可控整流器與有源逆變器習題

1、第2章可控整流器與有源逆變器習題解答2-1具有續(xù)流二極管的單相半波可控整流電路,電感性負載，電阻為10A,試計5Q,電感為0.2H,電源電壓U2為220V,直流平均電流為算晶閘管和續(xù)流二極管的電流有效值，并指出其電壓定額。解：由直流輸出電壓平均值Ud的關(guān)系式:1cosUd0.45U22已知直流平均電流Id為10A,故得:Ud IdR可以求得控制角為：10 5 50A2Ud cos 0.45U 211 00.45 220所以，晶閘管的電流有效值求得,IVT1d2d t . 21dId - Id225A續(xù)流二極管的電流有效值為：I VDRId 8.66A 2晶閘管承受的最大正、反向電壓均為電源電壓

2、的峰值Um V2U2,考慮23倍安全裕量，晶閘管的額定電壓為Utn23Um23311622933V續(xù)流二極管承受的最大反向電壓為電源電壓的峰值UM；2U2,考慮23倍安全裕量，續(xù)流二極管的額定電壓為Utn23Um23311622933V2-2具有變壓器中心抽頭的單相雙半波可控整流電路如圖2-44所示，問該變壓器是否存在直流磁化問題。試說明晶閘管承受的最大反向電壓是多少？當負載是電阻或者電感時，其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時是否相同。解：因為單相雙半波可控整流電路變壓器二次測繞組中，正負半周內(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。分析晶閘管

3、承受最大反向電壓及輸出電壓和電流波形的情況：(1)以晶閘管VT2為例。當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2V2U2o(2)當單相全波整流電路與單相全控橋式整流電路的觸發(fā)角相同時，對于電阻負載：(0)期間無晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為0；()期間，單相全波電路中VT1導(dǎo)通，單相全控橋電路中V1、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。對于電感負載：()期間，單相全波電路中VT停通，單相全控橋電路中VT1、VT4導(dǎo)通

4、，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。可見，兩者的輸出電壓相同，加到同樣的負載上時，則輸出電流也相同。2-3單相橋式全控整流電路，電阻性負載，U2220V,RL2,30,試計算(1)輸出電壓Ud和輸出電流1d;(2)晶閘管額定電壓和額定電流。解：(1)輸出電壓平均值為：1 cos1cos30Ud0.9U20.9220184.7V2 2輸出電流為：,Ud184.7Id92.35ARl2(2)晶閘管承受的最大反向電壓為電源電壓的峰值V2U2,考慮23倍的安全裕量，晶閘管的額定電壓為UTN23Um622933V晶閘

5、管流過的電流為負載電流的一半,U2sin276AIt2.R42考慮1.52倍的安全裕量，晶閘管的額定電流為:It(av)(1.52)且7396A1.572-4單相橋式全控整流電路，U2100V,負載中Rl2,L值極大，反電勢E=60V當=30時，求：(1)畫出Ud,id和i2的波形；(2)整流輸出平均電壓Ud、電流Id及變壓器二次側(cè)電流有效值12；(3)考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解：(1)ud,id,和i2的波形如下圖：(2)輸出平均電壓Ud,電流Id,變壓器二次電流有效值12分別為Ud0.9U2cos0.9100cos3077.97V,UdE77.9760Id8.99AR

6、2I2Id8.99A(3)晶閘管承受的最大反向電壓為:,2U2100.2141.4(A)考慮23倍的安全裕量，晶閘管的額定電壓為:Utn(2-3)141.4283424(V)流過晶閘管的電流有效值為:IdIt-d-6.34(A)2考慮1.52倍的安全裕量，晶閘管的額定電流為:ItAT(1.52)6.34/1.576.068.08(A)2-5單相橋式全控整流電路接電阻性負載，要求輸出電壓0700V連續(xù)可調(diào)，30V以上要求負載電流達到20A。采用由220V變壓器降壓供電，最小控制角min30.試求:(1)交流側(cè)電流有效值;(2)選擇晶閘管電壓、電流定額。解：(1)交流側(cè)輸出電壓有效值為：11cos

7、Ud2U2Sintdt=0.92min=30。，此時輸出電壓最大，代入上式得到：1 cos1cos30Ud0.9U20.9U21002 2得，U2=119V5=30100潼化日Id20A,由于在30V時，導(dǎo)通角小，因此此時的電流有效值最大，此時R=1.5,觸發(fā)角為1 cos1cosUd0.9U20.9119302 2116交流側(cè)電流有效值為：I2U2.1sin238AR:2(2)晶閘管承受的最大正反向電壓的最大值為同2,考慮23倍的安全裕量，晶閘管電壓定額為：Utn(2-3).2U2(282.8424)V晶閘管電流是輸出電流的二分之一，考慮1.52倍的安全裕量，則晶閘管的額定電流為：I T (

8、 AV )(1.52)上1.57(1.5 - 2)I 21.57、226 - 34A2-6在單相橋式全控整流電路中，若有一晶閘管因為過流燒毀斷路，畫出此時輸出電壓波形。如果有一晶閘管因為過流燒成短路，結(jié)果又會怎樣？解：假設(shè)VT1因為過流燒毀斷路，則整流電壓Ud波形與單相半波整流電路的波形一樣，相位差180度。假設(shè)VT1因過流而短路，則當晶閘管VT2導(dǎo)通時，將發(fā)生電源相間短路，使得VT2也可能因為過流而燒毀。如果VT2因為過流燒毀斷路,則整流電壓Ud波形如上圖所示，相位差180度；如果VT2因為過流燒毀而短路，則會引起變壓器和電源過流2-7單相橋式全控整流電路中給電阻性負載供電和給反電勢負載蓄電

9、池供電，在流過負載電流平均值相同的情況下，哪一種負載的晶閘管額定電流應(yīng)選得大一些？為什么？答：反電勢負載蓄電池時晶閘管額定電流應(yīng)該大一些。因為在反電動勢負載時，晶閘管導(dǎo)通角變小，波形系數(shù)變大，負載電流平均值相同的情況下，有效值電流變大，故要求晶閘管的額定電流比較大。2-8三相半波整流電路中，如果U相電壓消失，試畫出在電阻性負載與電感性負載下的整流電壓波形解假設(shè)a=0,當負載為電阻時，見的波形如下:當負載為電感時，Ud的波形如下:2-9三相半波可控整流電路，電阻性負載。已知U2220V,Rl20,當=90°時，i計算Ud,Id并畫出UTi,id,ud波形。解：由輸出電壓平均值的關(guān)系式可

10、求得：Ud0.675U21cos60.6752201cos6274.25V輸出電流平均值為：1dRL嚼3.7125A2-10三相半波整流電路，已知U2110V,Rl0.5,大電感負載，當=450時，i尤計算Ud,id并畫出uT1,id,ud波形。如果在負載端并接續(xù)流二極管，試計算流過晶閘管的電流平均值由、有效值It和續(xù)流二極管的電流平均值IdDR、有效值IdR。解：由輸出電壓平均值的關(guān)系式可求得：Ud1.17U2cos1.17110cos4591V輸出電流平均值為:Ud 91Id 182ARl0.5并接續(xù)流二極管時，輸出電壓平均值為Ud 0.675U 21cos(6H 93.47V輸出電流平均

11、值為:IdUdRl93.470.5186.94A晶閘管的電流平均值為:有效值為:IdTIt上 Id 54.5AI3,12. Id 100.96A 2續(xù)流二極管的電流平均值為:IdDR/ Id 23.37A 2 3續(xù)流二極管電流有效值為:Idr -12 Id 66.1A2 32.11 三相半波整流電路，電感性負載，R2,L，調(diào)節(jié)達到維持Id為恒值250A,已知Xb0.08，供電電壓經(jīng)常在11.15U2范圍內(nèi)變化，求：U2和的變化范圍；解：由題可知：三相半波整流電路，3XbUd1.17U2cos-B1dIdR22502U2cos民=435.5為定值，cos%6(0,1)所以a=00時，U2值為43

12、5.5,取為440M則U2的變化范圍為440506V,U2=440V時，得至=8.2當電壓波動到1.15U2=506V時，得到口=30.62.12 三相半波整流電路，反電勢電感性負載，U2100V,R1,30,E50V,求:(1)輸出電壓Ud和輸出電流Id,晶閘管的額定電壓和額定電流,并畫出人,匕1和i的波形;(2)當Lb1mH時，輸出電壓和輸出電流，并畫出Ud,i和iu的波形。解:(1) Ud1.17U2cos1.17U2cos30101.34V,Ud EId -V晶閘管的額定電壓：51.32AUn(2-3) . 6U2 (490 735)V晶閘管的電流有效值:29.63A晶閘管的額定電流:

13、I T(AV)上 (1.5 2) 28.39 37.75A 1.57(2)考慮Lb時，有:UdUdId1.17U2cos Ud3XBId2Ud Em三式聯(lián)立求解得到：Ud94.63V1d44.63Acoscos()2XB1d2即得出：cos300.752換流重疊角11.282.13 三相半波共陰極接法與共陽極接法，u,v兩相的自然換相點是同一點嗎？如果不是，他們在相位上相差多少度？答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，兩相之間換相的自然換相點不在同一點上。相位相差180°。2.14 三相全控橋整流電路，當一只晶閘管短路時，電路會發(fā)生什么情況？答：假設(shè)VT短路，則當晶閘管VT3

14、或VT5導(dǎo)通時，將發(fā)生電源相間短路，使得VT3、VT5也可能過流燒毀。2.15 三相全控橋，反電勢電感性負載，E200V，U2220V,R1L,60求：(1)輸出電壓Ud和輸出電流Id,晶閘管的額定電壓和額定電流,并畫出Ud,UT1和iT1的波形;(2)當Lb1mH時，輸出電壓和輸出電流，并畫出UdT1和iu的波形解：(1)Ud 2.34U2 cos2.34 220 cos600 257.4(V)257.4200157.4(A)(2)當Lb 1mH時,可得:Ud 2.34U 2 cosUdUd3XBIIUdEIdR解方程組可得Ud244.15(V)1d44.15(A)又因為:cos cos(c

15、os 603.35) 2XbL、6U20.4485tx.2.16 在三相橋式全控整流電路中，已知U2110V,Rl0.2,電感足夠大，當45o時，試計算Ud,Id及流過晶閘管的電流平均值IdT和有效值”,并畫出Uti,id,Ud,i的波形解：Ud2.34U2cos2.34110cos45°182VId1 dTU%=18%.2=910ak910303.3A33號527.1A-32.17 試畫出三相橋式逆變電路中當(3=兀/4時晶閘管VT4兩端電壓波形。2.18 變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：變流器有源逆變的條件是：(1)負載有直流電動勢，其極性必須和晶閘管導(dǎo)通方向一致，其值

16、應(yīng)該大于變流器直流側(cè)的平均電壓，(2)晶閘管的控制角,即Ud為負。22.19 三相全控橋逆變電路，反電動勢電感性負載，U2=220V,R=1Q,L=s,Em=-400V,B=60。求：(1)輸出電壓Ud和輸出電流Id,晶閘管的額定電壓和額定電流,并畫出Ud、UT1和iT1的波形;(2)當LB=1mH寸輸出電壓和輸出電流，并畫出4、i和iu的波形解：由于此三相全控橋電路中，L=,所以Ud2.34U2cos2.34220cos600257.4(V)Id94(400)142.6(A)R1所以，晶閘管的額定電流為：/、IdIt(av)(1.52)-78.66105(A)1.57.3額定電壓為(23)V6U210781617V(2)由題意可列出如下三個等式:Ud2.34U2cosU3Xb%UdIUdEm1d三式聯(lián)立求解得到：Ud290.3VId