電力電子技術(shù)

1、第3次作業(yè)一、簡答題（本大題共25分，共5小題，每小題5分）什么是GTR的二次擊穿現(xiàn)象以及二次擊穿的危害。造成逆變失敗的原因有哪幾種？三相交交變頻電路有哪兩種接線方式？它們有什么區(qū)別？比較雙反星形電路與三相橋式電路。簡述電力二極管的開通特性。二、問答題（本大題共25分，共5小題，每小題5分）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？電力電子變流裝置驅(qū)動電路的作用是什么？三相半波可控整流電路電感性負(fù)載中，換相重疊角非學(xué)歷平臺的大小的計(jì)算 公式是什么？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(diǎn)。三相全控橋變流器，反電動勢阻感負(fù)載，R=1Q,L

2、=8, U2=220V, 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？三、綜合題（本大題共10分，共1小題，每小題10分）三相全控橋式有源逆變電路如圖所示，變壓器二次相電壓的有效值U =220V，回 2路總電阻R=0.5Q ,平波電抗器L足夠大，可使負(fù)載電流連續(xù)，若E=-280V, 要求電機(jī)在制動過程中的負(fù)載電流I =45.2A，試解下列各題：（1）求出此時的逆 變控制角B；（2）計(jì)算變壓器二次的總?cè)萘縎2。四、計(jì)算題（本大題共10分，共1小題，每小題10分）IT降壓斬波電路，VT的開關(guān)周期是T=A導(dǎo)通時間一，E=iOW】=fQniH R

3、=1 口 3003求】.負(fù)載Uq,I流過UT和的電流I結(jié) 扇,輸人功率和負(fù)載功率如鳧五、綜合分析題（本大題共10分，共1小題，每小題10分）如圖4所示電路中，U2=220V，電路總電阻R=2Q，大電感負(fù)載，電流連續(xù)。在直流輸出端測出U=99V。試計(jì)算：（1）控制角；（2）流過晶閘管的 d電流平均值Idv和有效值Ivt；（3）電路的功率因數(shù)。六、判斷改錯題（本大題共20分，共5小題，每小題4分）相控整流裝置的缺點(diǎn)是功率因數(shù)較低，控制角越小，功率因數(shù)越低。（）在一定的條件下，同一套可控整流電路既可工作在整流狀態(tài)，又可工作在逆 變狀態(tài)，這種整流電路稱為變流電路。（）為使導(dǎo)通的晶閘管可靠關(guān)斷，應(yīng)采取措

4、施讓陽極電流Ia小于晶閘管的擎住電流I。（）A為了防止逆變失敗，逆變角B不能太大，逆變角B的最大值必須加以限 制。（）三相可控整流電路的自然換相點(diǎn)就是相電壓波形原點(diǎn)。（）答案:一、簡答題（25分，共5題，每小題5分）1.參考答案：當(dāng)GTR的集電極電壓升高至前面所述的擊穿電壓時，集電極電流迅速增大，這 種首先出現(xiàn)的擊穿是雪崩擊穿，被稱為一次擊穿。出現(xiàn)一次擊穿后，只要Ic不 超過與最大允許耗散功率相對應(yīng)的限度，GTR 一般不會損壞，工作特性也不會 有什么變化。但是實(shí)際應(yīng)用中常常發(fā)現(xiàn)一次擊穿發(fā)生時如不有效地限制電流， Ic增大到某個臨界點(diǎn)時會突然急劇上升，同時伴隨著電壓的陡然下降，這種現(xiàn) 象稱為二次

5、擊穿。二次擊穿常常立即導(dǎo)致器件的永久損壞，或者工作特性明顯 衰變，因而對GTR危害極大。解題方案：評分標(biāo)準(zhǔn)：2.參考答案：造成逆變失敗的原因有：1、觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時地、準(zhǔn)確地給各 晶閘管分配脈沖，如脈沖丟失、脈沖延遲等，致使晶閘管不能正常換相，使交 流電源電壓和直流電動勢順向串聯(lián)，形成短路。2、晶閘管發(fā)生故障，在應(yīng)該 阻斷期間，器件失去阻斷能力，或在應(yīng)該導(dǎo)通時間，器件不能導(dǎo)通，造成逆變 失敗。3、在逆變工作時，交流電源發(fā)生缺相或突然消失，由于直流電動勢EM 的存在，晶閘管仍可導(dǎo)通，此時變流器的交流側(cè)由于失去了同直流電動勢極性 相反的交流電壓，因此直流電動勢將經(jīng)過晶閘管電路而短路。4

6、、由于存在重 疊角Y，換相裕量角不足，將引起換相失敗。解題方案：評分標(biāo)準(zhǔn)：3.參考答案：1、三相交交變頻電路有公共交流母線進(jìn)線方式和輸出星形聯(lián)結(jié)方式兩種接線方 式。2、兩種方式的主要區(qū)別在于：公共交流母線進(jìn)線方式中，因?yàn)殡娫催M(jìn)線 端公用，所以三組單相交交變頻電路輸出端必須隔離。為此，交流電動機(jī)三個 繞組必須拆開，共引出六根線。而在輸出星形聯(lián)結(jié)方式中，因?yàn)殡妱訖C(jī)中性點(diǎn) 不和變頻器中性點(diǎn)接在一起，電動機(jī)只引三根線即可，但是因其三組單相交交 變頻器的輸出聯(lián)在一起，其電源進(jìn)線必須隔離，因此三組單相交交變頻器要分 別用三個變壓器供電。解題方案：評分標(biāo)準(zhǔn)：4.參考答案：1、三相橋式電路是兩組三相半波電路串

7、聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電 路并聯(lián)，且后者需用平衡電抗器。2、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是三相橋式電路的2倍。3、在兩種電路中，晶閘管的導(dǎo)通、對脈沖的要求 及六個觸發(fā)脈沖的相位關(guān)系是一樣的，整流電壓ud和整流電流id的波形形狀 也一樣。解題方案：評分標(biāo)準(zhǔn)： 5.參考答案：電力二極管的開通初期出現(xiàn)較高的瞬態(tài)壓降，經(jīng)過一定時間后才能處于穩(wěn)定狀 態(tài)，并具有很小的管壓降。電力二極管的開通初期出現(xiàn)較高的瞬態(tài)壓降，經(jīng)過 一定時間后才能處于穩(wěn)定狀態(tài)，并具有很小的管壓降。下圖給出了二極管開通 特性曲線。(b)二松

8、管開通電詆波毋(b)二松管開通電詆波毋快速整流二極管的正向恢復(fù)特性圖a為管壓降隨時間變化的曲線，其中為樵正向峰值電壓，、為正向恢復(fù) 時間。圖b為二極管開通電流的波形電流上升率用didt表示。由圖可知， 在正向恢復(fù)時間內(nèi)，正在開通的二極管具有比穩(wěn)態(tài)大得多的峰值電壓樵。解題方案:評分標(biāo)準(zhǔn):二、問答題(25分，共5題，每小題5分)1.參考答案：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

9、時， 由反饋二極管提供電流通道。在電流型逆變電路中，直流電流極性是一定的，無功能量由直流 側(cè)電感來緩沖。當(dāng)需要從交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量時，電流并不反向，依 然經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通，因此不需要并聯(lián)反饋二極管。解題方案：評分標(biāo)準(zhǔn)：2.參考答案：電力電子變流裝置驅(qū)動電路的作用，就是將控制電路輸出的信號按照其控制目 標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān) 斷的信號。解題方案：評分標(biāo)準(zhǔn)：3.參考答案：J JV cos a - cos(t +=目；q m解題方案：評分標(biāo)準(zhǔn)：4.參考答案：按照逆變電路直流測電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的稱為逆變電路稱為電壓 型逆變電路

10、，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(diǎn)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(diǎn)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，

11、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。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?yàn)榉答仧o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。解題方案：評分標(biāo)準(zhǔn)： 5.參考答案：由題意可列出如下3個等式：U =2.34U2cos(n-B) U AU =3XBI /n , 、 一 一 d, d 一 d、dI =(U E )/R 三式聯(lián)立求解，得 U =2.34nU R cos(n) +d ，d , M、d,2 . 一一，3XBEM/(nR+3XB)=290.3 (V

12、) =109.7 (A)由下式可計(jì)算換流重疊角： cosa cos(a + g ) =2 Id / 6 q = 0.1279 cos(120+ g )=-0.6279 Y = 128.90120=8.90B送回電網(wǎng)的有功功率為P= | I-峪 |二400X 109.7-109.72X 109.7X 1=31.85(W)M d d解題方案： 評分標(biāo)準(zhǔn)：三、綜合題（10分，共1題，每小題10分）0.參考答案：U=-257.4V, B= 60, I = 36.9A, S =24.35（kVA）。婢題方案：22評分標(biāo)準(zhǔn)：四、計(jì)算題（10分，共1題，每小題10分） 0.X)R二 X)R二 33,341A

13、1KW參考答案：X= = 21T/Z = 2Hx 300 x50 10招二 659。TT1 TiToa 100 T1 Ud 33.3Ud=二=33.37 . Id=二T 3R 11 1 rr 2I皿=_ Llt=-Jcl = 22.2A31 E APi=- p Eiidt = p 函=EJdr = 100 乂 11.1 =j3 Jo了 wPR=Udk=33.3x 33.3=1.11KWX=3L解題方案:評分標(biāo)準(zhǔn): 五、綜合分析題（10分，共1題，每小題10分）0.參考答案：根據(jù) UQ.UCOSa得到 L/-ai-ccG-60 =0.9*220負(fù)載平均電流/ = = 49.5zLR 2,流過晶閘管的電流平均值71 = 24.75.4流過晶閘管的電流有效值I流過晶閘管的電流有效值Ivt= 35.4J J OG電路的功率因數(shù)= = = 0.45 其中赤二 312220解題方案：1評分標(biāo)準(zhǔn)：六、判斷改錯題（20分，共5題，每小題4分）1.參