：電力電子習(xí)題解答

1、第二章整流電路習(xí)題及思考題1.單相半波可控整流電路對(duì)電阻負(fù)載供電，R=20Q , U=100V,求當(dāng)a=0和60時(shí)的負(fù)載電流Id ,并畫出ud與id波形。解：當(dāng)a = 0時(shí):當(dāng)a = 60 時(shí):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與id的波形見：教材 43頁(yè)圖21。.圖29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：晶閘管承受的最大正反向電壓為2&U 2； 當(dāng)負(fù)載為電阻或電感時(shí)其輸出電壓和電流

2、的波形與單相全控橋時(shí)相同。解：由圖2 9圖可以看出，在U2正半周VT1導(dǎo)通，負(fù)載電流由變壓器次級(jí)上端流出， 由中心抽頭流入，當(dāng) U2負(fù)半周時(shí)VT2導(dǎo)通，負(fù)載電流由 B次級(jí)下端流出由中心抽頭流入， 正負(fù)半周電流相等，但在鐵芯中產(chǎn)生的磁勢(shì)方向大小相等且方向相反，故變壓器無(wú)直流磁化問題。當(dāng)V導(dǎo)通時(shí)，在U2 = 2U2時(shí)，VT2的陰極為 Qu 2,而其陽(yáng)極為V2U2,所以 VT承受的最大反壓為 2J5u20如果是阻感負(fù)載且電感是足夠大時(shí)，當(dāng)0(=90： VT1導(dǎo)通，VT2的陰極電壓為一 J2U 2而其陽(yáng)極電壓為24萬(wàn)，故其承受的最大正向電壓為一2J2u 2。正半周V導(dǎo)通，Ud =U 2,負(fù)半周VT?導(dǎo)

3、通Ud =U 2。所以輸出電壓和電流的波形 與單相全控橋時(shí)相同。.單相橋式全控整流電路，U2 = 10W ,負(fù)載中R= 2Q, L值極大，當(dāng)30=時(shí)，要求：作出Ud , id和i 2的波形；求整流輸出平均電壓 U d、電流Id,變壓器二次電流有效值 I 2 ；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的波形見右圖: Ud = 0.9U 2 cosct = 0.9M100M,3= 78( V),U 2, 、I d = 12= =39A) 晶閘管承受的最大反向電壓為:2U 2=1.414 100=141.4( V)考慮安全裕量為，晶閘管的額定電壓為:O3瓜=30時(shí)Ud

4、, id和i2的波形Un= (2 3)m 聞 2 = 283-424 (V)按照晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取額定電壓為300V的晶閘管。1流過晶閘管的電流有效值為：Ivt =I d=27.58( A).2考慮安全裕量為，晶閘管的額定電流為:1T -(1.51； Ivt=2635 A)按照晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取額定電流為30A的晶閘管.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個(gè)周期內(nèi)承受的電壓波形。解：整流二極管 VD4兩端承受的電壓波形如下圖所示VT1 VT3U2UV2 號(hào) UVD4VD 2 VD 4UdOOUVDud5 .單相橋式全控整流電路，U 2 =100V ,負(fù)載中 R=2 ?,

5、 L值極大，反電動(dòng)勢(shì)E=60V,當(dāng)口 = 30 =時(shí)，要求:作出由 ,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I 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的波形如下圖所示: 整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次電流有效值I 2分別為IdUd -E = 78 -60 = 9AR 2,3U d = 0.9 U 2 cosot = 0.9 m 100 M = 78V2I 2 - I d - 9A 考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為：Un= (23)2U 2=283-424( V)按照產(chǎn)品系列參數(shù)選取 300V的晶閘管。流過晶閘管的電

6、流有效值為：IVT =I d = 6.36( A)考慮安全裕量為，晶閘管的額定電流為:(1.52) x Ivt一、IT(av)=68(A)1.57按照晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取額定電流為10A的晶閘管6.晶閘管串連的單相半控橋 (橋中VT 1 , VT2為晶閘管)，電路如圖211所示，U 2= 100V,電阻電感負(fù)載，R=2?, L值很大，當(dāng)口=60二時(shí)，求流過器件電流的有效值，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波形如右圖所不:U2VT1 VD3UdUVD4VT 2 VD4u dOi dOiVTO tO iVD3O iVD4 t.三相半波整流電路， 如果a相的觸發(fā)脈沖消失， 試?yán)L制在電阻負(fù)載和阻感負(fù)載下整流電 壓的波形。解：設(shè)“ =30。，電壓波形如下圖所示：電阻負(fù)載Ud波形阻感負(fù)載Ud波形.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稱成為曲折接法，每段的電動(dòng)勢(shì)相同，其分段布置及其

8、矢量圖如圖 260所示。此時(shí)線圈的繞組增加了一些， 銅的用數(shù) 約增加10%。問變壓器鐵芯是否被直流磁化，為什么？答：由接線圖和矢量圖可以看出，每相晶閘管導(dǎo)通時(shí)，同時(shí)有兩個(gè)繞組工作。這兩個(gè)繞 組分屬兩相，每個(gè)電周期內(nèi)，每個(gè)繞組都工作一次，但同相上的兩個(gè)繞組因其極性接法不同， 故流過的電流極性相反，但大小相等，故無(wú)直流磁化問題。.三相半波整流電路的共陰極接法與共陽(yáng)極接法，a、b兩相的自然換相點(diǎn)是同一點(diǎn)嗎?如果不是，他們?cè)谙辔簧舷嗖疃嗌俣?？答：不是同一點(diǎn)，在相位上相差180 .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(yáng)極接法，他們的控制角都是a,對(duì)同一相，如 a相來(lái)說，這兩組的觸發(fā)脈沖

9、在相位上相差多少度？答：相差180 :.三相半波可控電路，U 2=100V,帶阻感負(fù)載，R= 5?, L值極大，當(dāng)汽=60-時(shí)，要求:畫出Ud , id , ivT的波形；計(jì)算U d , 1 d , 1 dVT 和 VT。解：波形如下圖：1 輸出平均電壓：Ud = 1.17U2 cosot =117父2=58.5 (V)輸出平均電流：Id = UdZ； = 58-5 =11.7 (A)R 5流過晶閘管的平均電流:1 d V T= I 1 d = 3.9（A）3流過晶閘管的電流有效值：Ivt = J； Id = 6.76 (A).全控橋電路，R負(fù)載，如果一個(gè) VT不導(dǎo)通，此時(shí) 5波形如何？如果有

10、一個(gè) VT被擊 穿而短路，其它晶閘管受什么影響？解：設(shè)a=301當(dāng)一個(gè)晶閘管如 VT不導(dǎo)通，其輸出電壓波形如下圖所示。如果有一個(gè)VT被擊穿而短路。假如沒有很好的過流保護(hù)，將造成同組(共陰極或共陽(yáng)極組)的晶閘管因相間短路過流而燒毀。.三相全控橋電路，U2=100V,帶阻感負(fù)載，R=5? , L值極大，當(dāng)0( =60二時(shí)，要求:回出Ud , id, iVT的波形。 計(jì)算U d , 1 d , 1 dVT和1 VT。解：波形如下圖：1 輸出電壓平均值：U d = 2. 34U 2 cost =234父3 =117 (V)輸出電流平均值：必=口% =17 = 23.4 (A) 、1流過晶閘管的平均電流

11、：IdVT= wId = 7. 8 (A)流過晶閘管的電流有效值：Ivt = J!Id =13.5 (A).單相全控橋電路，已知 U2=100V, R=1?, L=8, E = 40V, a=601 Lb = 0.5mHo當(dāng)0( =60二時(shí)，求Ud,Id與尸的數(shù)值，并畫出整流電壓,的波形。解：Ud =0.9U2 coscx = 0.9X100Xcos60 = 45V因:2 X? Ud = 一BId ;相應(yīng)的換相內(nèi)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 之間；（5）變流器應(yīng)采取相應(yīng)的過流保護(hù)措施，防止逆變失敗損壞變流器。.在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(shí)，晶閘管的a角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(shí),單相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為阻感負(fù)載時(shí),三相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為阻感負(fù)載時(shí)，a角移相范圍為:a角移相范圍為:0 180 ;0 90 ;a角移相范圍為：0120 ;a角移相范圍為：090。.三相全控橋，電動(dòng)機(jī)負(fù)載，要求可逆運(yùn)行，整流變壓器的接法是D, y-5,采用NPN鋸齒波觸發(fā)電路，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。答：三相全控橋帶反電勢(shì)電機(jī)負(fù)載，要求可逆運(yùn)行時(shí)，采用 NPN鋸齒波觸發(fā)電路。其同步信號(hào)應(yīng)滯后主電路電壓180 ：現(xiàn)由于觸發(fā)電路前附有滯后30二的R-C濾波器，故同步信y, y-10 和 y, y-4。其同步