可控整流器与有源逆变器习题

1、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10A,试计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:1cosUd0.45U22已知直流平均电流Id为10A,故得:Ud IdR可以求得控制角为：10 5 50A2Ud cos 0.45U 211 00.45 220所以，晶闸管的电流有效值求得,IVT1d2d t . 21dId - Id225A续流二极管的电流有效值为：I VDRId 8.66A 2晶闸管承受的最大正、反向电压均为电源电压

2、的峰值Um V2U2,考虑23倍安全裕量，晶闸管的额定电压为Utn23Um23311622933V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Utn23Um23311622933V2-2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，故不会有直流磁化的问题。分析晶闸管

3、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VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕组并联，所以VT2承受的最大电压为2V2U2o(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V1、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，单相全波电路中VT停通，单相全控桥电路中VT1、VT4导通

4、，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，U2220V,RL2,30,试计算(1)输出电压Ud和输出电流1d;(2)晶闸管额定电压和额定电流。解：(1)输出电压平均值为：1 cos1cos30Ud0.9U20.9220184.7V2 2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V2U2,考虑23倍的安全裕量，晶闸管的额定电压为UTN23Um622933V晶闸

5、管流过的电流为负载电流的一半,U2sin276AIt2.R42考虑1.52倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为:It(av)(1.52)且7396A1.572-4单相桥式全控整流电路，U2100V,负载中Rl2,L值极大，反电势E=60V当=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12；(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12分别为Ud0.9U2cos0.9100cos3077.97V,UdE77.9760Id8.99AR

6、2I2Id8.99A(3)晶闸管承受的最大反向电压为:,2U2100.2141.4(A)考虑23倍的安全裕量，晶闸管的额定电压为:Utn(2-3)141.4283424(V)流过晶闸管的电流有效值为:IdIt-d-6.34(A)2考虑1.52倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为:ItAT(1.52)6.34/1.576.068.08(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0700V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min30.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：11cos

7、Ud2U2Sintdt=0.92min=30。，此时输出电压最大，代入上式得到：1 cos1cos30Ud0.9U20.9U21002 2得，U2=119V5=30100潼化日Id20A,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 cos1cosUd0.9U20.9119302 2116交流侧电流有效值为：I2U2.1sin238AR:2(2)晶闸管承受的最大正反向电压的最大值为同2,考虑23倍的安全裕量，晶闸管电压定额为：Utn(2-3).2U2(282.8424)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 (

8、 AV )(1.52)上1.57(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

9、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，见的波形如下: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U2220V,Rl20,当=90°时，i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

10、求得：Ud0.675U21cos60.6752201cos6274.25V输出电流平均值为：1dRL嚼3.7125A2-10三相半波整流电路，已知U2110V,Rl0.5,大电感负载，当=450时，i尤计算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由、有效值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：Ud1.17U2cos1.17110cos4591V输出电流平均值为:Ud 91Id 182ARl0.5并接续流二极管时，输出电压平均值为Ud 0.675U 21cos(6H 93.47V输出电流平均

11、值为:IdUdRl93.470.5186.94A晶闸管的电流平均值为:有效值为:IdTIt上 Id 54.5AI3,12. Id 100.96A 2续流二极管的电流平均值为:IdDR/ Id 23.37A 2 3续流二极管电流有效值为:Idr -12 Id 66.1A2 32.11 三相半波整流电路，电感性负载，R2,L，调节达到维持Id为恒值250A,已知Xb0.08，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，3XbUd1.17U2cos-B1dIdR22502U2cos民=435.5为定值，cos%6(0,1)所以a=00时，U2值为43

12、5.5,取为440M则U2的变化范围为440506V,U2=440V时，得至=8.2当电压波动到1.15U2=506V时，得到口=30.62.12 三相半波整流电路，反电势电感性负载，U2100V,R1,30,E50V,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,并画出人,匕1和i的波形;(2)当Lb1mH时，输出电压和输出电流，并画出Ud,i和iu的波形。解:(1) Ud1.17U2cos1.17U2cos30101.34V,Ud EId -V晶闸管的额定电压：51.32AUn(2-3) . 6U2 (490 735)V晶闸管的电流有效值:29.63A晶闸管的额定电流:

13、I T(AV)上 (1.5 2) 28.39 37.75A 1.57(2)考虑Lb时，有:UdUdId1.17U2cos Ud3XBId2Ud Em三式联立求解得到：Ud94.63V1d44.63Acoscos()2XB1d2即得出：cos300.752换流重叠角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VT短路，则当晶闸管VT3

14、或VT5导通时，将发生电源相间短路，使得VT3、VT5也可能过流烧毁。2.15 三相全控桥，反电势电感性负载，E200V，U2220V,R1L,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Lb1mH时，输出电压和输出电流，并画出UdT1和iu的波形解：(1)Ud 2.34U2 cos2.34 220 cos600 257.4(V)257.4200157.4(A)(2)当Lb 1mH时,可得:Ud 2.34U 2 cosUdUd3XBIIUdEIdR解方程组可得Ud244.15(V)1d44.15(A)又因为:cos cos(c

15、os 603.35) 2XbL、6U20.4485tx.2.16 在三相桥式全控整流电路中，已知U2110V,Rl0.2,电感足够大，当45o时，试计算Ud,Id及流过晶闸管的电流平均值IdT和有效值”,并画出Uti,id,Ud,i的波形解：Ud2.34U2cos2.34110cos45°182VId1 dTU%=18%.2=910ak910303.3A33号527.1A-32.17 试画出三相桥式逆变电路中当(3=兀/4时晶闸管VT4两端电压波形。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

16、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=s,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LB=1mH寸输出电压和输出电流，并画出4、i和iu的波形解：由于此三相全控桥电路中，L=,所以Ud2.34U2cos2.34220cos600257.4(V)Id94(400)142.6(A)R1所以，晶闸管的额定电流为：/、IdIt(av)(1.52)-78.66105(A)1.57.3额定电压为(23)V6U210781617V(2)由题意可列出如下三个等式:Ud2.34U2cosU3Xb%UdIUdEm1d三式联立求解得到：Ud290.3VId