電力電子技術(shù)第四版課后答案

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第一幸電力包子第件

1.1使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？

合：區(qū)日用啊，目可JfflH'J汆1十把：加I明百率文比牙HP口快電《￡，開仕I」1W旭川I肥UX.電機(jī)I懷什^界召UAK>UHUGK>U

12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)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。

1.3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

叔、.1lmsin(t)Im(11)0.27171m

解:a)IdU5-4'>萬一方

N一乙乙

Jlm2d(t)llm

1.4.上題中如果不考慮安全裕量澗100A的晶闡管能送出的平均電流Id1、Id2、Id3各為多少?這時,相應(yīng)的電流最

大值Im1,lm2,lm3各為多少？

解:額定電流lT(AV)=100A的晶閘管，允許的電流有效值1=157A,由上題計算結(jié)果知

a)Im1晨329.35A,Id10.2717im189.48A

b)im2—1—232.90AId20.5434lm2126.56A

0.6741

1

c)Im3=2l=314Id3=^-lm378.5

1.5.GTO和普通晶閘管同為PNPN結(jié)構(gòu),為什么GTO能夠自關(guān)斷,而普通晶閘管不能？

答:GTO和普通晶闡管同為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1和2,由普通晶闡管的分析可得，121是器件臨界導(dǎo)通的條件。12〉1兩個等效晶體

管過飽和而導(dǎo)通；12<1不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。

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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：

l)GTO在設(shè)計時2較大，這樣晶體管V2控制靈敏，易于GTO關(guān)斷；

2)GT0導(dǎo)通時12的更接近于I,普通晶閘管121.5,而GTO則為121.05,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。

1.6.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)而引起的損壞，應(yīng)注意以下幾點：

①一般在不用時將其三個電極短接；

②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；

③電路中，柵、源極間常并聯(lián)齊納二極管以防止電壓過高

④漏、源極間也要采取緩沖電路等措施吸收過電壓。

1.7.IGBKGTR、GTO和電力MOSFET的驅(qū)動電路各有什么特點？

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。

1.8.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,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。

1.9.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：

器件優(yōu)點缺點

IGBT開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，開關(guān)速度低于電力MOSFE1電

通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動，驅(qū)動功率小壓,電流容量不及GTO

GTR耐壓高，電流大，開關(guān)特性好，通流能力強(qiáng)，飽和壓開關(guān)速度低，為電流驅(qū)動，所需驅(qū)

降低動功率大,驅(qū)動電路復(fù)雜，存在二

次擊穿問題

GTO電壓、電流容量大，適用于大功率場合，具有電導(dǎo)調(diào)制電流關(guān)斷增益很小,關(guān)斷時門極負(fù)

效應(yīng)，其通流能力很強(qiáng)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

電力MOSFET開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動功率小電流容量小,耐壓低，一般只適用

且驅(qū)動電路簡單，工作頻率高，不存在二次擊穿問題于功率不超過10kW的電力電子

裝置

1.10什么是晶閘管的額定電流？

答：晶閘管的額定電流就是它的通態(tài)平均電流，國標(biāo)規(guī)定：是晶閘管在環(huán)境溫度為

40c和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫所允許的最大工頻正弦半波電流的平均值。

1.11為什么要限制晶閘管斷電電壓上升律du/dt?

答：正向電壓在阻斷狀態(tài)下，反向結(jié)J2相當(dāng)?shù)囊粋€電容加在晶閘管兩端電壓上升率過大，就會有過大的充電電流,

此電流流過J

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3,起到觸發(fā)電流的作用，易使晶閘管誤觸發(fā)，所以要限制du/dt。

1.12.為什么要限制晶閘管導(dǎo)通電流上升率di/dt?

答：在晶閘管導(dǎo)通開始時刻，若電流上升過快，會有較大的電流集中在門集附近的小區(qū)域內(nèi)，雖然平均電流沒有

超過額定值，但在小的區(qū)域內(nèi)局部過熱而損壞了晶閘管，所以要限制通態(tài)di/dt.

1.13電力電子器件工作時產(chǎn)生過電壓的原因及防止措施有哪些？

答：產(chǎn)生原因：

a.由分閘，合閘產(chǎn)生的操作過電壓

b.雷擊引起的雷擊過電壓

c.晶閘管換相過程中產(chǎn)生的換相電壓。并聯(lián)續(xù)流=集管令控元件的換相時產(chǎn)生的換相電壓

措施：

壓觸發(fā)電阻，交流側(cè)RC抑制電路，直流側(cè)RC控制電路，直流側(cè)RC抑制電路，變壓器屏蔽層，避雷器，

器件關(guān)斷過電壓RC抑制電路。

第2幸整流電路

2..1.單相半波可控整流電路對電感負(fù)載供電,Z=20mH,l)2=100V,求當(dāng)0時和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：

diL

L—d'2U,sint

dtV

考慮到初始條件：當(dāng)t。時id=0可解方程：

_V2U2

IHd-..........

(1-cost)

L

b

F2W2—

(1—cost)d(t)

Id

⑷22oL

22.51(A)

Ud與Id的波形如下圖:

當(dāng)a=60時，在U2的正半周期60-180期間，晶閘管導(dǎo)通使電惑L儲能，電感L儲藏的能量在U2負(fù)半周期

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180-300期間釋放,因此在U2的一個周期中60-300期間，以下微分方程成立:

di.r-

L3^2U2sint

dt

考慮到初始條件：當(dāng)t60時id=0可解方程得：

t)

其平均值為

11

ld=——32____(_cost)d(t)=11.25(A)

2-L22L

3

此時Ud與id的波形如下圖:

2.2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:

①晶閘管承受的最大反向電壓為2

②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側(cè)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。

①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?必。

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)角相同時，對于電阻負(fù)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VTI、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，輸出電壓等于一U2。

對于電感負(fù)載；(~+)期問，單相全波電路中VTI導(dǎo)逼，單相全控橋電路中VTI、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。

可見,兩者的輸出電壓相同，加到同樣的負(fù)載上時，則輸出電流也相同。

2.3.單相橋式全控整流電路,U2=100V,負(fù)載中R=20,!■值極大當(dāng)=30時，

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要求:①作出Ud、Id、和12的波形；

②求整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次電流有效值12;

③考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。

解:①Ud、Id、和12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

Ud=0.9U2cos=0.9X100Xcos30=77.97(V)

Id=Ud/R=77.97/2=38.99(A)

l2=ld=38.99(A)

③晶閘管承受的最大反向電壓為：

#1)2=100握=141.4(V)

考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為：

』=(2~3)義141.4=283~424(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：

電=1皿J2=27.57(A)

晶閘管的額定電流為：

1

lN=(1.5-2)X27.57/1.57=26~35(A)

具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。

2.4.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。整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形如下：

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2.5.單相橋式全控整流電路,U2=100V,負(fù)載R=20,L值極大反電勢E=60V,當(dāng)時,要求:

①作出Ud、Id和I2的波形；

②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;

③考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。

解:①Ud、Id和I2的波形如下圖：

②整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次測電流有效值I分別為:

Ud=0.9U2cos=O.9X100XCOS30=77.97(V)

ld=(Ud一E)/R=(77.97一60)/2=9(A)

l2=ld=9(A)

③晶閘管承受的最大反向電壓為：

/U2=100/=141.4(V)

流過每個品閘管的電流的有效值為：

/二⑹、叵=6.36(A)

故晶閘管的額定電壓為：

UN=(2-3)X141.4=283~424(V)

晶閘管的額定電流為：

lN=(1.5-2)X6.36/1.57=6-8(A)

晶閘管額定電壓和電流的具體敢值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。

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2.6.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,“FOOV電阻電感負(fù)載，R=20,L值

很大，當(dāng)=60時求流過器件電流的有效值，并作出Ud、Id、叫兒的波形。

解:Ud、Id、電,匕的波形如下圖：

負(fù)載電壓的平均值為：

118S(京)

Ud=—2U2sintd(t)0.9U2——67.59(V)

一N

3

負(fù)載電流的平均值為：

ld=Ud/R=67.52/2=33.75(A)

流過晶閘管VTI、VT2的電流有效值為：

19.49(A)

流過二極管VD3、VD4的電流有效值為:

[2

Id=27.56(A)

'VD~\3

2.7.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)載和電感性負(fù)載下整流電壓Ud的波形。

解:假設(shè)=0,當(dāng)負(fù)載為電阻時,Ud的波形如下:

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當(dāng)負(fù)載為電感時，Ud的波形如下:

2.8.三相半波整流電路，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？

圖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,al的電流向下流,c3的電流向上流;當(dāng)clb2對應(yīng)的

晶閘管導(dǎo)通時,cl的電流向下流,b2的電流向上流;當(dāng)bla2對應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時,bl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

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。

2.9.三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

2.10.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，那么共陰

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？

答湘差180

2.II.三相半波可控整流電路,5=100乂帶電阻電感負(fù)載,R=50山值極大，當(dāng)=60時,要求：

①畫出Ud,Id和1Vli的波形；

②計算明、〃、Itfr和3

解：①Ud,Id和1Vli的波形如下圖：

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②Ud、Id、L和IvT分別如下

Ud=1.17U2cos=1.17X100Xcos60=58.5(V)

Id=Ud/R=58.5/5=11.7(A)

ldvT=ld/3=11.7/3=3.9(A)

lvT=ld/、回=6.755(A)

12.在石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)VTI不能導(dǎo)通,整流電壓波形如下：

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。

2.13.三相橋式全控整流電路,U2=100V,帶電阻電感負(fù)載R=50,l■值極大，當(dāng)=60時,要求:

①畫出Ud,Id和1巾的波形

②計算Ud、Id、IdT和％

解:①Ud,Id和1中的波形如下:

②Ud、Id、IdT和1Vl分別如下

Ud=2.34U2cos=2.34X100Xcos60=117(V)

ld=Ud/R=117/5=23.4(A)

lDVT=ld/3=23.4/3=7.8(A)

、T=ld/)3=23.4/、3=13.51(A)

2.14.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)=60時，求Ud、ld與的數(shù)值,

并畫出整流電壓Ud的波形。

解:考慮LB時，有：

Ud=0,9U2cos-△ud

△ud=2XBld/

U°=(ZKO.9U：CO$0+2XRE)/(^^-r2XB)=44.55(V)

ld=(Ud-E)/R解方程組得:△〃0.455(V)

3455(A)

又「

cosa—cos(a+y)=Vz/4X0/S

郎得出

8s(60-$798

換流重交角

/=6133e-60*=1.33°

最后.作出整流電玉a的波形如下：

2.15.三相半波可控整流電路反電動勢阻感負(fù)載,U2=100V,R=1

的值并作出Ud與IVTI和?m的波形。

解:考慮LB時，有:

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Ud=1.17U2cos-Aud

△

ud=3XDRld/2

ld=(Ud-E)/R

解方程組得：

Ud=(R1.17U2COS3XBE)/(2R3%)94.63(V)

△Ud=6.7(V)

ld=44.63(A)

又因為：

coscos()2ldXB/JU2

即得出

cos(30+)=0752

換流重疊角

=41.283011.28

Ud與LTI和1VT2的波形如下:

2.16.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?其中主要的是哪兒次?

答:單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有2K(K=l、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2K+I(K=I、2,3……)次即奇次諧波，其中主要的有3次、5次諧波。

2.17.三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？

答:三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有6K(K=l、2、3……)次的諧波，其中幅值最大的是6次諧波。變壓

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器二次側(cè)電流中含有6K+I(K=I、2、3

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……)次的諧波，其中主要的是5、7次諧波。

2.18.試計算第2.3題中I2的3、5、7次諧波分量的有效值

解:在第3題中己知電路為單相全控橋,其輸出電流平均值為

ld=38.99(A)

于是可得：

l23=2%/2ld/32RX38.99/3=11.7(A)

l25=2J21d/32/x38.99/5=7.02(A)

l37=2v.21d/32J2X38.99/7=5.01(A)

2.19.帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式次、47次、49次等，即24K1(K=I,2,3...)次諧波，整流

全控整流電路相比有何主要異同？輸出電壓中含有24、48等即24K(K=1,2,3...)次諧波。

答:帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式2.22.使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？

全控整流電路相比有以下異同點：答:條件有二：

①三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反①直流側(cè)要有電動勢，其極性須和晶閘管的導(dǎo)

星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需要用平衡單方向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓；

電抗器；

②要求晶閘管的控制角彳拶d為負(fù)值。

②當(dāng)變壓器二次電壓有效值U2相等時，雙反星形電

223.什么是逆變失敗?如何防止逆變失敗？

路的整流電壓平均值Ud是三相橋式電路的1/2而整流電

答：逆變運(yùn)行1時,一旦發(fā)生換流失敗,外接的直流電源就會

流平均值Id是三相橋式電路的2倍。

通過晶閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電

③在兩種電路中，晶閘營的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配

壓和直流電動勢變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內(nèi)阻很小,

關(guān)系是一樣的，整流電壓Ud和整流電流Id的波形形狀一

形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。

樣。

防止逆變夫敗的方法有: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

220.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，一是可以的換向裕量角等。

使裝置總體的功率容量大，二是能夠減少整流裝置所產(chǎn)2.24.單福橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電

生的諧波和無功功率對電網(wǎng)的干擾。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?

2.21.十二脈波、二十四脈波整流電路的整流輸出電壓和答:根相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時,要求的

交流輸入電流中各含哪些次數(shù)的諧波？

晶閘管移相范圍是0-180,當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時，要求

答:12脈波電路整流電路的交流輸入電流中含有II次、13的晶閘管移相范圍是0~90。

次、23次、25次等即12Kl(K=1,2,3....)次諧涉，整流輸三相橋式全控整流電路,當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時，要求

出電壓中含有12、24等即12K(K=1,2,3...)次諧波。的晶閘管移相范圍是0-120,當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時，要

脈波整流電路的交流輸入電流中含有次、

242325求的晶閘管移相范圍是0-90

225某一電阻負(fù)載，要求輸出直流電壓Ua=0-24v,最大負(fù)載電流ld=30A。采用單相半波可控整流電路。用220V

直接供電或用變壓器降壓到60V供電。計算兩種方案下，不考慮完全裕量時，晶閘管的導(dǎo)通角

如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知!

0,額定電流1,額定電壓UN，電源的功率因數(shù)和電源容量。

解：①U2=220v時

Ud=0.45U21L^J)

2U“224

Cos?_——---------------1一0.5

-

0.45U20.45220-

0

1=120°1=180°-120°=60°

Ud24

電流平均值

電流有效值

===

額定電流lN，53A

1.571.57

額定電壓UN%=82霹220311V

功率因數(shù)Cos==\：1sin2下=0.302

電源視在功率S[=U2l=22083.418.36KVA

②U2=60V時

2141°lN33.8A11白84.2

Cos20.71S2=3.18KVA

226阻感負(fù)載，電感極大，電阻Rd=5，電路為此有連續(xù)二極管的單相半控橋電路，輸入電壓”=220可當(dāng)控制

角=260°時，求流過晶閘管平均電流值1dl有效值,,流過續(xù)流二極管電流平均值10d有效值均

解：整流的平均電壓

1cos

Ud=0.9U2—--0.9220

Ud149

負(fù)載平均電流：4——30A

18060“SA

流過晶閘管電流平均值l#=---------I------------3010A

Q?2u

360

電流有效值lT=,T21d17.3A

電流續(xù)流二極管電流平均值lDd=—Id也3010A

2

有效值眩=Id017.3A

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228單相全控橋式電路，電阻性負(fù)載，控制角60

畫出電氣原理圖，整流電壓Ud波形圖，任意晶閘管在一個周期內(nèi)兩端電壓波形圖，變壓器付邊電流i2波形

圖，變壓器付邊電流k波形圖

解：見P47圖2—5

229三相半波可控整流電路，電壓極大，電阻Rd=2U2=220V,當(dāng)60,求出按續(xù)流二極管和不按續(xù)流二

極管兩種電路結(jié)構(gòu)下的整流電壓，整流電流并選擇晶閘管。

解：①按續(xù)流二極管的時

Ud=0.675U218S&

=0.6752001cos(——-)135V

63

晶閘管：1>(1.5-2)3142A

1.57

UN>(2~3)聞2700-1000V

②不接續(xù)流二極管

Ud=1.17U2oos60117V

Ud117八A

ld=———58.5A

Rd2

，T\4ia占58.533.75A

晶閘管：lN>(1.5-2)31~42A

1.57

A,，

UN>(2~3)6U2=750'1000V

2.30單相半波可控整流電路中，脈沖間隔=()，晶閘管最大導(dǎo)通角g().晶閘管承受的

(),晶閘管可以承受的最大電壓Udm=(),整流電壓的脈動搬m=()；三楠武

可控整流電路中的=(),=(),Udm=().m=()。

答案：單相：2,,"Zu,1

_2

V

6U2,6

三相:

33),晶I循射導(dǎo)通回(),晶閘管承受的最大電壓

2.31單相橋式電路中脈沖間隔=(

Udm=(),整流電壓脈沖次數(shù)m=()；三相半波電路中=()，整流電壓脈動次數(shù)

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m=(上三相半波電路中

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=()，max()>Udm=(),m=();

答案：單相橋式：，，、區(qū)112,2

2L

—＞一,~'6U,3

三相半波:

)，電流開始斷續(xù)時卜=()；三相半波電路

2.32電阻性負(fù)載：單相橋式電路，脈沖移相范圍=(

脈沖移相范圍=()，拗歷始喇k=()；三相橋式電路脈沖移相范圍=

(),wmwtk=()

答案：單相橋式0-----,0；三相半波0----------150,30；三相橋式0---------120,60

2.33.三相半波可控整流電路對直流電動機(jī)供電，當(dāng)60,理想空載轉(zhuǎn)速no=1000rpm,在30時，理

想空載轉(zhuǎn)速3=()；290理想空載轉(zhuǎn)速叫2=(),3120,%=()

答案：1000rpm,866rpm,500rpm

2.34.電路形式為兩組三相橋式并聯(lián)可逆電路，負(fù)載為直流電動機(jī)，請畫出：電氣原理圖和直流電動機(jī)運(yùn)行

四個象限變流器的工作情況(電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，變流器工作狀態(tài)，整流電壓極性，直流電動機(jī)反電勢極

性，主電路電流方向)

答案：p89圖2—5b,c

2.35.電路形式為三相半波電路，負(fù)載為電阻，當(dāng)30時，請畫出電氣原理圖，整流電壓波形圖，脈沖序列,

晶閘管Ti在一個周期內(nèi)承受電壓波形圖。

答案：P52圖2—12a,圖2—13

2.36.電路形式為三相橋式可控整流電路，負(fù)載電極大，當(dāng)90請畫出電氣原理圖，整流電壓Ud波形圖,

脈沖序列，晶閘管心在一個周期內(nèi)承受電壓UTI波形圖。

答案：P59圖2—24

第4章交流電力控制電路和災(zāi)支變頻電路

4.1光臺燈由單相交流調(diào)壓電路供電，設(shè)該臺燈

可看作電阻負(fù)載，在=。時輸出

功率為最大值，試求功率為最大輸出功率的又由

80%,50%時的開通角。

解：=0時的輸出電壓最不為______________

Uomax=\'，(^2U^int)U1

解得

o

此時負(fù)載電流最大，為同理,輸出功率為最大輸出功率的50%時，有:

因此最大輸出功率為又由_______________

輸出功率為最大輸出功率的80%時，有：

---------------

Uo=U1\c

11T2

Pmax=Uomaxlomax=R

90

此時,42壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別?二者各運(yùn)用于什

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么樣的負(fù)載?為什么?

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答:交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路的電路形式完全相同，交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制（如調(diào)光臺燈和舞

二者的區(qū)別在于控制方式不同。臺燈光控制）及異步電動機(jī)的軟起動，也用于異步電動機(jī)

交流調(diào)壓電路是在交流電源的每個周期對輸出電調(diào)速。在供用電系統(tǒng)中，還常用于對無功功率的連續(xù)調(diào)

壓波形進(jìn)行控制。而交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源節(jié)。此外，在高電壓小電流或低電壓大電流直流電源中，

接通幾個波，再斷開幾個周波，通過改變接通周波數(shù)與斷也常采用交流調(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。如采用晶

開周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。

閘管相控整流電路,高電壓小電流可控直流電源就需要路體積小、成本低、易于設(shè)計制造。

很多晶閘管串聯(lián);同樣，低電壓大電流直流電源需要很多交流調(diào)功電路常用于電爐溫度這樣時間常數(shù)很大

晶閘管并聯(lián)。這都是十分不合理的。采用交流調(diào)壓電路的控制對象。由于控制對象的時間常數(shù)大，沒有必要對交

在變壓器一次側(cè)調(diào)壓，其電壓電流值都不太大也不太小，流電源的每個周期進(jìn)行頻繁控制。

在變壓器二次側(cè)只要用二極管整流就可以了。這樣的電

提高的因素是什么？

4.3.是TCR,什么是TSC沱們的基本原理是什么?各有何答:一般來講，構(gòu)成交交變頻電路的兩組變流電路的

特點？脈波數(shù)越多，最高輸出頻率就越高。當(dāng)交交變頻電路中采

答:TCR是晶閘管控制電抗器。TSC是晶閘管投切電容用常用的6脈波三相橋式整流電路時，最高輸出頻率不應(yīng)

器。高于電網(wǎng)頻率的1/3~1/2?當(dāng)電網(wǎng)頻率為50Hz時,交交變

二者的基本原理如下；頻電路輸出的上限頻率為20Hz左右。

TCR是利用電抗器來吸收電網(wǎng)中的無功功率（或提當(dāng)輸出頻率增高時,輸出電壓一周期所包含的電

供感性的無功功率），通過對晶閘管開通角角的控制，可網(wǎng)電壓段數(shù)減少，波形畸變嚴(yán)重，電壓波形畸變和由此引

以連續(xù)調(diào)節(jié)流過電抗器的電流，從而調(diào)節(jié)TCR從電網(wǎng)中起的電流波形畸變以及電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動是限制輸出頻

吸收的無功功率的大小。率提高的主要因素。

TSC則是利用晶閘管來控制用于補(bǔ)償無功功率的4.6交交變頻電路的主要特點和不足是什么?其主要用途

電容器的投入和切除來向電網(wǎng)提供無功功率（提供容性是什么？

的無功功率）。答:交交變頻電路的主要特點是：

二者的特點是：只用一次變流效率較高;可方便實現(xiàn)四象限工作；

TCR只能提供感性的無功功率，但無功功率的大小低頻輸出時的特性接近正弦波。

是連續(xù)的。實際應(yīng)用中往往配以固定電容器（FC）,就可以交交變頻電路的主要不足是：

在從容性到感性的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)無功功率。接線復(fù)雜如采用三相橋式電路的三相交交變

TSC提供容性的無功功率，符合大多數(shù)無功功率補(bǔ)頻器至少要用36只晶閘管;受電網(wǎng)頻率和變流電路脈波

償?shù)男枰?。其提供的無功功率不能連續(xù)調(diào)節(jié)但在實用中數(shù)的限制，輸出頻率較低;輸出功率因數(shù)較低;輸入電流諧

只要分組合理，就可以達(dá)到比較理想的動態(tài)補(bǔ)償效果。波含量大，頻譜復(fù)雜。

主要用途:500千瓦或1000千瓦以下的大功率、

4.4單相交交變頻電路和直派電動機(jī)傳動用的反并聯(lián)可低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路,如軋機(jī)主傳動裝置、鼓風(fēng)機(jī)、球