电力电子石新春课后答案

1、百度文库 .图1-30中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为 Im,试计算各波形的 电流平均值、有效值。如不考虑安全裕量，额定电流100A的晶闸管，流过上述电流波形时，允许流过的电流平均值Id各位多少?(a)i(b)ii A0二 4/37/3(c)二2一7/3(d)B0_二二 5/42 二 9/4t*t(e)图1-30习题1-4附图解：（a）1 二1 LIda = 0 ImSin( t)d(，t)21m =- =0.3185I2 二2 二 二I额定电流100A的晶闸管允许流过的电流有效值为cos(2-，t)Im Idc1 ,二m sin( t)d( -t)=Im =0.47771m

2、Ic二(Imsin。，t)2d(，t)=Im* 2 _二(1cos(2 t)二不2Jl)d(COt) =J-(一二二)=0.63431m 38额定电流100A的晶闸管允许流过的电流有效值为157A,则Im =-c- =247.5A;平均值0.6343Idc 为：鼠=0.47771m =118A,1 二1331f(d) Idd kIm sin(Ot)d(t) =-Im MtM0.238812 二 32 二 24 二额定电流100A的晶闸管允许流过的电流有效值为157A,则 Im=350A ;平均值 Idd0.4486为：1dd =0.2388*350 =90.7A，、1 二1 -(e) Ide

3、= ：Imd( t)=Im =0.125Im2二0 2二 4Ie =j5/im2d(C0t) =0.3536Im额定电流100A的晶闸管允许流过的电流有效值为157A,则 Im =444A:0.3536平均值 Ide 为:Ide =0.125*444 =55.5A=0.251m(f) Idf - 041mddQ = 丁 Im二0二 4额定电流100A的晶闸管允许流过的电流有效值为157A,则：Im =L=314A0.5平均值 Ide 为：Idf =0.25*314 =78.5A.单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压在0100V连续可调，输出电压平均值为30 V时，负载电流平均值达到

4、20A。系统采用220V的交流电压通过降压变压器供 电，且晶闸管的最小控制角 淅in=30。，(设降压变压器为理想变压器)。试求：(1)变压器二次侧电流有效值I2；(2)考虑安全裕量，选择晶闸管电压、电流定额；(3)作出“=60 时，ud、id和变压器二次侧i2的波形。解：由题意可知负载电阻 R =Ud =30 =1.5欧，Id 20单相全控整流的直流输出电压为Ud =卫2(1 cos：)Ji直流输出最大为100V,且此时的最小控制角为omin=30,带入上式可求得U2100 二2*1.866= 119/(1)(2)晶闸管的电流有效值和承受电压峰值分别为VTIVT=55.3A二划2 =168.

5、3V考虑3倍余量，选器件耐压为168X 3= 500V;电流为X 3=100A(3)03.试作出图2-7所示的单相桥式半控整流电路带大电感负载，在a= 30 时的 Ud、id、iVT1、i 2。1算此时输出电压和电流的平均值。iVD4的波形。乙、解:i dLU da)U 2RbDU 2 Ab)0Ltd)JI - Gte)i VDf)I dg)0I d输出电压和电流的平均值分别为:1 cos -R2T1 术 V20i dUd云V4 ,Idi VT i VDU2 = 0.9 R；0i VTi VD 4U, 0.84 R02300，i 21 cos-i Ud =0.9U2 =0.84U2kDzsV4

6、.单相桥式全控整流电路，U2=100V,负载中R=2 ?, L值极大，反电动势 E=60V,当a= 30 时,试求：(1)作出Ud、id和i2的波形;解：整流输出电压平均值 Ud、电流Ud、电流Id,以及变压器二次侧电流有效值Id,以及变压器二次侧电流有效值I2分别为:(2)求整流输出电压平均值3Ud =0.9U2COS(: ) =0.9*100* = 77.94VId =(Ud -E)/R =(77.94-60)/2 =9A12 =% =9A /a)-*T0i d5.某一大电感负载采用单相半控桥式整流接有续流二极管的电路,压 U2=220V, =兀/3 求：(1)输出直流平均电压和输出直流平

7、均电流；(2)流过晶闸管(整流二极管)的电流有效值；(3)流过续流二极管的电流有效值。解：(1)电路波形图见第 3题负载电阻R=4Q,电源电一 ,1 cos：*一Ud =0.9U2 =0.9*220*0.75=148.5V2IdIvtUd148.5一 =37.125A4Idd =21.4A-21.4A2 二JdH t3I D6.三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点吗？如果不是，它们在相位上差多少度？试作出共阳极接法的三相半波可控的整流电路在a= 30时的Ud、iVT1、UVT1的波形。180度，见下图。a、b两相的自然换相点不是同一点，它们在相位上差多少

8、 / 共阳极接法的三相半波可控的整流电路在U aU bU cU d0U bU cU ai VT10一! 三相半波可控整流电路带大电感性负载,7.U ba u caUVT1a= 30时的Ud、ivT1、UVT1的波形如下图“=兀/3 R=2Q, U2=220V ,试计算负载电流Id,解:解:IdUd 128.7-=64.35 AR 2IVT2 二3 Id2d- t =0.5771d =37A，2 二。按裕量系数 2确定晶闸管的电流定额为:(Ivt/1.57)*2 =47.3定50A；电压定额为:并按裕量系数2确定晶闸管的额定电流和电压。Ud =1.17U2 cos 二=1.17*220*0.5

9、=128.7V6u2*2 =1076 ： 1200V*三相半波共阴极接法的整流电路中，如果C相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和大电感负载时的波形为：二.=30* %三相桥式全控整流电路中，如果 c相上桥臂晶闸管(第 5号管)的触发脉冲消失，试 绘出在电阻性负载和大电感性负载下整流的输出电压Ud (a= 60)。解：电阻负载时波形如下图：Ud0*UcbuabUac Ubc UbaUcaUcb UabUac Ubc UbaUca解释：当3、4号晶闸管导通（直流输出为Uba）完即将切换到4、5号晶闸管导通时,由于5号晶闸管触发丢失，且由于是电阻负载，在本该 4、5导通的区间内由于 Uba为负值，

10、所以3号管被加反压关断，整流输出为0。在随后本该5、6管导通区间，由于 5号管丢失脉冲，回路也没法导通，输出还是0。随着6、1的再次导通，进入下一个循环。电感负载时波形如下图：Ud *ucbUabUac UbcUbaUcaUcbUab Uac Ubc Uba uca解释：当3、4号晶闸管导通（直流输出为Uba）完即将切换到4、5号晶闸管导通时，由于5号晶闸管触发丢失，没法给 3号管提供反压使之关断，且由于是电感负载，所以 3号管将会继续导通。 这时实际导通白管子还是 3、4两个晶闸管，即整流输出仍为 Uba。 在随后本该5、6管导通区间，4号管被导通的6号管关断，直流电流通过 3、6两管形 成

11、的短路回路续流，直流输出是0。随着6、1的再次导通，进入下一个循环。8.三相桥式全控整流电路，U2=100V,带阻感性负载，R= 5 ?, L值极大，当“=60,试求：1）作出Ud、id和ivTi的波形；（2）计算整流输出电压平均值Ud、电流Id,以及流过晶闸管电流的平均值IdVT和有效值 IVT；（3）求电源侧的功率因数；（4）估算晶闸管的电压电流定额。解：（1）(2)Ud =2.34U2 cos： -2.34*100*0.5 =117VIdIdVT 弋=7.8AUd 117Id =23.4AR 5(3)(4)IdIvt = d =13.5A3由功率因数的定义知： =1cos =0.955c

12、os：. =0.955*0.5 =0.4775按2倍余量估算，晶闸管的电压定额为:疯2*2 =489.9 % 500V ;晶闸管的电流定额为:9.三相桥式不控整流电路带阻感性负载,R= 5 ?(IVT /1.57)*2 =17.2 ： 20AL=oo, U2= 220V , Xb= ?,求 Ud、Id、IVD、I2和丫的值，并作出Ud、iVD1和i2的波形。解：三相桥式不控整流电路相当于三相桥式全控整流电路在触发角为。时的情况，则mXbUd =2.34U 2 cos 二 一一bId =2.34U2cos：6*0.3I d2 二IdUd UdR 一 5解上述2个方程可得:Ud =486.9VId

13、 =97.4 A二极管的电流平均值为:IVDId397.432.5A3变压器二次侧电流有效值为:2Id =79.5Acosot -cos(a + Y) = 2X_BId v:6U 2可得Ud、cos =0.892=26.90iVD1和i2的波形的波形如下:UUU20ud/ I/ I0i0不 i10.请说明整流电路工作在有源逆变时所必须具备的条件。答：（1）外部条件直流侧应有能提供逆变能量的直流电动势，极性与晶闸管导通方i VD1* X 1 11 I 兀/2 Ud0。以上两条件必须同时满足，才能实现有源逆变。.什么是逆变失败？如何防止逆变失败？答：但当变流器工作于逆变工况时， 一旦由于触发脉冲丢

14、失、 突发电源缺相或断相等原 因造成换流失败，将使输出电压 /Ud进入正半周，与 Em顺向连接，由于回路电阻很小，造 成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败或逆变颠覆。为了保证逆变电路的正常工作，必须1）选用可靠的触发器，2）正确选择晶闸管的参数，3）采取必要的措施，减小电路中 du/dt和di/dt的影响，以免发生误导通，4）保证交流 电源的质量，5）逆变角3的角度有一最小限制，留出充足的换向余量角。.三相全控桥变流器，已知 L足够大、R=Q、U2=200V、Em= -300V,电动机负载处于发 电制动状态，制动过程中的负载电流66A,此变流器能否实现有源逆变？求此时的逆变角,解：电动机处于发

15、电制动状态可以提供逆变能量，满足有源逆变的外部条件，可以实现有源 TOC o 1-5 h z 逆变。三相全控桥变流器处于有源逆变时有Ud =2.34U2 cos（nP）（1）而 Id =Ud -Em 即 66 =Ud 300二 Ud = -220.8VR1.2 d解（1）式可得：-220.8 =2.34*200*cos（ -： - -）:=61.85.三相全控桥变流器，带反电动势阻感负载，R=1 ?, L=oo, U2= 220V, LB=1mH,当Em = - 400V , 3= 60时求Ud、Id和丫的值，此时送回电网的有功功率是多少？解：Ud =2.34U2cos- -mXb |d =2.34U2cos.1-6-LB Id 2 二2 二Ud - EMd 一 R带入已知参数解上 2式，可得Ud =-290.3V ; Id =109.7A=0.1279由换流重叠角公式可得：cos ct -cos。+?）= 2 b d.6U2即 cos(1200 ) =0.6279 -8.90送回电网的有功功率为：P = Em Id -Id2R =400*109.7 -109.7 2*1 =31.85kW)d(，t)=22157A,则 1m =上=314A ;平均值 Ida为: m 0.5I mI da = 1 =100AJI12 ,(b) Idb =