电力电子技术(王云亮-第二版)第2章答案

1、电力电子技术（王云亮-第二版） 第2章答案第2章 可控整流器与有源逆变器习题解答2-1具有续流二极管的单相半波可控整流电路，电感性负载，电阻为 5Q，电感为0.2H，电源电压U2为220V，直流平均电流为10A，试计 算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出其电压定额。解：由直流输出电压平均值Ud的关系式：Ud0.45U21cos2已知直流平均电流Id为10A，故得：Ud IdR 10 550A可以求得控制角a为：cos2Ud0.45U 22 500.45 220则a =90所以，晶闸管的电流有效值求得,Ivt J丄 Id2d t JId JId 丄 Id 5A 2M222续流二极管的电流有效

2、值为：Ivdr 乙一Id 8.66A晶闸管承受的最大正、反向电压均为电源电压的峰值Um 、2U2 , 考虑23倍安全裕量，晶闸管的额定电压为Utn 23Um 2 3311622 - 933V续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值Um .2U2 , 考虑23倍安全裕量，续流二极管的额定电压为Utn 23Um 2 3311622 933V2-2具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图2-44所示,问该变压器是否存在直流磁化问题。试说明晶闸管承受的最大反向电 压是多少？当负载是电阻或者电感时，其输出电压和电流的波形与单 相全控桥时是否相同。解：因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中

3、， 正负半周内 上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为 零，故不会有直流磁化的问题。分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况：（1） 以晶闸管VT2为例。当V导通时，晶闸管VT2通过V与2个变 压器二次绕组并联，所以VT2承受的最大电压为2、2U2。（2） 当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角相同 时，对于电阻负载：（0 ）期间无晶闸管导通，输出电压为0；（ ）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VTi、VT4导通，输出电压均与 电源电压U2相等；（ ）期间，均无晶闸管导通，输出电压为 0； （2 ）期间，单相全波电路中VT2导通，单相

4、全控桥电路中VT2、VT3导通，输出电压等于 U2。对于电感负载：）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VT,、VT4导通，输出电压均与电源电压 U2相等；(2)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形 等于U2。可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相 同。2-3单相桥式全控整流电路，电阻性负载，U 2 220V，Rl 2 ，30，试计算(1) 输出电压Ud和输出电流Id ；(2) 晶闸管额定电压和额定电流。解：(1)输出电压平均值为:1 cos1cos30 ,Ud 0.9U 20.9220 184.7V22输出电流为：,U

5、d184.7I d92.35ARl2(2)晶闸管承受的最大反向电压为电源电压的峰值-2U2，考虑23倍的安全裕量，晶闸管的额定电压为Utn 23Um 622 933V晶闸管流过的电流为负载电流的一半,ItU2 si n2R 4276A考虑1.52倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为:IT(AV)73 96A2-4单相桥式全控整流电路，U2 100V，负载中Rl 2 , L值极大,反电势E=60V，当a =30时，求:(1) 画出ud,id和i2的波形；(2) 整流输出平均电压Ud、电流|d及变压器二次侧电流有效值|2 ；(3) 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解: (1) Ud,id

6、,和i2的波形如下图：Of(2)输出平均电压Ud，电流|d，变压器二次电流有效值I 2分别为Ud 0.9U2COS 0.9 100 COS30 77.97 V8.99A12 Id 8.99 A(3)晶闸管承受的最大反向电压为：.2U 2100、. 2141.4(A)考虑23倍的安全裕量，晶闸管的额定电压为：UTN (2 - 3) 141.4283 424(V)流过晶闸管的电流有效值为:ItId26.34(A)考虑1.52倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为：It at (1.52) 6.34/1.576.06 8.08(A)2-5单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压 0100V连 续可调

7、，30V以上要求负载电流达到20A。采用由220V变压器降压 供电，最小控制角 min 30试求：(1)交流侧电流有效值;(2)选择晶闸管电压、电流定额。解：(1)交流侧输出电压有效值为:1 厂1 COSUd -饭2sin td t F9U2-O-min=30，此时输出电压最大，代入上式得到:0.9U2 1COS20.9U21cos302100得，U2=119VUd=30100V变化时，Id 20A，由于在30V时，导通角小，因此此时的电流有效值最大，此时R=1.5 ，触发角为Ud 0.9U21 C0S 0.9 119 1 CS302 2116交流侧电流有效值为：l2 U 1 si n2 38

8、AR . 2(2)晶闸管承受的最大正反向电压的最大值为.2U2，考虑23倍的安全裕量，晶闸管电压定额为：Utn (2 3) . 2U 2(282.8 424)V晶闸管电流是输出电流的二分之一，考虑1.52倍的安全裕量，则晶闸管的额定电流为：I T ( AV )ITMT面(1.5 2)I 21.57、226 34A2-6在单相桥式全控整流电路中，若有一晶闸管因为过流烧毁断路， 画出此时输出电压波形。如果有一晶闸管因为过流烧成短路， 结果又 会怎样？解：假设VT1因为过流烧毁断路，则整流电压Ud波形与单相半波 整流电路的波形一样，相位差180度。假设V因过流而短路，则当晶闸管 VT2导通时，将发生

9、电源相 间短路，使得VT2也可能因为过流而烧毁。如果 VT2因为过流烧毁断 路，则整流电压Ud波形如上图所示，相位差180度；如果VT2因为过 流烧毁而短路，则会引起变压器和电源过流。2-7单相桥式全控整流电路中给电阻性负载供电和给反电势负载蓄 电池供电，在流过负载电流平均值相同的情况下， 哪一种负载的晶闸 管额定电流应选得大一些？为什么？答：反电势负载蓄电池时晶闸管额定电流应该大一些。 因为在反 电动势负载时，晶闸管导通角变小，波形系数变大，负载电流平均值 相同的情况下，有效值电流变大，故要求晶闸管的额定电流比较大。2-8三相半波整流电路中，如果U相电压消失，试画出在电阻性负载 与电感性负载

10、下的整流电压波形解 假设a=0,当负载为电阻时，山的波形如下:当负载为电感时，Ud的波形如下:2-9三相半波可控整流电路，电阻性负载。已知U2 220V,Rl 20 , 当a =90时，试计算Ud,Id并画出UTi,id,ud波形解：由输出电压平均值的关系式可求得:Ud0.675U2 10.675 220 1 cos 6274.25V输出电流平均值为:IdUdrl74.253.7125A2-10三相半波整流电路，已知U2 110V,Rl 0.5 ，大电感负载，当a =45时，试计算Ud, Id并画出UT1,id,ud波形。如果在负载端并接续 流二极管，试计算流过晶闸管的电流平均值IdT、有效值

11、IT和续流二极管的电流平均值IdDR、有效值IDR。解：由输出电压平均值的关系式可求得：Ud 1.17U 2cos 1.17 11Q cos45 91V输出电流平均值为:Id-91 182ARl 0.5并接续流二极管时，输出电压平均值为Ud 0.675U 21cos( 6)】93.47V输出电流平均值为:IdUdRl9347186.94A0.5晶闸管的电流平均值为:IdT2 312 Id 54.5A2有效值为:ItId100.96A续流二极管的电流平均值为:IdDR 12 Id 23.37A2 3续流二极管电流有效值为:Id 66.1 A2.11三相半波整流电路，电感性负载，R 2 ,L ，调

12、节 达到维持 Id为恒值250A，已知Xb 0.08 ,供电电压经常在11.15U2范围内变 化，求：U2和的变化范围；解：由题可知：三相半波整流电路，3XUd 1.17U 2C0S Bld Id R 2 2502U2C0Sa =435.5 为定值，COSa( 0, 1 )所以a =0时，U2值为435.5,取U2为440V，则匕的变化范围为440506V,U2 =440V时，得到a =8.2当电压波动到 1.15U2=506V时，得到a=30.62.12三相半波整流电路，反电势电感性负载，U2 100V， R 1 ，L ，30, E 50V,求：（1）输出电压Ud和输出电流Id，晶闸管的额定

13、电压和额定电流,并画出山,山1和iT1的波形；（2）当Lb 1mH时，输出电压和输出电流，并画出 比由1和iu的波形。解:( 1)Ud 1.17U2 cos 1.17U2cos30 101.34VId Ud E 51.32AR晶闸管的电流有效值:晶闸管的额定电压：Un (23).6U 2(490 735)V晶闸管的额定电流：It(av)(1.5 2)28.39 37.75A1.57It ；29.63A（2）考虑Lb时，有:Ud 1.17U2 cosUd3XbJUd EmR二式联立求解得到:即得出:Ud 94.63VId 44.63Acos cos()2XbJ/6U2cos 300.752换流重

14、叠角11.282.13三相半波共阴极接法与共阳极接法，u,v两相的自然换相点是同一点吗？如果不是，他们在相位上相差多少度？答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，两相之间换相的自然换相点不在同一点上。相位相差 180 。2.14三相全控桥整流电路，当一只晶闸管短路时，电路会发生什么 情况？答：假设VTi短路，则当晶闸管VT3或VT5导通时，将发生电源相间 短路，使得VTs、VT5也可能过流烧毁。2.15 三相全控桥，反电势电感性负载，E 20CV， U2220V，R 1 L ,60 求：（1）输出电压Ud和输出电流Id，晶闸管的额定电压和额定电流，并画出Ud , UT1和 iT1的波形；

15、（2）当Lb 1mH时，输出电压和输出电流，并画出Ud,iT1和iu的波形解：（1）Ud 2.34U2cos2.34 220 cos600257.4(V), Ud E257.4200IdR157.4(A)(2)当Lb 1mH 时，可得：Ud2.34U 2 cosUdUd 3XbIqIdUd Er解方程组可得Ud 244.15(V)Id 44.15(A)又因为:cos cos(cos 603.35)2XbJ.6U20.4485电感IdT和有效值It，并画出UT1, id, Ud, iT1的波形。解：Ud2.34U2cos 2.34 110 cos450182 VIdI dTU%=18%2=91

16、A5910303.3 A332.16在三相桥式全控整流电路中，已知 U2 110V , Rl 0.2足够大，当 45时，试计算Ud,ld及流过晶闸管的电流平均值Id.3527.1A2.17试画出三相桥式逆变电路中当B 形。=n/ 4时晶闸管VT4两端电压波2.18变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？答：变流器有源逆变的条件是：(1)负载有直流电动势，其极性必须 和晶闸管导通方向一致，其值应该大于变流器直流侧的平均电压，(2)晶闸管的控制角 ，即Ud为负。22.19三相全控桥逆变电路，反电动势电感性负载，U2=220V，R=1Q, L= x, em = - 400V, B =60。求：(1)输出电压Ud和输出电流Id，晶闸管的额定电压和额定电流，并画出Ud、UT1和iT1的波形；(2)当l_B=1mH时输出电压和输出电流，并画出Ud、i“和iu的波形 解：由于此三相全控桥电路中，L=,所以 Ud 2.34U 2 cos 2.34 220 cos60257.4(V)Id 去一E257.4 ( 400) 142.6(A)R1所以，晶闸管的额定电流为：I dIt(av) (1.5 2)d78.66 105(A)1.57 V3额定电压为（23） . 6U2 1078 1617V(2)由题意可列出如下三个等式:Ud 2.34