电力电子技术第2章答案

1、第2章 可控整流器与有源逆变器习题解答电阻为10A，试计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, 5Q，电感为0.2H，电源电压U2为220V，直流平均电流为 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 5 50A可以求得控制角a为：cos2Ud0.45U22 500.45 220则a =90所以，晶闸管的电流有效值求得,IvtId2dtIdIvdr . Id 8.66AY 2续流二极管的电流有效值为:晶闸管承受的最大正、反向电压均为电源电压的峰值考

2、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考虑23倍安全裕量，续流二极管的额定电压为5AUm , 2U 2 ,M 2U 2 ,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， 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，

3、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VT导通时，晶闸管VT2通过VTi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

4、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；（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，U2 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：八 1 cos1cos30 ,Ud 0.9U 20.9220 184.7V22输出电流为：Ud184.7Id92.35ARl2（2 ）晶闸管承受的最大反向电压为电源电压的峰值

5、.2U 2，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,76A考虑1.52倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为:“（心洛 7396A2-4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Id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,和i2的波形如下图:(2)输出平均电压Ud，电流Id，变压器二次电流有效值|2分别为Ud 0.9U2COS 0

6、.9 100 COS30 77.97 VUd EdR77.9760 ccca8.99A212Id 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:ItId6.34(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，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 3

7、0 .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 L1 COSUd 2U2Sin td t =0.96-2min =30。，此时输出电压最大，代入上式得到：1 cos1 cos30Ud 0.9U20.9U21002 2得，U2=119V5 =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1 cos1 cosUd 0.9U20.9 119302 2交流侧电流有效值为:U2112si n2 38AR 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，

8、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：1 T ( AV )(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VT1因过流而短路，则当晶闸管VT2导通时，将发生电源相间 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

9、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 与电感性负载下的整流电压波形解 假设a=0，当负载为电阻时，Ud的波形如下:当负载为电感时，Ud的

10、波形如下:%)0叫%0町X1址 X )XXX 叫 %POQ0 0亠*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,|d并画出u,id,ud波形解：由输出电压平均值的关系式可求得:Ud0.675U2 10.675 22074.25V输出电流平均值为：Ud 74.25|d RL3.7125A2-10三相半波整流电路，已知U2 110V,Rl 0.5 ，大电感负载，当a =45 时，试计算Ud,|d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It和续流二极管的电流平均值IdDR、有效值IDR

11、。解：由输出电压平均值的关系式可求得：Ud 1.17U 2cos输出电流平均值为：1.17 110 COS45 91VIdUdRl910.5182A并接续流二极管时，输出电压平均值为：Ud 0.675U 21 cos(6) 93.47V输出电流平均值为：IdUd9347186.94ARl0.5晶闸管的电流平均值为:2 312IdT312 ld 54.5A22 /3 门2有效值为：It ，3一12 Id 100.96A 2|dDR12Id23.37A续流二极管的电流平均值为:续流二极管电流有效值为：IDR , 212 Id 66.1A2.11三相半波整流电路，电感性负载，R 2 ,L ,调节达到

12、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：和的变化范围；解：由题可知：三相半波整流电路，3XUd 1.17U 2cosBld Id R 2 2502U2COSa =435.5 为定值，COSa（ 0，1 ）所以a =0时，U2值为435.5,取u?为440V，则u?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 ，(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，L30 , E 50V ,求:并画出Ud, Uti和 iT