《電力電子技術(shù)》答案 王兆安主編(第五版)

1、目錄目錄 . 1第 1 章 緒論 . 1第 2 章 電力電子器件 . 1第 3 章 整流電路 . 5第 4 章 逆變電路 . 21第 5 章 直流-直流變流電路 . 24第 6 章 交流-交流變流電路 . 31第 7 章 PWM 控制技術(shù). 36第 8 章 軟開關(guān)技術(shù) . 40第 9 章 電力電子器件應(yīng)用的共性問題 . 41第 10 章 電力電子技術(shù)的應(yīng)用 . 41第 2 章電力電子器件1. 使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答：使晶閘管導(dǎo)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）?；颍簎AK>0 且 uGK>0。2. 維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)

2、通變?yōu)殛P(guān)斷？答：維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流，即維持電流。要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)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(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。3. 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Im，試計算各波形的電流平均值 Id1、Id2、Id3 與電流有效值 I1、I2、I3。0 p4p2p0 p4p 5p42p 0p22pa)b)圖 1-43 圖1-43管導(dǎo)電波形c)解：a)Id1=12p4msin wtd (wt) =I m2(22+ 1 ) »

3、0.2717 ImI1=12pp4msin wt) 2 d (wt) =I m234+12p» 0.4767 Imb)Id2 =1p4msin wtd (wt) =I m(22+ 1 ) » 0.5434 ImI2 =pp ( I4msinwt) 2 d (wt) =2 I m234+12p» 0.6741I mc)Id3=12p20I m d (wt) =14ImI3 =12pp20212Im晶閘òp Iòp ( Iòp I1òòI m d (wt) =4. 上題中如果不考慮安全裕量,問 100A 的晶閘管能送出

4、的平均電流 Id1、Id2、Id3 各為多少？這時，相應(yīng)的電流最大值 Im1、Im2、Im3 各為多少?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(jié)果知a)Im1 »I0.4767» 329.35，Id1 » 0.2717 Im1 » 89.48b)Im2 »I0.6741» 232.90,Id2 » 0.5434 Im2 » 126.56c)Im3=2 I = 314,Id3=14Im3=78.55. GTO 和普通晶閘管同為 PNPN 結(jié)構(gòu)，為什么 GTO

5、能夠自關(guān)斷，而普通晶閘管不能？答：GTO 和普通晶閘管同為 PNPN 結(jié)構(gòu)，由 P1N1P2 和 N1P2N2 構(gòu)成兩個晶體管 V1、V2,分別具有共基極電流增益a 1 和a 2 ，由普通晶閘管的分析可得，a 1 + a 2 =1 是器件臨界導(dǎo)通的條件。a 1 + a 2 1，兩個等效晶體管過飽和而導(dǎo)通；a 1 +a 2 1，不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。GTO 之所以能夠自行關(guān)斷，而普通晶閘管不能，是因為 GTO 與普通晶閘管在設(shè)計和工藝方面有以下幾點不同：1) GTO 在設(shè)計時a 2 較大，這樣晶體管 V2 控制靈敏，易于 GTO 關(guān)斷；2) GTO 導(dǎo)通時的 a 1 + a 2 更接近于 1，

6、普通晶閘管 a 1 + a 2 ³ 1.15，而 GTO 則為a 1 +a 2 » 1.05，GTO 的飽和程度不深，接近于臨界飽和，這樣為門極控制關(guān)斷提供了有利條件；3) 多元集成結(jié)構(gòu)使每個 GTO 元陰極面積很小，門極和陰極間的距離大為縮短，使得P2 極區(qū)所謂的橫向電阻很小，從而使從門極抽出較大的電流成為可能。6. 如何防止電力 MOSFET 因靜電感應(yīng)應(yīng)起的損壞？答：電力 MOSFET 的柵極絕緣層很薄弱，容易被擊穿而損壞。MOSFET 的輸入電容是低泄漏電容，當(dāng)柵極開路時極易受靜電干擾而充上超過 ± 20 的擊穿電壓，所以為防止MOSFET 因靜電感應(yīng)而引

7、起的損壞，應(yīng)注意以下幾點： 一般在不用時將其三個電極短接； 裝配時人體、工作臺、電烙鐵必須接地，測試時所有儀器外殼必須接地； 電路中，柵、源極間常并聯(lián)齊納二極管以防止電壓過高 漏、源極間也要采取緩沖電路等措施吸收過電壓。7. IGBT、GTR、GTO 和電力 MOSFET 的驅(qū)動電路各有什么特點？2答：IGBT 驅(qū)動電路的特點是：驅(qū)動電路具有較小的輸出電阻，IGBT 是電壓驅(qū)動型器件，IGBT 的驅(qū)動多采用專用的混合集成驅(qū)動器。GTR 驅(qū)動電路的特點是：驅(qū)動電路提供的驅(qū)動電流有足夠陡的前沿，并有一定的過沖，這樣可加速開通過程，減小開通損耗，關(guān)斷時，驅(qū)動電路能提供幅值足夠大的反向基極驅(qū)動電流，并

8、加反偏截止電壓，以加速關(guān)斷速度。GTO 驅(qū)動電路的特點是：GTO 要求其驅(qū)動電路提供的驅(qū)動電流的前沿應(yīng)有足夠的幅值和陡度，且一般需要在整個導(dǎo)通期間施加正門極電流，關(guān)斷需施加負(fù)門極電流，幅值和陡度要求更高，其驅(qū)動電路通常包括開通驅(qū)動電路，關(guān)斷驅(qū)動電路和門極反偏電路三部分。電力 MOSFET 驅(qū)動電路的特點：要求驅(qū)動電路具有較小的輸入電阻，驅(qū)動功率小且電路簡單。8. 全控型器件的緩沖電路的主要作用是什么？試分析 RCD 緩沖電路中各元件的作用。答：全控型器件緩沖電路的主要作用是抑制器件的內(nèi)因過電壓，du/dt 或過電流和 di/dt，減小器件的開關(guān)損耗。RCD 緩沖電路中，各元件的作用是：開通時，

9、Cs 經(jīng) Rs 放電，Rs 起到限制放電電流的作用；關(guān)斷時，負(fù)載電流經(jīng) VDs 從 Cs 分流，使 du/dt 減小，抑制過電壓。9. 試說明 IGBT、GTR、GTO 和電力 MOSFET 各自的優(yōu)缺點。解：對 IGBT、GTR、GTO 和電力 MOSFET 的優(yōu)缺點的比較如下表：器 件IGBTGTRGTO電 力MOSFET優(yōu) 點開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動，驅(qū)動功率小耐壓高，電流大，開關(guān)特性好，通流能力強，飽和壓降低電壓、電流容量大，適用于大功率場合，具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，其通流能力很強開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動功率小

10、且驅(qū)動電路簡單，工作頻率高，不存在3缺 點開 關(guān) 速 度 低 于 電 力MOSFET,電壓，電流容量不及 GTO開關(guān)速度低，為電流驅(qū)動，所需驅(qū)動功率大，驅(qū)動電路復(fù)雜，存在二次擊穿問題電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時門極負(fù)脈沖電流大，開關(guān)速度低，驅(qū)動功率大，驅(qū)動電路復(fù)雜，開關(guān)頻率低電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過 10kW的電力電子裝置二次擊穿問題4第 3 章整流電路1. 單相半波可控整流電路對電感負(fù)載供電，L20mH，U2100V，求當(dāng)0°和 60°時的負(fù)載電流 Id，并畫出 ud 與 id 波形。解：0°時，在電源電壓 u2 的正半周期晶閘管導(dǎo)通時，負(fù)載電感

11、L 儲能，在晶閘管開始導(dǎo)通時刻，負(fù)載電流為零。在電源電壓 u2 的負(fù)半周期，負(fù)載電感 L 釋放能量，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通。因此，在電源電壓 u2 的一個周期里，以下方程均成立：Ld idd t= 2U 2 sin wt考慮到初始條件：當(dāng)wt0 時 id0 可解方程得：id =2U 2wL(1 - cos wt)I d =12p=2p02U 2wL2U 2wL(1 - cos wt)d(wt)=22.51(A)ud 與 id 的波形如下圖：u20p2pw tud0p2pw tid0p2pw t當(dāng)60°時，在 u2 正半周期 60°180°期間晶閘管導(dǎo)通使電感 L 儲能，電

12、感 L 儲藏的能量在 u2 負(fù)半周期 180°300°期間釋放，因此在 u2 一個周期中 60°300°期間以下微分方程成立：Ld idd t= 2U 2 sin wt考慮初始條件：當(dāng)wt60°時 id0 可解方程得：5ò其平均值為id =2U 2 1wL 2I d =12p5p332U 2 1wL 22U 22wL=11.25(A)此時 ud 與 id 的波形如下圖：u20 aud+wtwtidwt2圖 2-9 為具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，問該變壓器還有直流磁化問題嗎？試說明：晶閘管承受的最大反向電壓為 2 2U 2

13、 ；當(dāng)負(fù)載是電阻或電感時，其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時相同。答：具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，該變壓器沒有直流磁化的問題。因為單相全波可控整流電路變壓器二次測繞組中，正負(fù)半周內(nèi)上下繞組內(nèi)電流的方向相反，波形對稱，其一個周期內(nèi)的平均電流為零，故不會有直流磁化的問題。以下分析晶閘管承受最大反向電壓及輸出電壓和電流波形的情況。 以晶閘管 VT2 為例。當(dāng) VT1 導(dǎo)通時，晶閘管 VT2 通過 VT1 與 2 個變壓器二次繞組并聯(lián)，所以 VT2 承受的最大電壓為 2 2U 2 。 當(dāng)單相全波整流電路與單相全控橋式整流電路的觸發(fā)角a 相同時，對于電阻負(fù)載：（0）期間無晶閘管導(dǎo)通，輸出

14、電壓為 0；（）期間，單相全波電路中 VT1 導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VT1、VT4 導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓 u2 相等；()期間，均無晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為 0；( 2)期間，單相全波電路中 VT2 導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VT2、VT3 導(dǎo)通，輸出電壓等于- u2。對于電感負(fù)載：（ ）期間，單相全波電路中 VT1 導(dǎo)通，單相全控橋電路中VT1、VT4 導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓 u2 相等；（ 2）期間，單相全波電路中 VT2 導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VT2、VT3 導(dǎo)通，輸出波形等于- u2。6( - cos wt)òp( - cos wt)d(wt) =可見，兩者的輸出電

15、壓相同，加到同樣的負(fù)載上時，則輸出電流也相同。3單相橋式全控整流電路，U2100V，負(fù)載中 R2，L 值極大，當(dāng)30°時，要求：作出 ud、id、和 i2 的波形；求整流輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次電流有效值 I2；考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解：ud、id、和 i2 的波形如下圖：u2OudpwtOidOi2OaapIdIdwtwtwt輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次電流有效值 I2 分別為Ud0.9 U2 cos0.9³100³cos30°77.97（V）IdUd /R77.97/238.99（A）I2Id

16、38.99（A）晶閘管承受的最大反向電壓為：2 U2100 2 141.4（V）考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為：UN（23）³141.4283424（V）具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。流過晶閘管的電流有效值為：IVTId 2 27.57（A）晶閘管的額定電流為：IN（1.52）³27.571.572635（A）具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。4單相橋式半控整流電路，電阻性負(fù)載，畫出整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形。解：注意到二極管的特點：承受電壓為正即導(dǎo)通。因此，二極管承受的電壓不會出現(xiàn)正的部分。在電路中器件均不導(dǎo)通的階段，交流電源電壓由晶閘管平衡。7整流二極管

17、在一周內(nèi)承受的電壓波形如下：u20p2pwtuVD20uVD40wtwt5單相橋式全控整流電路，U2=100V，負(fù)載中 R=2 ，L 值極大，反電勢 E=60V，當(dāng)a=30°時，要求： 作出 ud、id 和 i2 的波形； 求整流輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次側(cè)電流有效值 I2； 考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解：ud、id 和 i2 的波形如下圖：u2Oudpw tOidapIdw tOi2aIdIdw tOw t整流輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次側(cè)電流有效值 I2 分別為Ud0.9 U2 cos0.9³100³cos30

18、°77.97(A)Id (UdE)/R(77.9760)/29(A)I2Id 9(A)晶閘管承受的最大反向電壓為：2 U2100 2 141.4（V）流過每個晶閘管的電流的有效值為：IVTId 2 6.36（A）故晶閘管的額定電壓為：8UN(23)³141.4283424（V）晶閘管的額定電流為：IN(1.52)³6.361.5768（A）晶閘管額定電壓和電流的具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。6. 晶閘管串聯(lián)的單相半控橋（橋中 VT1、VT2為晶閘管），電路如圖 2-11 所示，U2=100V，電阻電感負(fù)載，R=2 ，L 值很大，當(dāng)a=60°時求流過

19、器件電流的有效值，并作出 ud、id、iVT、iD 的波形。解：ud、id、iVT、iD 的波形如下圖：u2Op2pwtudOidIdwtiVT1 OIdwtiVD2OOp+ aIdwtwt負(fù)載電壓的平均值為：U d =pp32U 2 sin wtd(wt) = 0.9U 21 + cos(p / 3)267.5（V）負(fù)載電流的平均值為：IdUdR67.52233.75（A）流過晶閘管 VT1、VT2 的電流有效值為：IVT13Id19.49（A）流過二極管 VD3、VD4 的電流有效值為：IVD23Id27.56（A）7. 在三相半波整流電路中，如果 a 相的觸發(fā)脈沖消失，試?yán)L出在電阻性負(fù)載

20、和電感性負(fù)載下整流電壓 ud 的波形。解：假設(shè)a = 0° ，當(dāng)負(fù)載為電阻時，ud 的波形如下：91udOudOauauaububucucw tw t當(dāng)負(fù)載為電感時，ud 的波形如下：udOudOuauaububucucw tw t8三相半波整流電路，可以將整流變壓器的二次繞組分為兩段成為曲折接法，每段的電動勢相同，其分段布置及其矢量如圖 2-60 所示，此時線圈的繞組增加了一些，銅的用料約增加 10%，問變壓器鐵心是否被直流磁化，為什么？ABCCNnBNAa1b1c1c2c1a2b2c2a2nb1a1b2圖 2-60圖 2-60 變壓器二次繞組的曲折接法及其矢量圖答：變壓器鐵心不會

21、被直流磁化。原因如下：變壓器二次繞組在一個周期內(nèi)：當(dāng) a1c2 對應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時，a1 的電流向下流，c2 的電流向上流；當(dāng) c1b2 對應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時，c1 的電流向下流，b2 的電流向上流；當(dāng) b1a2對應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時，b1 的電流向下流，a2 的電流向上流；就變壓器的一次繞組而言，每一周期中有兩段時間（各為 120°）由電流流過，流過的電流大小相等而方向相反，故一周10期內(nèi)流過的電流平均值為零，所以變壓器鐵心不會被直流磁化。9三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，a、b 兩相的自然換相點是同一點嗎？如果不是，它們在相位上差多少度？答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽

22、極接法，a、b 兩相之間換相的的自然換相點不是同一點。它們在相位上相差 180°。10有兩組三相半波可控整流電路，一組是共陰極接法，一組是共陽極接法，如果它們的觸發(fā)角都是a，那末共陰極組的觸發(fā)脈沖與共陽極組的觸發(fā)脈沖對同一相來說，例如都是 a 相，在相位上差多少度？答：相差 180°。11三相半波可控整流電路，U2=100V，帶電阻電感負(fù)載，R=5 ，L 值極大，當(dāng)a=60°時，要求： 畫出 ud、id 和 iVT1 的波形； 計算 Ud、Id、IdT 和 IVT。解：ud、id 和 iVT1 的波形如下圖：u2OaubucwtudOauaubucwtiVT1Oi

23、dOwtwtUd、Id、IdT 和 IVT 分別如下Ud1.17U2cosa1.17³100³cos60°58.5（V）IdUdR58.5511.7（A）IdVTId311.733.9（A）IVTId 3 6.755（A）12在三相橋式全控整流電路中，電阻負(fù)載，如果有一個晶閘管不能導(dǎo)通，此時的整11u流電壓 ud 波形如何？如果有一個晶閘管被擊穿而短路，其他晶閘管受什么影響？答：假設(shè) VT1 不能導(dǎo)通，整流電壓 ud 波形如下：udOwt假設(shè) VT1 被擊穿而短路，則當(dāng)晶閘管 VT3 或 VT5 導(dǎo)通時，將發(fā)生電源相間短路，使得 VT3、VT5 也可能分別被擊穿。

24、13三相橋式全控整流電路，U2=100V，帶電阻電感負(fù)載，R=5 ，L 值極大，當(dāng)a=60°時，要求： 畫出 ud、id 和 iVT1 的波形； 計算 Ud、Id、IdT 和 IVT。解：ud、id 和 iVT1 的波形如下：a = 60°u2 uaubucOwt1wtudOidOiVT1Ouab uac ubc uba uca ucb uab uacwtwtwtUd、Id、IdT 和 IVT 分別如下Ud2.34U2cosa2.34³100³cos60°117（V）IdUdR117523.4（A）IDVTId323.437.8（A）IVTId

25、 3 23.4 3 13.51（A）1214單相全控橋，反電動勢阻感負(fù)載，R=1 ，L=，E=40V，U2=100V，LB=0.5mH，當(dāng)a=60°時求 Ud、Id 與g 的數(shù)值，并畫出整流電壓 ud 的波形。解：考慮 LB 時，有：Ud0.9U2cosUdUd2XBIdId（UdE）R解方程組得：Ud（R 0.9U2cos 2XBE）（R2XB）44.55（V）Ud0.455（V）Id4.55（A）又cosa cos(a + g ) 2 I d X B U2即得出cos(60° + g ) =0.4798換流重疊角g 61.33°- 60°=1.33&

26、#176;最后，作出整流電壓 Ud 的波形如下：u2OudgwtOawt15三相半波可控整流電路，反電動勢阻感負(fù)載，U2=100V，R=1 ，L=，LB=1mH，求當(dāng)a=30°時、E=50V 時 Ud、Id、g 的值并作出 ud 與 iVT1 和 iVT2 的波形。解：考慮 LB 時，有：Ud1.17U2cosUdUd3XBId2Id（UdE）R解方程組得：Ud（R 1.17U2cos 3XBE）（2R3XB）94.63（V）Ud6.7（V）Id44.63（A）又13cosa cos(a + g ) 2 I d X B 6 U2即得出cos(30° + g ) =0.752

27、換流重疊角g 41.28°- 30°=11.28°ud、iVT1 和 iVT2 的波形如下：u2uaubucOudauaubucOiVT1IdwtOiVT2OggIdwtwt16三相橋式不可控整流電路，阻感負(fù)載，R=5 ，L=，U2=220V，XB=0.3 ，求Ud、Id、IVD、I2 和g 的值并作出 ud、iVD 和 i2 的波形。解：三相橋式不可控整流電路相當(dāng)于三相橋式可控整流電路0°時的情況。Ud2.34U2cosUdUd3XBIdIdUdR解方程組得：Ud2.34U2cos （13XB/R）486.9（V）Id97.38（A）又cosa cos

28、(a + g ) 2 I d X B 6 U2即得出cos g =0.89214換流重疊角g 26.93°二極管電流和變壓器二次測電流的有效值分別為IVDId397.38332.46（A）ud、iVD1 和 i2a 的波形如下：I2a23Id79.51（A）u2O wt1uaubucwtudOiVD1 uab uac ubc uba uca ucb uab uacIdwtOi2aOIdwtwt17三相全控橋，反電動勢阻感負(fù)載，E=200V，R=1 ，L=，U2=220V，a=60°，當(dāng)LB=0 和LB=1mH 情況下分別求 Ud、Id 的值，后者還應(yīng)求g 并分別作出 ud

29、與 iT 的波形。解：當(dāng) LB0 時：Ud2.34U2cos2.34³220³cos60°257.4（V）Id（UdE）R（257.4200）157.4（A）當(dāng) LB1mH 時Ud2.34U2cosUd Ud3XBIdId（UdE）R解方程組得：Ud（2.34U2R cos3XBE）（R3XB）244.15（V）Id44.15（A）Ud13.25（V）15又 cosa cos(a + g ) 2XBId 6 U2cos(60° + g ) 0.448563.35°60°3.35°ud、IVT1 和 IVT2 的波形如下：u2

30、OuaubucwtuduabuacubcubaucaucbuabuacOiVT1OiVT2OIdIdwtwtwt18單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？答：單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有 2k（k=1、2、3）次諧波，其中幅值最大的是 2 次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有 2k1（k1、2、3）次即奇次諧波，其中主要的有 3 次、5 次諧波。19三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次

31、？答：三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有 6k（k1、2、3）次的諧波，其中幅值最大的是 6 次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有 6k±1(k=1、2、3)次的諧波，其中主要的是 5、7 次諧波。20試計算第 3 題中 i2 的 3、5、7 次諧波分量的有效值 I23、I25、I27。解：在第 3 題中已知電路為單相全控橋，其輸出電流平均值為16Id38.99（A）于是可得：I232 2 Id32 2 ³38.99311.7（A）I252 2 Id52 2 ³38.9957.02（A）I272 2 Id72 2 ³38.9975.01（A）21試計算第

32、 13 題中 i2 的 5、7 次諧波分量的有效值 I25、I27。解：第 13 題中，電路為三相橋式全控整流電路，且已知Id23.4（A）由此可計算出 5 次和 7 次諧波分量的有效值為：I25 6 Id5 6 ³23.45 3.65（A）I27 6 Id7 6 ³23.47 2.61（A）22試分別計算第 3 題和第 13 題電路的輸入功率因數(shù)。解：第 3 題中基波電流的有效值為：I12 2 Id 2 2 ³38.99 35.1（A）基波因數(shù)為 nI1II1Id35.138.990.9電路的輸入功率因數(shù)為：ln cosa 0.9 cos30°0.78

33、第 13 題中基波電流的有效值：I1 6 Id 6 ³23.39 18.243（A）基波因數(shù)為 nI1II1Id0.955電路的輸入功率因數(shù)為：ln cosa 0.955 cos60°0.4823帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有何主要異同？答：帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有以下異同點：三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需要用平衡電抗器；當(dāng)變壓器二次電壓有效值 U2 相等時，雙反星形電路的整流電壓平均值 Ud 是三相橋式電路的 1/2，而整流電流平均值 Id 是三相橋式

34、電路的 2 倍。17在兩種電路中，晶閘管的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系是一樣的，整流電壓 ud 和整流電流 id 的波形形狀一樣。24整流電路多重化的主要目的是什么？答：整流電路多重化的目的主要包括兩個方面，一是可以使裝置總體的功率容量大，二是能夠減少整流裝置所產(chǎn)生的諧波和無功功率對電網(wǎng)的干擾。2512 脈波、24 脈波整流電路的整流輸出電壓和交流輸入電流中各含哪些次數(shù)的諧波？答：12 脈波電路整流電路的交流輸入電流中含有 11 次、13 次、23 次、25 次等即 12k±1、（k=1，2，3²²²）次諧波，整流輸出電壓中含有 12、24 等即 12k（k

35、=1，2，3²²²）次諧波。24 脈波整流電路的交流輸入電流中含有 23 次、25 次、47 次、49 次等，即 24k±1（k=1，2，3²²²）次諧波，整流輸出電壓中含有 24、48 等即 24k（k=1，2，3²²²）次諧波。26使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：條件有二：直流側(cè)要有電動勢，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓；要求晶閘管的控制角> /2，使 Ud 為負(fù)值。27三相全控橋變流器，反電動勢阻感負(fù)載，R=1 ，L=，U2=220V，

36、LB=1mH，當(dāng) EM=-400V，b=60°時求 Ud、Id 與g 的值，此時送回電網(wǎng)的有功功率是多少？解：由題意可列出如下 3 個等式：Ud2.34U2cos( - )Ud Ud3XBIdId（UdEM）R三式聯(lián)立求解，得Ud2.34U2R cos( - )3XBEM(R3XB)290.3（V）Id109.7（A）由下式可計算換流重疊角：cosa cos(a + g ) 2XBId 6 U20.1279cos(120° + g ) -0.6279128.90°120°8.90°18送回電網(wǎng)的有功功率為P= | EM I d | -I d2

37、R =400³109.7-109.72³109.7³1=31.85(W)28單相全控橋，反電動勢阻感負(fù)載，R=1 ，L=，U2=100V，L=0.5mH，當(dāng) EM=-99V，b=60°時求 Ud、Id 和g 的值。解：由題意可列出如下 3 個等式：Ud0.9U2cos(-)UdUd2XBIdId（UdEM）R三式聯(lián)立求解，得UdR 0.9U2cos(-)2XBEM（R2XB）49.91（V）Id49.09（A）又cosa cos(a + g ) 2 I d X B U2=0.2181即得出cos(120° + g ) =-0.7181換流重疊角

38、g 135.9°- 120°=15.9°29什么是逆變失?。咳绾畏乐鼓孀兪。看穑耗孀冞\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?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內(nèi)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(zhì)量，留出充足的換向裕量角 等。30單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當(dāng)負(fù)載分別為電阻負(fù)載或電感負(fù)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(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時，要求的晶閘管移相范圍是

39、 0 180°，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)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(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時，要求的晶閘管移相范圍是 0 120°，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時，要求的晶閘管移相范圍是 0 90°。31三相全控橋，電動機負(fù)載，要求可逆，整流變壓器的接法是 D，y-5，采用 NPN19鋸齒波觸發(fā)器，并附有滯后 30°的 R-C 濾波器，決定晶閘管的同步電壓和同步變壓器的聯(lián)結(jié)形式。解：整流變壓器接法如下圖所示ABCabc以 a 相為例，ua 的 120°對應(yīng)于=90°，此時 Ud=0，處于整流和逆變的臨界點。該點與鋸齒

40、波的中點重合，即對應(yīng)于同步信號的 300°，所以同步信號滯后 ua 180°，又因為R-C 濾波已使同步信號滯后 30°，所以同步信號只要再滯后 150°就可以了。滿足上述關(guān)系的同步電壓相量圖及同步變壓器聯(lián)結(jié)形式如下兩幅圖所示。AsaAcBsbb-sbscsa-scsbCsc-saC-saBa-sb-sc各晶閘管的同步電壓選取如下表：晶閘管同步電壓VT1-usbVT2usaVT3-uscVT4usbVT5-usaVT6usc20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：兩種電路的不同主要是：有源逆變電路的交流側(cè)接電網(wǎng)，即交流側(cè)接有電源。

41、而無源逆變電路的交流側(cè)直接和負(fù)載聯(lián)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(guān)斷能力進(jìn)行換流。全控型器件采用此換流方式。電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)提供換流電壓，只要把負(fù)的電網(wǎng)電壓加在欲換流的器件上即可。負(fù)載換流：由負(fù)載提供換流電壓，當(dāng)負(fù)載為電容性負(fù)載即負(fù)載電流超前于負(fù)載電壓時，可實現(xiàn)負(fù)載換流。強迫換流：設(shè)置附加換流電路，給欲關(guān)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(xiàn)，也稱電容換流。晶閘管電路不能采用器件換流，根據(jù)電路形式的不同采用電網(wǎng)換流、負(fù)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

42、有什么特點。答：按照逆變電路直流測電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的逆變電路稱為電壓型逆變電路，直流側(cè)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(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。直流側(cè)電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。電流型逆變電路的主要特點是：直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流基本

43、無脈動，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。電路中開關(guān)器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此交流側(cè)輸出電流為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。21當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時需要提供無功功率，直流側(cè)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(guān)器件反并聯(lián)二極管。4電壓型逆變電路中反饋二極管的作用是什么？為什么電流型逆變電路中沒有反饋二極管？答：在電壓型逆變電路中，當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。當(dāng)輸出交流電壓和電流的極性相同時，電流經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通，而當(dāng)輸出電壓電流極性相反時，由反饋二極管提供電流通道。在電流型逆