最新《電力電子技術》課后答案資料

1、精品文檔第二章 電力電子器件2. 使晶閘管導通的條件是什么？ 答：使晶閘管導通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極 施加觸發(fā)電流（脈沖）?；颍?uAK 0且 uGK0。3. 維持晶閘管導通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導通變 為關斷？ 答：維持晶閘管導通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導 通的最小電流，即維持電流。要使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷，可利用外加電壓和外電路的作用 使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數值以下，即降到維持電 流以下，便可使導通的晶閘管關斷。4. 圖 1-43 中陰影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波 形的電流最大值均為 I m，試計算各波形的電流平均值

2、Id1、I d2、Id3 與電流有效值 I1、I2、I3。04a)2 0 5 2 0 44 b) 圖 1-43 晶圖1閘-43 管導電波形22c)解：a)Id1=Imsin td( t)= (1) 0.2717 Im2 42 2I1= 1 (Imsin t) d( t)= Im 3 1 0.4767 Im2 4 m 2 41 4I2 = 1 (Imsin t)2d( t) = 2Im2 4 m 221 I 2 I d2 =I m sin td ( t) = m (1) 0.5434 I m23 1 0.6741I 4211 Id3= 1 02 Imd( t)= 1 2 042102Im2d(

3、t) =2 Im上題中如果不考慮安全裕量 ,問 100A 的晶閘管能送出的平均 電流 Id1、I d2、I d3各為多少？這時，相應的電流最大值 I 各為多少 ?b)c)5.I3 = 1Imm1 、Im2、Im3a)b)c)Id1 0.2717 I m1 89.48Id2 0.5434 Im2 126.56Id3= 1 I m3=78.54解：額定電流 I T(AV) =100A 的晶閘管，允許的電流有效值 I =157A， 由上題計算結果知Im1 329.35 m1 0.4767Im2I 232.90,m2 0.6741Im3=2 I = 314,6. GTO 和普通晶閘管同為 PNPN 結

4、構，為什么 GTO 能夠自關 斷，而普通晶閘管不能？ 答：GTO 和普通晶閘管同為 PNPN 結構，由 P1N1P2和 N1P2N2 構成 兩個晶體管 V1、V2,分別具有共基極電流增益 1和 2 ，由普通晶閘 管的分析可得， 1+ 2=1 是器件臨界導通的條件。 1 + 2 1，兩個 等效晶體管過飽和而導通； 1 + 2 /2，使 Ud 為負值。29什么是逆變失?。咳绾畏乐鼓孀兪。?答：逆變運行時，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會通過晶 閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變 為順向串聯，由于逆變電路內阻很小，形成很大的短路電流，稱為 逆變失敗或逆變顛覆。防止逆變失

5、敗的方法有： 采用精確可靠的觸發(fā)電路， 使用性能良 好的晶閘管，保證交流電源的質量，留出充足的換向裕量角 等。 精品文檔30單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當負載 分別為電阻負載或電感負載時，要求的晶閘管移相范圍分別是多 少？ 答：單相橋式全控整流電路，當負載為電阻負載時，要求的晶閘管 移相范圍是 0 180 ，當負載為電感負載時，要求的晶閘管移相范 圍是 0 90 。三相橋式全控整流電路，當負載為電阻負載時，要求的晶閘管 移相范圍是 0 120 ，當負載為電感負載時，要求的晶閘管移相范 圍是 0 90 。第 4 章 逆變電路1無源逆變電路和有源逆變電路有何不同？ 答：兩種電路的

6、不同主要是：有源逆變電路的交流側接電網，即交流側接有電源。而無源逆 變電路的交流側直接和負載聯接。2換流方式各有那幾種？各有什么特點？ 答：換流方式有 4 種：器件換流：利用全控器件的自關斷能力進行換流。全控型器件 采用此換流方式。電網換流：由電網提供換流電壓，只要把負的電網電壓加在欲 換流的器件上即可。負載換流： 由負載提供換流電壓， 當負載為電容性負載即負載電 流超前于負載電壓時，可實現負載換流。強迫換流： 設置附加換流電路， 給欲關斷的晶閘管強迫施加反向 電壓換流稱為強迫換流。通常是利用附加電容上的能量實現，也稱 電容換流。晶閘管電路不能采用器件換流， 根據電路形式的不同采用電網換 流、

7、負載換流和強迫換流 3 種方式。 3什么是電壓型逆變電路？什么是電流型逆變電路？二者各有什么 特點。答：按照逆變電路直流測電源性質分類， 直流側是電壓源的逆變 電路稱為電壓型逆變電路，直流側是電流源的逆變電路稱為電流型 逆變電路電壓型逆變電路的主要特點是：直流側為電壓源，或并聯有大電容， 相當于電壓源。直流側電 壓基本無脈動，直流回路呈現低阻抗。由于直流電壓源的鉗位作用，交流側輸出電壓波形為矩形波， 并且與負載阻抗角無關。而交流側輸出電流波形和相位因負載阻抗 情況的不同而不同。 當交流側為阻感負載時需要提供無功功率， 直流側電容起緩沖 無功能量的作用。 為了給交流側向直流側反饋的無功能量提供通

8、道， 精品文檔精品文檔逆變橋各臂都并聯了反饋二極管。電流型逆變電路的主要特點是：直流側串聯有大電感， 相當于電流源。直流側電流基本無脈動， 直流回路呈現高阻抗。電路中開關器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑， 因此交 流側輸出電流為矩形波，并且與負載阻抗角無關。而交流側輸出電 壓波形和相位則因負載阻抗情況的不同而不同。 當交流側為阻感負載時需要提供無功功率， 直流側電感起緩沖 無功能量的作用。因為反饋無功能量時直流電流并不反向，因此不 必像電壓型逆變電路那樣要給開關器件反并聯二極管。第5 章 直流-直流變流電路2在圖 5-1a 所示的降壓斬波電路中，已知 E=200V，R=10， L 值極大，

9、 EM=50V。采用脈寬調制控制方式，當 T=40s, ton=20 s, 計算輸出電壓平均值 Uo，輸出電流平均值 Io。解：由于 L 值極大，故負載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為ton 20 200Uo= Ton E = 40 =100(V)輸出電流平均值為U o - EM=100 5010=5(A)5 在圖5-2a所示的升壓斬波電路中， 已知E=50V，L值和C值 極大，R=25，采用脈寬調制控制方式， 當 T=50s，t on=20s 時， 計算輸出電壓平均值 Uo，輸出電流平均值 I o。 解：輸出電壓平均值為：Uo = tToff E=50502050 =83.3(V)輸出電流平均

10、值為：Io =Uo = 83. 3 =3.33(A)R 259對于圖 5-8 所示的橋式可逆斬波電路，若需使電動機工作于 反轉電動狀態(tài)，試分析此時電路的工作情況，并繪制相應的電流流 通路徑圖，同時標明電流流向。 解：需使電動機工作于反轉電動狀態(tài)時， 由 V3和 VD 3構成的降壓斬 波電路工作，此時需要 V 2保持導通，與 V3 和 VD3 構成的降壓斬波 電路相配合。當 V3 導通時，電源向 M 供電，使其反轉電動，電流路徑如下 圖：V1VD2V2uoLRV3io+ME-VD4當 V3關斷時，負載通過 VD3 續(xù)流，電流路徑如下圖：EM V4VD3VD1VD4VD311.試分析正激電路和反激

11、電路中的開關和整流二級管在工作 時承受的最大電壓、最大電流和平均電流。解：單端正激:開關管：最大電壓 Us1 N1 UiN3最大電流 I s N2 I os N1 o平均電流 I AV I s整流管：最大電壓 UD NN2 Ui 最大電流 I D I o 平均電流 I DAV I o單端反激 :開關管：最大電壓 Us Ui 1 Uos i N2 o最大電流 =全負荷時導通最后閘短前電流平均電流 =最大電流的一半乘以占空比整流管：最大電壓 UD N2 Ui UoN1最大電流 =開關管最大電流值乘以變壓器變比平均電流 =輸出電流。第 6 章 交流-交流變流電路1. 一調光臺燈由單相交流調壓電路供電

12、，設該臺燈可看作電阻 負載，在 =0 時輸出功率為最大值，試求功率為最大輸出功率的 80% ， 50%時的開通角。 解： =0 時的輸出電壓最大，為1 ( 2U 1sin t)2 d t U10U omax此時負載電流最大，為U omaxI omax omax RU1R因此最大輸出功率為U12 R 輸出功率為最大輸出功率的 80% 時，有：Pmax U omaxIo max o maxP 0.8Pomax2( 0.8U 1)2此時，U o 0.8U1又由sin22解得=60.54同理，輸出功率為最大輸出功率的 50% 時，有：U o 0.5U1又由sin22=90精品文檔3交流調壓電路和交流調

13、功電路有什么區(qū)別？二者各運用于什 么樣的負載？為什么？ 答：交流調壓電路和交流調功電路的電路形式完全相同，二者的區(qū) 別在于控制方式不同。交流調壓電路是在交流電源的每個周期對輸出電壓波形進行控 制。而交流調功電路是將負載與交流電源接通幾個周波，再斷開幾 個周波，通過改變接通周波數與斷開周波數的比值來調節(jié)負載所消 耗的平均功率。交流調壓電路廣泛用于燈光控制（如調光臺燈和舞臺燈光控制） 及異步電動機的軟起動， 也用于異步電動機調速。 在供用電系統中， 還常用于對無功功率的連續(xù)調節(jié)。此外，在高電壓小電流或低電壓 大電流直流電源中，也常采用交流調壓電路調節(jié)變壓器一次電壓。 如采用晶閘管相控整流電路，高電

14、壓小電流可控直流電源就需要很 多晶閘管串聯； 同樣，低電壓大電流直流電源需要很多晶閘管并聯。 這都是十分不合理的。采用交流調壓電路在變壓器一次側調壓，其 電壓電流值都不太大也不太小，在變壓器二次側只要用二極管整流 就可以了。這樣的電路體積小、成本低、易于設計制造。交流調功電路常用于電爐溫度這樣時間常數很大的控制對象。 由 于控制對象的時間常數大，沒有必要對交流電源的每個周期進行頻 繁控制。 5交交變頻電路的主要特點和不足是什么？其主要用途是什么？ 答：交交變頻電路的主要特點是：只用一次變流，效率較高；可方便實現四象限工作；低頻輸出 時的特性接近正弦波。交交變頻電路的主要不足是：接線復雜，如采用

15、三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用 36 只晶閘管；受電網頻率和變流電路脈波數的限制，輸出頻率較低； 輸出功率因數較低；輸入電流諧波含量大，頻譜復雜。主要用途： 500 千瓦或 1000千瓦以下的大功率、低轉速的交流 調速電路，如軋機主傳動裝置、鼓風機、球磨機等場合。第 7 章 PWM 控制技術1試說明 PWM 控制的基本原理。答： PWM 控制就是對脈沖的寬度進行調制的技術。即通過對一系 列脈沖的寬度進行調制， 來等效地獲得所需要波形 （含形狀和幅值）。在采樣控制理論中有一條重要的結論： 沖量相等而形狀不同的窄 脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同，沖量即窄脈沖的 面積。效果基本相同

16、是指環(huán)節(jié)的輸出響應波形基本相同。上述原理 稱為面積等效原理以正弦 PWM 控制為例。把正弦半波分成 N 等份，就可把其看 成是 N 個彼此相連的脈沖列所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都 等于/N，但幅值不等且脈沖頂部不是水平直線而是曲線，各脈沖 幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖列利用相同數量的等幅而不 等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點和相應正弦波部分的中點 重合，且使矩形脈沖和相應的正弦波部分面積（沖量）相等，就得 到 PWM 波形。各 PWM 脈沖的幅值相等而寬度是按正弦規(guī)律變化 的。根據面積等效原理， PWM 波形和正弦半波是等效的。對于正 弦波的負半周，也可以用同樣的方法得到 PW

17、M 波形?？梢姡?到的 PWM 波形和期望得到的正弦波等效。3. 單極性和雙極性 PWM 調制有什么區(qū)別？三相橋式 PWM 型逆 變電路中，輸出相電壓（輸出端相對于直流電源中點的電壓）和線 電壓 SPWM 波形各有幾種電平？答：三角波載波在信號波正半周期或負半周期里只有單一的極性， 所得的 PWM 波形在半個周期中也只在單極性范圍內變化，稱為單 極性 PWM 控制方式。三角波載波始終是有正有負為雙極性的，所得的 PWM 波形在 半個周期中有正、有負，則稱之為雙極性 PWM 控制方式。 精品文檔三相橋式 PWM 型逆變電路中， 輸出相電壓有兩種電平： 0.5Ud 和-0.5 Ud。輸出線電壓有三種電平 Ud、0、- Ud。10什么是 PWM 整流電路？它和相控整流電路的工作原理和性 能有何不同？答： PWM 整流電路就是采用 PWM 控制的整流電路，通過對 PWM 整流電路的適當控制，可以使其輸入電流十分接近正弦波且 和輸入電壓同相位，功率因數接近 1。相控整流電路是對晶閘管的開通起始角進行控