/d 的值；(2)LB=lmH, a=7r/3,计算 Id、丫的值;解：(1)当厶B = 0时：S = 2.345cosa = 2.34X220Xcosti/3 = 257.4 (V)Id= (Ud-E) / R= (257.4-200) / 1=57.4 (A)Md MVTl、id的波形如下:(2) Lr = mH , Xy. =eyLz. =2L; =2x3.14x50xlxl03=0.314Q,考虑 S时，W：3 vS=234Acosa 厶I _5-e代入已知条件得:3x0 314S =234x220xcos6(T -一I(l3.14；_匕一200打L解方程组得:2X1又: co

14、sa cos(cr + /) = 即得出2x0 314 x44 2cos(60 +/) = cos60 - = 0.448a/6 x 220.=63.38 _ 60“ =3.38“3-13单相桥式相控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波?其中幅值最大 的是哪一次?变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波?其中主要的是哪儿次？答：单相桥式相控整流电路，其整流输出电压中含有2k (k=. 2、3)次谐波，其中幅值最大的是2次谐波。变压器二次侧电流中含有2W+1 4=1、2、3)次即 奇次谐波，其中主要的有3次、5次谐波。3-14三相桥式相控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波?其中幅值

15、最大 的是哪一次?变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波?其中主要的是哪儿次？答：三相桥式相控整流电路的整流输出电压中含有4=1、2、3)次的谐波,其中幅值最大的是6次谐波。变压器二次侧电流中含有6灶1伙=1、2、3)次的谐 波，其中主要的是5、7次谐波。第四章DC-AC变换技术4-2、换流方式有哪儿种？各有什么特点？答：换流方式有器件换流、电网换流、负载换流和强迫换流四种。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：山电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。 负载换流：山负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超过负载电压时， 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。4-4在图4-28的两图中，一个工作在整流电动状态，另