电力电子技术第2至第8章作业答案

1、第2至第8章作业 第2章电力电子器件1、使晶闸管导通得条件就是什么?答:使晶闸管导通得条件就是：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。2、维持晶闸管导通得条件就是什么?答:维持晶闸管导通得条件就是使晶闸管得电流大于能保持晶闸管导通得最 小电流，即维持电流。3、怎样才能使晶闸管由导通变为关断?答:要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压与外电路得作用使流过晶闸 管得电流降到接近于零得某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通得晶闸 管关断。22a)4、图1中阴影部分为晶闸管处于通态区间得电流波形，各波形得电流最大值均为Im,试计算各波形

2、得电流平均值Id1、|d2、|d3与电流有效值|1、|2、|3。0 40 yC)0 -524可b）图1晶闸管导电波形1 -A7 R7=(-1) '0.2717 L'JT 2兀=占护 血小心)=y 占 V -0 4767 Xb)I 护角皿/(俗)二E、4+1),飞丄34 InTT -I；二 J丄匚(7區 sin切咕3)二 E + 3 ?£ 0.893 2 V 22；1上二住虑觇"7、晶闸管得触发脉冲需要满足哪些条件?答：(1)触发信号应有足够得功率。(2)触发脉冲应有一定得宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极 电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。

3、第3章整流电路1、单相半波可控整流电路对电感负载供电丄=20mH,U2 = 100V,求当a= 0°与60。时得负载电流Id,并画出Ud与id波形。猝；在电煤电压诂妁正半剧期晶闸菅导逋时.负裁B感丄诸能，在晶 F 可尝开始导通苛刻.货载电流为零在岂潭电压瑟的负半罔期*次载电感£任 放能量，吕阐K型续号=国此.在电源电El.二的一个罔歩里*以下方程均成 立：d G L .L d = y2U-dr *考利狗始条怡 当QUO时久=0可髯方程得：Ji s 门_I. = (1 COSE)兀-丄 5 (1 -8加)<i(6X)-一-22. 51(A)出与YA /A.叫10近5当

4、=6(/片，仝比止半周期6W艾。期间呈闸菅导通«岂寒£,邃能，电® 上僅硕的肓上£在丁；负半周裁1&代3(0。明间释牝 S此在呈一个阖匪中60心00。 期闻以下顒分方琨成立，匸理二忑“沁的dr亠考*和始承件：兰时=60咐 =0可程得：屁，J 、h = (-cos 厲)2耳平均宜为A = 丿(c；0Mf)d(E=1L 2oU)"2 J % 臨 22亦ikET的彼形如下图：042.单相桥式全控整流电路，U2= 100V,负载中R= 2 QL值极大，当a= 30。时要求:作出Ud、id、 与i2得波形:求整流输出平均电压 Ud、电流Id,变压

5、器二次电流有效值|2；考虑安全裕量， 确定晶闸管得额定电压与额定电流。解：陆、L、和厶的腕知下圍：r rcI,.o10 婕出¥坟岂压e逬兀，变压罢二;忙电流有效空二分别为/；= 0,9 f =D, 9X 100Xcos30" =77 37 U J/-fi A-77.97/2-3E.99 f A；A= Ji = 3S. 99 (A l 晶幔管环:S豹最大反向B压为！屁=lWd = l扎4 (盯考虑安全K昼民闸管的熨走屯E为：4=旷3J 141.4=2&3舄24 (V) 具体教信可按磊闸系列参竝r诜取，淀过品俺管的岂演育效負为： _At= /； / JI =21574晶

6、阐芒的額走电流为：/；= <1+0二):<27. 5；1.0； = 2635 <A)具体蠶®可按昌闸管品系列參数选取-3.单相桥式全控整流电路，U2=100V,负载中R=2 QL值极大，反电势E=60V,当a=30。时要求: 作出Ud、id与i2得波形； 求整流输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次侧电流有效值I2； 考虑安全裕量，确定晶闸管得额定电压与额定电流。解；亦H和忑的波形殳口下蓋土 竪流轅出平均电压口、电疣变$話二次0电流看效宜云分S为匕= 0.9 匚 g mgg3 =77,9r（A）厶=Ui = j5）（77. y7-6'0>.2=9（A）

7、£=£ =阳 A） 晶闸管承S的最丈反向电压Kh流过每个蔓闸菅的电流茁有歆僅为：Lr7 / ys =6. 36 故吕ffi營的额至旦压为：A （丁3） X 111.4 = 2S3'421 <V>昂用育曲额定白谅为：7,=（L 5'2> X6. 36 / 1. 57 = 6S <Aj晶间管额活自；和申沛約具体数®可按昂闻簣士品系列参益诜取.4. 单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受得电压波形。鹤：注鳶到二様営的特h.：牢哽弓氏拘正死导連，因上.二极管垄专羽丰玉不会 出现正的呂匚分.在电路中器件均不导通的

8、阶段.兗潦屯源电鱼由屈回晉平®, 整淡二极F在一周内承受的B压匿形如下，5.单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1 QL=sE=40V, U2=100V, Lb=0、5mH,当a=60 °时求Ud、Ud得波形。Id与g得数值,并画出整流电压f；-0.9ZkosCr - AU,"=2丄也/ Z7-袒左程组得：£；= 5丘0.9£4詛 +2-葩f 兀尺一2S =4丄 55 D區=O 400 V )乙=丄55 CA)cosa 一 cos(o - /) = V2 弗Ye I 匸涣流重叠镭7=61.33'- 66" =1. 33"

9、;最作出整流电压锤射fe形如下i01*f*企rvc* AA / :J*、$*46.单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，要求得晶闸管移相范围分别就是多少？答:单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求得晶闸管移相范围就 是0 - 180。，当负载为电感负载时，要求得晶闸管移相范围就是0 - 90。7、在三相半波整流电路中，如果a相得触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载与电感性负载下 整流电压Ud得波形。谟：飯设ffhOS兰负载旦阻时迅曲波形如下:Q14吐8.三相半波可控整流电路，U2=100V,带电阻电感负载，R=5 QL值极大,当a=60 °寸要求:画出Ud、i

10、d与ivTi得波形;计算 Ud、Id、IdT 与 IVT。輕,d /直岛柑勺波形如飞图，g卫:和别如下! = !. 17f：co?ff=L 17X100XCOS60" =oS. 5 rv)云=宓/ R=5& 3/ 0=11+ 7 (A)暑0 = R f 3 = 1L 7 / 5=3. 9 ( A)h=L； 71 = 6. 755 (A)9.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，此时得整流电压Ud波形 如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其她晶闸管受什么影响？假设吒枝击穿而筑路，则当晶叵管Vb或吒导适时.将蔗三氐塚相'可短路, KM VT,. 工

11、也可能分別枝击肆=10.三相桥式全控整流电路，U2=100V,带电阻电感负载,R=5 QL值极大，当 a=60。时要求:画出Ud、id与ivTi得波形;计算 Ud、Id、IdT 与 IvT。Sr0；TT , UTI 17 1 I 71 I兀ip的垃形如下=-:牝：鼻k IT 1 *1 T-4 iL T1cJi匸、L、石丸&分别如下2. 3IX lOOX cos60' -117 ； V)A- £=；" ?-117/c =23. -1 五和=畫/ 3=23. 4/ 3=7+ S (A)Zt 7j / 'TJ =23- 4 ./ Ji L3. 51 (A?

12、11.三相全控桥，反电动势阻感负载,E=200V, R=1 Q（_=mU2=220V, a=60 °当Lb=0与LB=1mH情况下分别求Ud、Id得值,后者还应求g并分别作出ud与iT得波形。解：当厶=0对：匚=2. 34t-,cos CT =2. 3-.X220X.cos60=2=7.4 (V)1-(T-E)R- ：25Z4-200) / l-5f. 4 <A) 兰 J= ItnH匕=2. IK&ma 匕A 也=3一层 7 / rA= f匸一E)：尺解方程组得：A （234*ER“n+3，E£；/ a 斤一3不）=2耳 L5 门门/, = 44. 15 (

13、A) -13.25 (V) 只 I' cosu = C0S(f7 十 z)/ 4 lico3(60 -力=a 44So厂=63.3h-6Cr=3+ 35*C. Err冷匚的te总如下：J.%见«I0II峙:;徑阳八;丿t0mil It【IIII ii1( III/ £ * (' «带：忖羊S ；r ：r 5 i 专: :! j! .H-j ；.' J!-m ?!":厂 T N 1；匸y ?厂:jn 厂二讨t;J 12.三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，要求得晶闸管移相范围分别就是多少？答：三相桥式全控整流电

14、路，当负载为电阻负载时，要求得晶闸管移相范围就 是0 - 120。，当负载为电感负载时，要求得晶闸管移相范围就是0 - 90°。13.三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数得谐波？其中幅值最大得就是哪 一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数得谐波？其中主要得就是哪几次？答:三相桥式全控整流电路得整流输出电压中含有 6k(k = 1、2、3)次得 谐波,其中幅值最大得就是6次谐波。变压器二次侧电流中含有 6k 1(k=1、2、 3)次得谐波，其中主要得就是5、7次谐波。14.三相桥式全控整流电路，U2=100V,带电阻电感负载,R=5 QL值极大，当 a=60。时要求:计 算

15、Ud、Id、IdT与|VT；(2)i2得5、7次谐波分量得有效值I25、127 ；(3)输入功率因数。解乂 (1) G、是、Zt和卫:分别貳下也=£ 34必。£有2 34X 100文£*60” = 1门(3 ； m / 后 / 5-23. 4 (A)忌=兀.3=23,4/3 =£ CA)=23. 4 / 13. 51 CA)(2)由此可计算± 5艺和7次谐返分量射电效a为：1-= V6 Id 5n = J広 *23, 15it =3. 6o (A)h,=应 ； W =晶 X 23, 4 / in =N 61 < A J(3)基披申苛的有S

16、i®：1, = 76 上/ n = 76 53. S9 /TT = IS. 243 (A)v=Il/ 1= h / I严匕 955 电路的输入功莖因数为：z= V cosa = 0, 9c5 cos60' = 0, 4S15. 使变流器工作于有源逆变状态得条件就是什么?答:条件有二：(1) 直流侧要有电动势，其极性须与晶闸管得导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧得平均电压；(2) 要求晶闸管得控制角a >n /使Ud为负值。16. 什么就是逆变失败？如何防止逆变失败?答:逆变运行时，一旦发生换流失败，外接得直流电源就会通过晶闸管电路形 成短路，或者使变流器得输出平均电

17、压与直流电动势变为顺向串联 ，由于逆变电路 内阻很小，形成很大得短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。防止逆变失败得方法有：采用精确可靠得触发电路，使用性能良好得晶闸管，保证 交流电源得质量，留出充足得换向裕量角P等。第4章逆变电路1. 无源逆变电路与有源逆变电路有何不同?答:两种电路得不同主要就是：有源逆变电路得交流侧接电网，即交流侧接 有电源。而无源逆变电路得交流侧直接与负载联接。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:利用全控器件得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，只要把负得电网电压加在欲换流得器件上即 可。负载换流:

18、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，给欲关断得晶闸管强迫施加反向电压换流称为 强迫换流。通常就是利用附加电容上得能量实现 ，也称电容换流。晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式得不同采用电网换流、负载换 流与强迫换流3种方式。3. 什么就是电压型逆变电路？什么就是电流型逆变电路？二者各有什么特点。答:按照逆变电路直流测电源性质分类 ,直流侧就是电压源得称为逆变电路称 为电压型逆变电路 ,直流侧就是电流源得逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路得主要特点就是 : 直流侧为电压源 ,或并联有大电容 ,相当于电压源。 直

19、流侧电压基本无脉动 , 直流回路呈现低阻抗。 由于直流电压源得钳位作用 ,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与相位因负载阻抗情况得不同而不同。 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得 作用。为了给交流侧向直流侧反馈得无功能量提供通道 ,逆变桥各臂都并联了反 馈二极管。电流型逆变电路得主要特点就是 : 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。 电路中开关器件得作用仅就是改变直流电流得流通路径 ,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与相位则因负载 阻抗

20、情况得不同而不同。 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得 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4. 电压型逆变电路中反馈二极管得作用就是什么？答:在电压型逆变电路中 ,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得作用。为了给交流侧向直流侧反馈得无功能量提供通道 , 逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压与电流得极性相同时,电流经电路中得可控开关器件流通 ,而当输出电压电流极性相反时 ,由反馈二极 管提供电流通道。5. 为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？答:在电流型逆变电

21、路中 ,直流电流极性就是一定得 ,无功能量由直流侧电感 来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时 ,电流并不反向 ,依然经电路中 得可控开关器件流通 ,因此不需要并联反馈二极管。第 5 章 直流直流变流电路1、 介绍降压斩波电路工作原理答:降压斩波器得原理就是：在一个控制周期中，让V导通一段时间ton,由电源 E向L、R、M供电，在此期间，uo= E。然后使V关断一段时间toff,此时电感L通 过二极管VD向R与M供电,uo= 0。一个周期内得平均电压。输出电压小于电 源电压,起到降压得作用。2、介绍升压斩波电路工作原理苔：菠设电路口巳感上值溟大，电容值也恨尢，当V处于通态叶.电源卍向电

22、感£充电，充电电流基本恒S为兀同时电容C上的电&冋负載*供电.E C E很大，基本俣持输±电压为逗值£,说V处于a态的时间为此阶段巨感丄 上积S0t能量为瓦=当、处于断态时f却£共同向宜容厂充岂并向煲载斤提 侯樂臺=设y处于断态的时旬为f" ®在此期间旦感上毕放的能1为(S-E血匕.当邑路工作于稳态时，一个囿期厂口B恳丄积S的號量三垮敢匚£ 能*相等，即f站如:式+的匸/心】输出巨压高于巨遞电玉.故做该电賂为升S轩浪电貉;3在降压斩波电路中，已知E=200V, R=10 Q L值极大,Em=30V, T=50卩soA

23、=20卩Sf算输出电压 平均值Uo输出电流平均值Io。耕*曲于i值股大孜负载电流连裁，于是喻i更压平均值为50输岀电流平均宣为4在下图所示得降压斩波电路中，E=100V, L=1mH, R=0、5 QEm=10V,采用脉宽调制控制方式,T=20卩s当 ton=5卩S寸，计算输出电压平均值 U。,输出电流平均值Io,计算输出电流得最大与最 小值瞬时值并判断负载电流就是否连续。当ton=3 asS寸，重新进行上述计算。I 二型=0 002R 0.5当s时，有p=-0.Q T<Z/(7= =0.0025r由于=0249>7wMj"<l-e所以输出电流连续。输出电流的最大和

24、最小信瞬时值分别为、L /,-00C：5、, CC'J i _0.1 |l°°=30. 19(A) jR lY皿I 0.5sZ£_Re0 01-0.13心=3”5时，采用同佯的方法可以得出:a 0=0.0015由于严亠严 p而qO- 一H 二0 149加所以输出电流仍然连续。此时轻出电玉、电硫的平均值以及蹩出电涓最大、最小瞬时值分别为:玩鼻£二竺2二13（百T201严：-0.114心1(1Y/ OCCLj 1A 1anjI, 15在升压斩波电路中，已知E=50V, L值与C值极大,R=10 Q采用脉宽调制控制方式，当 T=40卩Son=20 us

25、S寸,计算输出电压平均值U。,输出电流平均值I。当r«=5xzs时，有由干0 = =0.01 rap= 8 =0.0025严一1.,曲 FT?二科=0- 249>広所以输出电流连续此时输出平均电压为0汁需5)输出平均电流为/.出邑二口二 300)R0,5输出电流的壘大和最小值瞬时值分别为1,血5i-e-0011-严 )W)1-尹EN 1-e、 /*0Q2SI e -1当以 =3"时，采用同样的方法可次得出：a p=0. 0015Ai<"-0.1"°=3O J9 (A)、51°°二29.813)0.5严 _0015

26、 _二 “=0 149龙/_1 宀 1 所次输岀电流仍然连锁.此忙蝴出电压、电流的平均S以及辙出电流最大、最小瞬时值分别为;垒£ =如2=师¥)T 20I S 鱼二土更二 10(A)R0.5厂1 qgAioo2-0.1 =10. 13(A)、1-严 丿0 5(U罟9皿j严"第6章交流交流变流电路1一单相交流调压器，电源为工频220V,阻感串联作为负载，其中R=0、5 Q L=2mH。试求： 开通角a得变化范围；负载电流得最大有效值；最大输出功率及此时电源侧得功率因数 ； 当=寸,晶闸管电流有效值，晶闸管导通角与电源侧功率因数。輕！ 3)员载叵抗角为！施O =

27、63;rc tsn( J =arctan '(J?开通毎口 K变化范S为，E32xjQ ')二a 59364=51.49*0.50, S9Se4<a<7r 当=畀时，蝴比电圧最兀负载电说也为最大.此时输出功率最大，为22054乔孟7贰2醐厂亿 220x27X96实所二.此对的功辛因数也或是厌载抗角K余弦，即 cDsO. 6227 卫二：时*光V算曷闫菅扌5；导進国由弍(4-7-埠cinC-6-0. S9S61：-=uin< * -0.阴齐J 亡""薛上式可得晶用管寻通角为:：=2, 375=136. I'也可由E -；-3估纤岀H的

28、塔= 址时，昴闸管旦沆有效鲨为220G辰 |_X 卜厂< £ii2广5筑衍一CUgEGLNJF _?3 2 41 xO.SOJ V cos0.g9S6-电源側功率S飯为其中：A =72At；-174.2(A)(Xo2、一调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可瞧作电阻负载，在a =（时输出功率为最大值，试求功率为最大输出功率得80%,50%时得开通角雜；a三0可的输出电压最大为（Tzfnsin 血尸&T = 5I b此时负载电沅最大为化2 =41樂二乞因It;最大瞬出功率为尸"二=R R百婕岀功瘗为最大耀岀S率的SO哦办此片,又由UR严i叵珪，输出功率为聂大

29、输出功率的5臥时.有, 亿=屈q亲由g厲？冲G =90'第7章PWM控制技术1. 介绍PWM控制得基本原理。答:PWM控制就就是对脉冲得宽度进行调制得技术。 即通过对一系列脉冲得 宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状与幅值）。在采样控制理论中有一 条重要得结论:冲量相等而形状不同得窄脉冲加在具有惯性得环节上时，其效果基 本相同，冲量即窄脉冲得面积。效果基本相同就是指环节得输出响应波形基本相 同。上述原理称为面积等效原理2、单极性与双极性 PWM调制有什么区别？三相桥式 PWM型逆变电路中，输出相电压（输 出端相对于直流电源中点得电压 ）与线电压SPWM波形各有几种电平？苔：三角反載液在信号法正半周朝或負半嵐期里只有単一的极性斫得的P时1 波形&半个周期中也在单fg性范内变化，称为单极性P跚e副方式，三肖波戦波婷终是複正有负为取栈性的，胪得的P删浹琢在半个周闢中育 正、有如 则称之K取板性pw控剖方弍=三相桥式P砒1玉逆变电路中，辎岀柜电'玉有两和电三，灯.3门和-0.0匚输岀叢电e有三种电平G 0.-匹3. 什么就是异步调制？什么就是同步调制？两者各有何特