：电力电子习题解答

1、第二章整流电路习题及思考题1.单相半波可控整流电路对电阻负载供电，R=20Q , U=100V,求当a=0和60时的负载电流Id ,并画出ud与id波形。解：当a = 0时:当a = 60 时:Id=U*69( A)Ud =0.45U 2 =0.45 100=45( V)I d =U d/R =45 / 20 =2 25( A)Ud =0.45U2 x1 +0.5 =33.75(A) 2ud与id的波形见：教材 43页图21。.图29为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路。问该变压器还有直流磁化问 题吗？试说明：晶闸管承受的最大正反向电压为2&U 2； 当负载为电阻或电感时其输出电压和电流

2、的波形与单相全控桥时相同。解：由图2 9图可以看出，在U2正半周VT1导通，负载电流由变压器次级上端流出， 由中心抽头流入，当 U2负半周时VT2导通，负载电流由 B次级下端流出由中心抽头流入， 正负半周电流相等，但在铁芯中产生的磁势方向大小相等且方向相反，故变压器无直流磁化问题。当V导通时，在U2 = 2U2时，VT2的阴极为 Qu 2,而其阳极为V2U2,所以 VT承受的最大反压为 2J5u20如果是阻感负载且电感是足够大时，当0(=90： VT1导通，VT2的阴极电压为一 J2U 2而其阳极电压为24万，故其承受的最大正向电压为一2J2u 2。正半周V导通，Ud =U 2,负半周VT?导

3、通Ud =U 2。所以输出电压和电流的波形 与单相全控桥时相同。.单相桥式全控整流电路，U2 = 10W ,负载中R= 2Q, L值极大，当30=时，要求：作出Ud , id和i 2的波形；求整流输出平均电压 U d、电流Id,变压器二次电流有效值 I 2 ；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：Ud , id和i2的波形见右图: Ud = 0.9U 2 cosct = 0.9M100M,3= 78( V),U 2, 、I d = 12= =39A) 晶闸管承受的最大反向电压为:2U 2=1.414 100=141.4( V)考虑安全裕量为，晶闸管的额定电压为:O3瓜=30时Ud

4、, id和i2的波形Un= (2 3)m 闻 2 = 283-424 (V)按照晶闸管产品系列参数选取额定电压为300V的晶闸管。1流过晶闸管的电流有效值为：Ivt =I d=27.58( A).2考虑安全裕量为，晶闸管的额定电流为:1T -(1.51； Ivt=2635 A)按照晶闸管产品系列参数选取额定电流为30A的晶闸管.单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一个周期内承受的电压波形。解：整流二极管 VD4两端承受的电压波形如下图所示VT1 VT3U2UV2 号 UVD4VD 2 VD 4UdOOUVDud5 .单相桥式全控整流电路，U 2 =100V ,负载中 R=2 ?,

5、 L值极大，反电动势E=60V,当口 = 30 =时，要求:作出由 ,id和i2的波形;求整流输出平均电压 Ud、电流Id,变压器二次侧电流有效值I 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：Ud ,id和i2的波形如下图所示: 整流输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次电流有效值I 2分别为IdUd -E = 78 -60 = 9AR 2,3U d = 0.9 U 2 cosot = 0.9 m 100 M = 78V2I 2 - I d - 9A 考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：Un= (23)2U 2=283-424( V)按照产品系列参数选取 300V的晶闸管。流过晶闸管的电

6、流有效值为：IVT =I d = 6.36( A)考虑安全裕量为，晶闸管的额定电流为:(1.52) x Ivt一、IT(av)=68(A)1.57按照晶闸管产品系列参数选取额定电流为10A的晶闸管6.晶闸管串连的单相半控桥 (桥中VT 1 , VT2为晶闸管)，电路如图211所示，U 2= 100V,电阻电感负载，R=2?, L值很大，当口=60二时，求流过器件电流的有效值，并作出, id,iVT , iVD的波形。解：ud=0.9 U2 1 +c0St =67.5 (V) 2i d = =0.9 U 2R1 cos三 10.9 100 1 cos工 ”=.=33.75(A)id =120 一

7、 一 一 一，、二id =0.577 =33.75= 19.49 (A) 360ivD =n +aid =2 二240id =0.816X33.75=27.56 (A)360ud , i d , iVT , iVD波形如右图所不:U2VT1 VD3UdUVD4VT 2 VD4u dOi dOiVTO tO iVD3O iVD4 t.三相半波整流电路， 如果a相的触发脉冲消失， 试绘制在电阻负载和阻感负载下整流电 压的波形。解：设“ =30。，电压波形如下图所示：电阻负载Ud波形阻感负载Ud波形.三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段称成为曲折接法，每段的电动势相同，其分段布置及其

8、矢量图如图 260所示。此时线圈的绕组增加了一些， 铜的用数 约增加10%。问变压器铁芯是否被直流磁化，为什么？答：由接线图和矢量图可以看出，每相晶闸管导通时，同时有两个绕组工作。这两个绕 组分属两相，每个电周期内，每个绕组都工作一次，但同相上的两个绕组因其极性接法不同， 故流过的电流极性相反，但大小相等，故无直流磁化问题。.三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b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：不是同一点，在相位上相差180 .有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，他们的控制角都是a,对同一相，如 a相来说，这两组的触发脉冲

9、在相位上相差多少度？答：相差180 :.三相半波可控电路，U 2=100V,带阻感负载，R= 5?, L值极大，当汽=60-时，要求:画出Ud , id , ivT的波形；计算U d , 1 d , 1 dVT 和 VT。解：波形如下图：1 输出平均电压：Ud = 1.17U2 cosot =117父2=58.5 (V)输出平均电流：Id = UdZ； = 58-5 =11.7 (A)R 5流过晶闸管的平均电流:1 d V T= I 1 d = 3.9（A）3流过晶闸管的电流有效值：Ivt = J； Id = 6.76 (A).全控桥电路，R负载，如果一个 VT不导通，此时 5波形如何？如果有

10、一个 VT被击 穿而短路，其它晶闸管受什么影响？解：设a=301当一个晶闸管如 VT不导通，其输出电压波形如下图所示。如果有一个VT被击穿而短路。假如没有很好的过流保护，将造成同组(共阴极或共阳极组)的晶闸管因相间短路过流而烧毁。.三相全控桥电路，U2=100V,带阻感负载，R=5? , L值极大，当0( =60二时，要求:回出Ud , id, iVT的波形。 计算U d , 1 d , 1 dVT和1 VT。解：波形如下图：1 输出电压平均值：U d = 2. 34U 2 cost =234父3 =117 (V)输出电流平均值：必=口% =17 = 23.4 (A) 、1流过晶闸管的平均电流

11、：IdVT= wId = 7. 8 (A)流过晶闸管的电流有效值：Ivt = J!Id =13.5 (A).单相全控桥电路，已知 U2=100V, R=1?, L=8, E = 40V, a=601 Lb = 0.5mHo当0( =60二时，求Ud,Id与尸的数值，并画出整流电压,的波形。解：Ud =0.9U2 coscx = 0.9X100Xcos60 = 45V因:2 X? Ud = 一BId ;相应的换相内阻 ？R=jiUd 2XbI d 二2 2： ： f LbJi所以:?R=0.1? , Xb =0.157?得:, Ud -E 45 -40I d = =7R lR 1 0.14.55

12、 (A)Ud = Ud ? Ud = 45 ?R ,Id =45-0.1 =Pmin=5+ 7+Qo Pmin在30 90 之间；（5）变流器应采取相应的过流保护措施，防止逆变失败损坏变流器。.在单相桥式全控整流电路、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，晶闸管的a角移相范围分别是多少？答： 单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时,单相桥式全控整流电路，当负载为阻感负载时,三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，三相桥式全控整流电路，当负载为阻感负载时，a角移相范围为:a角移相范围为:0 180 ;0 90 ;a角移相范围为：0120 ;a角移相范围为：090。.三相全控桥，电动机负载，要求可逆运行，整流变压器的接法是D, y-5,采用NPN锯齿波触发电路，并附有滞后30。的R-C滤波器，决定晶闸管的同步电压和同步变压器的联结形式。答：三相全控桥带反电势电机负载，要求可逆运行时，采用 NPN锯齿波触发电路。其同步信号应滞后主电路电压180 ：现由于触发电路前附有滞后30二的R-C滤波器，故同步信y, y-10 和 y, y-4。其同步