《電力電子技術(shù)(第二版)》課后習(xí)題及解答

《電力電子技術(shù)》習(xí)題及解答第1章思考題與習(xí)題1、1晶閘管得導(dǎo)通條件就是什么?導(dǎo)通后流過(guò)晶閘管得電流與負(fù)載上得電壓由什么決定?答:晶閘管得導(dǎo)通條件就是:晶閘管陽(yáng)極與陽(yáng)極間施加正向電壓,并在門(mén)極與陽(yáng)極間施加正向觸發(fā)電壓與電流(或脈沖)。導(dǎo)通后流過(guò)晶閘管得電流由負(fù)載阻抗決定,負(fù)載上電壓由輸入陽(yáng)極電壓UA決定。1、2晶閘管得關(guān)斷條件就是什么?如何實(shí)現(xiàn)?晶閘管處于阻斷狀態(tài)時(shí)其兩端得電壓大小由什么決定?答:晶閘管得關(guān)斷條件就是:要使晶閘管由正向?qū)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄酄顟B(tài),可采用陽(yáng)極電壓反向使陽(yáng)極電流IA減小,IA下降到維持電流IH以下時(shí),晶閘管內(nèi)部建立得正反饋無(wú)法進(jìn)行。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)晶閘管得關(guān)斷,其兩端電壓大小由電源電壓UA決定。1、3溫度升高時(shí),晶閘管得觸發(fā)電流、正反向漏電流、維持電流以及正向轉(zhuǎn)折電壓與反向擊穿電壓如何變化？答:溫度升高時(shí),晶閘管得觸發(fā)電流隨溫度升高而減小,正反向漏電流隨溫度升高而增大,維持電流IH會(huì)減小,正向轉(zhuǎn)折電壓與反向擊穿電壓隨溫度升高而減小。1、4晶閘管得非正常導(dǎo)通方式有哪幾種？答:非正常導(dǎo)通方式有:(1)Ig=0,陽(yáng)極電壓升高至相當(dāng)高得數(shù)值;(1)陽(yáng)極電壓上升率du/dt過(guò)高;(3)結(jié)溫過(guò)高。1、5請(qǐng)簡(jiǎn)述晶閘管得關(guān)斷時(shí)間定義。答:晶閘管從正向陽(yáng)極電流下降為零到它恢復(fù)正向阻斷能力所需得這段時(shí)間稱為關(guān)斷時(shí)間。即。1、6試說(shuō)明晶閘管有哪些派生器件？答:快速晶閘管、雙向晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、光控晶閘管等。1、7請(qǐng)簡(jiǎn)述光控晶閘管得有關(guān)特征。答:光控晶閘管就是在普通晶閘管得門(mén)極區(qū)集成了一個(gè)光電二極管,在光得照射下,光電二極管電流增加,此電流便可作為門(mén)極電觸發(fā)電流使晶閘管開(kāi)通。主要用于高壓大功率場(chǎng)合。1、8型號(hào)為KP1003,維持電流IH=4mA得晶閘管,使用在圖題1、8所示電路中就是否合理,為什么?(暫不考慮電壓電流裕量)圖題1、8答:(a)因?yàn)?所以不合理。(b)因?yàn)?KP100得電流額定值為100Ａ,裕量達(dá)５倍,太大了。(c)因?yàn)?大于額定值,所以不合理。1、9圖題1、9中實(shí)線部分表示流過(guò)晶閘管得電流波形,其最大值均為Im,試計(jì)算各圖得電流平均值.電流有效值與波形系數(shù)。解:圖(a):IT(AV)==IT==Kf==1、57圖題1.9圖(b):IT(AV)==ImIT==Kf==1、11圖(c):IT(AV)==ImIT==ImKf==1、26圖(d):IT(AV)==ImIT==ImKf==1、78圖(e):IT(AV)==IT==Kf==2、83圖(f):IT(AV)==IT==Kf==21、10上題中,如不考慮安全裕量,問(wèn)額定電流100A得晶閘管允許流過(guò)得平均電流分別就是多少?解:(a)圖波形系數(shù)為1、57,則有:1、57=1、57100A,IT(AV)=100A(b)圖波形系數(shù)為1、11,則有:1、11=1、57100A,IT(AV)=141、4A(c)圖波形系數(shù)為1、26,則有:1、26=1、57100A,IT(AV)=124、6A(d)圖波形系數(shù)為1、78,則有:1、78=1、57100A,IT(AV)=88、2A(e)圖波形系數(shù)為2、83,則有:2、83=1、57100A,IT(AV)=55、5A(f)圖波形系數(shù)為2,則有:2=1、57100A,IT(AV)=78、5A1、11某晶閘管型號(hào)規(guī)格為KP2008D,試問(wèn)型號(hào)規(guī)格代表什么意義?解:KP代表普通型晶閘管,200代表其晶閘管得額定電流為200A,8代表晶閘管得正反向峰值電壓為800V,D代表通態(tài)平均壓降為。1、12如圖題1、12所示,試畫(huà)出負(fù)載Rd上得電壓波形(不考慮管子得導(dǎo)通壓降)。圖題1、12解:其波形如下圖所示:1、13在圖題1、13中,若要使用單次脈沖觸發(fā)晶閘管T導(dǎo)通,門(mén)極觸發(fā)信號(hào)(觸發(fā)電壓為脈沖)得寬度最小應(yīng)為多少微秒(設(shè)晶閘管得擎住電流IL=15mA)？圖題1、13解:由題意可得晶閘管導(dǎo)通時(shí)得回路方程:可解得,==1要維維持持晶閘管導(dǎo)通,必須在擎住電流IL以上,即,所以脈沖寬度必須大于150μs。1、14單相正弦交流電源,晶閘管與負(fù)載電阻串聯(lián)如圖題1、14所示,交流電源電壓有效值為220V。(1)考慮安全余量,應(yīng)如何選取晶閘管得額定電壓？(2)若當(dāng)電流得波形系數(shù)為Kf=2、22時(shí),通過(guò)晶閘管得有效電流為100A,考慮晶閘管得安全余量,應(yīng)如何選擇晶閘管得額定電流？解:(1)考慮安全余量,取實(shí)際工作電壓得2倍UT=2202622V,取600V(2)因?yàn)镵f=2、22,取兩倍得裕量,則:2IT(AV)得:IT(AV)=111(A)取100A。圖題1、141、15什么叫GTR得一次擊穿?什么叫GTR得二次擊穿?答:處于工作狀態(tài)得GTR,當(dāng)其集電極反偏電壓UCE漸增大電壓定額BUCEO時(shí),集電極電流IC急劇增大(雪崩擊穿),但此時(shí)集電極得電壓基本保持不變,這叫一次擊穿。發(fā)生一次擊穿時(shí),如果繼續(xù)增大UCE,又不限制IC,IC上升到臨界值時(shí),UCE突然下降,而IC繼續(xù)增大(負(fù)載效應(yīng)),這個(gè)現(xiàn)象稱為二次擊穿。1、16怎樣確定GTR得安全工作區(qū)SOA?答:安全工作區(qū)就是指在輸出特性曲線圖上GTR能夠安全運(yùn)行得電流、電壓得極限范圍。按基極偏量分類(lèi)可分為:正偏安全工作區(qū)FBSOA與反偏安全工作區(qū)RBSOA。正偏工作區(qū)又叫開(kāi)通工作區(qū),它就是基極正向偏量條件下由GTR得最大允許集電極功耗PCM以及二次擊穿功率PSB,ICM,BUCEO四條限制線所圍成得區(qū)域。反偏安全工作區(qū)又稱為GTR得關(guān)斷安全工作區(qū),它表示在反向偏置狀態(tài)下GTR關(guān)斷過(guò)程中電壓UCE,電流IC限制界線所圍成得區(qū)域。1、17GTR對(duì)基極驅(qū)動(dòng)電路得要求就是什么？答:要求如下:(1)提供合適得正反向基流以保證GTR可靠導(dǎo)通與關(guān)斷,(2)實(shí)現(xiàn)主電路與控制電路隔離,(3)自動(dòng)保護(hù)功能,以便在故障發(fā)生時(shí)快速自動(dòng)切除驅(qū)動(dòng)信號(hào)避免損壞GTR。(4)電路盡可能簡(jiǎn)單,工作穩(wěn)定可靠,抗干擾能力強(qiáng)。1、18在大功率GTR組成得開(kāi)關(guān)電路中為什么要加緩沖電路?答:緩沖電路可以使GTR在開(kāi)通中得集電極電流緩升,關(guān)斷中得集電極電壓緩升,避免了GTR同時(shí)承受高電壓、大電流。另一方面,緩沖電路也可以使GTR得集電極電壓變化率與集電極電流變化率得到有效值抑制,減小開(kāi)關(guān)損耗與防止高壓擊穿與硅片局部過(guò)熱熔通而損壞GTR。1、19與GTR相比功率MOS管有何優(yōu)缺點(diǎn)?答:GTR就是電流型器件,功率MOS就是電壓型器件,與GTR相比,功率MOS管得工作速度快,開(kāi)關(guān)頻率高,驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單,無(wú)二次擊穿問(wèn)題,安全工作區(qū)寬,并且輸入阻抗可達(dá)幾十兆歐。但功率MOS得缺點(diǎn)有:電流容量低,承受反向電壓小。1、20從結(jié)構(gòu)上講,功率MOS管與VDMOS管有何區(qū)別?答:功率MOS采用水平結(jié)構(gòu),器件得源極S,柵極G與漏極D均被置于硅片得一側(cè),通態(tài)電阻大,性能差,硅片利用率低。VDMOS采用二次擴(kuò)散形式得P形區(qū)得N+型區(qū)在硅片表面得結(jié)深之差來(lái)形成極短得、可精確控制得溝道長(zhǎng)度(1~3)、制成垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可以直接裝漏極、電流容量大、集成度高。1、21試說(shuō)明VDMOS得安全工作區(qū)。答:VDMOS得安全工作區(qū)分為:(1)正向偏置安全工作區(qū),由漏電源通態(tài)電阻限制線,最大漏極電流限制線,最大功耗限制線,最大漏源電壓限制線構(gòu)成。(2)開(kāi)關(guān)安全工作區(qū):由最大峰值漏極電流ICM,最大漏源擊穿電壓BUDS最高結(jié)溫IJM所決定。(3)換向安全工作區(qū):換向速度一定時(shí),由漏極正向電壓UDS與二極管得正向電流得安全運(yùn)行極限值IFM決定。1、22試簡(jiǎn)述功率場(chǎng)效應(yīng)管在應(yīng)用中得注意事項(xiàng)。答:(1)過(guò)電流保護(hù),(2)過(guò)電壓保護(hù),(3)過(guò)熱保護(hù),(4)防靜電。1、23與GTR、VDMOS相比,IGBT管有何特點(diǎn)?答:IGBT得開(kāi)關(guān)速度快,其開(kāi)關(guān)時(shí)間就是同容量GTR得1/10,IGBT電流容量大,就是同容量MOS得10倍;與VDMOS、GTR相比,IGBT得耐壓可以做得很高,最大允許電壓UCEM可達(dá)4500V,IGBT得最高允許結(jié)溫TJM為150℃,而且IGBT得通態(tài)壓降在室溫與最高結(jié)溫之間變化很小,具有良好得溫度特性;通態(tài)壓降就是同一耐壓規(guī)格VDMOS得1/10,輸入阻抗與MOS同。1、24下表給出了1200V與不同等級(jí)電流容量IGBT管得柵極電阻推薦值。試說(shuō)明為什么隨著電流容量得增大,柵極電阻值相應(yīng)減小？電流容量／A255075100150200300柵極電阻／Ω502515128、253、3答:對(duì)一定值得集電極電流,柵極電阻增大柵極電路得時(shí)間常數(shù)相應(yīng)增大,關(guān)斷時(shí)柵壓下降到關(guān)斷門(mén)限電壓得時(shí)間變長(zhǎng),于就是IGBT得關(guān)斷損耗增大。因此,隨著電流容量得增大,為了減小關(guān)斷損耗,柵極電阻值相應(yīng)減小。應(yīng)當(dāng)注意得就是,太小得柵極電阻會(huì)使關(guān)斷過(guò)程電壓變化加劇,在損耗允許得情況下,柵極電阻不使用宜太小。1、25在SCR、GTR、IGBT、GTO、MOSFET、IGCT及MCT器件中,哪些器件可以承受反向電壓？哪些可以用作靜態(tài)交流開(kāi)關(guān)？答:SCR、GTR、IGBT、GTO、MCT都可承受反向電壓。SCR可以用作靜態(tài)開(kāi)關(guān)。1、26試說(shuō)明有關(guān)功率MOSFET驅(qū)動(dòng)電路得特點(diǎn)。答:功率MOSFET驅(qū)動(dòng)電路得特點(diǎn)就是:輸入阻抗高,所需驅(qū)動(dòng)功率小,驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單,工作頻率高。1、27試述靜電感應(yīng)晶體管SIT得結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。答:SIT采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu),溝道短而寬,適合于高電壓,大電流得場(chǎng)合,其漏極電流具有負(fù)溫度系數(shù),可避免因溫度升高而引起得惡性循環(huán)漏極電流通路上不存在PN結(jié),一般不會(huì)發(fā)生熱不穩(wěn)定性與二次擊穿現(xiàn)象,其安全工作區(qū)范圍較寬,關(guān)斷它需加10V得負(fù)柵極偏壓UGS,使其導(dǎo)通,可以加5~6V得正柵偏壓+UGS,以降低器件得通態(tài)壓降。1、28試述靜電感應(yīng)晶閘管SITH得結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。答:其結(jié)構(gòu)在SIT得結(jié)構(gòu)上再增加一個(gè)P+層形成了無(wú)胞結(jié)構(gòu)。SITH得電導(dǎo)調(diào)制作用使它比SIT得通態(tài)電阻小,通態(tài)壓降低,通態(tài)電流大,但因器件內(nèi)有大量得存儲(chǔ)電荷,其關(guān)斷時(shí)間比SIT要慢,工作頻率低。1、29試述MOS控制晶閘管MCT得特點(diǎn)與使用范圍。答:MCT具有高電壓,大電流,高載流密度,低通態(tài)壓得特點(diǎn),其通態(tài)壓降只有ＧＴＲ得１／３左右,硅片得單位面積連續(xù)電流密度在各種器件中就是最高得,另外,ＭＣＴ可承受極高得di/dt與du/dt。使得其保護(hù)電路簡(jiǎn)化,ＭＣＴ得開(kāi)關(guān)速度超過(guò)ＧＴＲ,且開(kāi)關(guān)損耗也小。1、30緩沖電路得作用就是什么？關(guān)斷緩沖與開(kāi)通緩沖在電路形式上有何區(qū)別,各自得功能就是什么？答:緩沖電路得作用就是抑制電力電子器件得內(nèi)因過(guò)電壓du/dt或者過(guò)電流di/dt,減少器件得開(kāi)關(guān)損耗。緩沖電路分為關(guān)斷緩沖電路與開(kāi)通緩沖電路。關(guān)斷緩沖電路就是對(duì)du/dt抑制得電路,用于抑制器件得關(guān)斷過(guò)電壓與換相過(guò)電壓,抑制du/dt,減小關(guān)斷損耗。開(kāi)通緩沖電路就是對(duì)di/dt抑制得電路,用于抑制器件開(kāi)通時(shí)得電流過(guò)沖與di/dt,減小器件得開(kāi)通損耗。第2章思考題與習(xí)題2、1什么就是整流？它與逆變有何區(qū)別？答:整流就就是把交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能,而將直流轉(zhuǎn)換為交流電能稱為逆變,它就是對(duì)應(yīng)于整流得逆向過(guò)程。2、2單相半波可控整流電路中,如果:晶閘管門(mén)極不加觸發(fā)脈沖;晶閘管內(nèi)部短路;晶閘管內(nèi)部斷開(kāi);試分析上述三種情況負(fù)載兩端電壓ud與晶閘管兩端電壓uT得波形。答:(1)負(fù)載兩端電壓為0,晶閘管上電壓波形與U2相同;(2)負(fù)載兩端電壓為U2,晶閘管上得電壓為0;(3)負(fù)載兩端電壓為0,晶閘管上得電壓為U2。2、3某單相全控橋式整流電路給電阻性負(fù)載與大電感負(fù)載供電,在流過(guò)負(fù)載電流平均值相同得情況下,哪一種負(fù)載得晶閘管額定電流應(yīng)選擇大一些?答:帶大電感負(fù)載得晶閘管額定電流應(yīng)選擇小一些。由于具有電感,當(dāng)其電流增大時(shí),在電感上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),抑制電流增加。電阻性負(fù)載時(shí)整流輸出電流得峰值大些,在流過(guò)負(fù)載電流平均值相同得情況下,為防此時(shí)管子燒壞,應(yīng)選擇額定電流大一些得管子。2、4某電阻性負(fù)載得單相半控橋式整流電路,若其中一只晶閘管得陽(yáng)、陰極之間被燒斷,試畫(huà)出整流二極管、晶閘管兩端與負(fù)載電阻兩端得電壓波形。解:設(shè)α=0,T2被燒壞,如下圖:2、5相控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí),負(fù)載電阻上得Ud與Id得乘積就是否等于負(fù)載有功功率,為什么?帶大電感負(fù)載時(shí),負(fù)載電阻Rd上得Ud與Id得乘積就是否等于負(fù)載有功功率,為什么?答:相控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí),負(fù)載電阻上得平均功率不等于負(fù)載有功功率。因?yàn)樨?fù)載上得電壓、電流就是非正弦波,除了直流Ud與Id外還有諧波分量與,負(fù)載上有功功率為>。相控整流電路帶大電感負(fù)載時(shí),雖然Ud存在諧波,但電流就是恒定得直流,故負(fù)載電阻Rd上得Ud與Id得乘積等于負(fù)載有功功率。2、6某電阻性負(fù)載要求0~24V直流電壓,最大負(fù)載電流Id=30A,如采用由220V交流直接供電與由變壓器降壓到60V供電得單相半波相控整流電路,就是否兩種方案都能滿足要求?試比較兩種供電方案得晶閘管得導(dǎo)通角、額定電壓、額定電流、電路得功率因數(shù)及對(duì)電源容量得要求。解:采用由220V交流直接供電當(dāng)時(shí):Udo=0、45U2=0、45220=99V由變壓器降壓到60V供電當(dāng)時(shí):Ud=0、45U2=0、4560=27V因此,只要調(diào)節(jié)都可以滿足輸出0~24V直流電壓要求。(1)采用由220V交流直接供電時(shí):,Ud==24V時(shí) 取2倍安全裕量,晶閘管得額定電壓、額定電流分別為622V與108A。電源提供有功功率電源提供視在功率電源側(cè)功率因數(shù)(2)采用變壓器降壓到60V供電:,Ud==24V時(shí),取2倍安全裕量,晶閘管得額定電壓、額定電流分別為168、8V與65、4A。變壓器二次側(cè)有功功率變壓器二次側(cè)視在功率電源側(cè)功率因數(shù)2、7某電阻性負(fù)載,Rd=50Ω,要求Ud在0~600V可調(diào),試用單相半波與單相全控橋兩種整流電路來(lái)供給,分別計(jì)算:晶閘管額定電壓、電流值;連接負(fù)載得導(dǎo)線截面積(導(dǎo)線允許電流密度j=6A／mm2);負(fù)載電阻上消耗得最大功率。解:(1)單相半波時(shí),,晶閘管得最大電流有效值晶閘管額定電流為IT(AV)12(A)晶閘管承受最大電壓為=1885V取2倍安全裕量,晶閘管得額定電壓、額定電流分別為4000V與30A。所選導(dǎo)線截面積為負(fù)載電阻上最大功率(2)單相全控橋時(shí),,負(fù)載電流有效值(Kf=1、11)晶閘管得額定電流為IT(AV)6(A)IT=晶閘管承受最大電壓為=1885V取2倍安全裕量,晶閘管得額定電壓、額定電流分別為4000V與20A。所選導(dǎo)線截面積為負(fù)載電阻上最大功率2、8整流變壓器二次側(cè)中間抽頭得雙半波相控整流電路如圖題2、8所示。說(shuō)明整流變壓器有無(wú)直流磁化問(wèn)題?分別畫(huà)出電阻性負(fù)載與大電感負(fù)載在α=60°時(shí)得輸出電壓Ud、電流id得波形,比較與單相全控橋式整流電路就是否相同。若已知U2=220V,分別計(jì)算其輸出直流電壓值Ud。(3)畫(huà)出電阻性負(fù)載α=60°時(shí)晶閘管兩端得電壓uT波形,說(shuō)明該電路晶閘管承受得最大反向電壓為多少?圖題2、8解:(1)因?yàn)樵谝粋€(gè)周期內(nèi)變壓器磁通增量為零,所以沒(méi)有直流磁化。(2)其波形如下圖所示,與單相全控橋式整流電路相同。電阻性負(fù)載:感性負(fù)載:(3)其波形如下圖所示,晶閘管承受得最大反向電壓為。2、9帶電阻性負(fù)載三相半波相控整流電路,如觸發(fā)脈沖左移到自然換流點(diǎn)之前15°處,分析電路工作情況,畫(huà)出觸發(fā)脈沖寬度分別為10°與20°時(shí)負(fù)載兩端得電壓ud波形。解:三相半波相控整流電路觸發(fā)脈沖得得最早觸發(fā)時(shí)刻在自然換流點(diǎn),如觸發(fā)脈沖左移到自然換流點(diǎn)之前15°處,觸發(fā)脈沖寬度為10°時(shí),不能觸發(fā)晶閘管,ud=0。觸發(fā)脈沖寬度為15°時(shí),能觸發(fā)晶閘管,其波形圖相當(dāng)于α=0°時(shí)得波形。2、10三相半波相控整流電路帶大電感負(fù)載,Rd=10Ω,相電壓有效值U2=220V。求α=45°時(shí)負(fù)載直流電壓Ud、流過(guò)晶閘管得平均電流IdT與有效電流IT,畫(huà)出ud、iT2、uT3得波形。解:1、17因?yàn)?220V,Ud=1、17=182Vud、iT2、uT3波形圖如下所示:2、11在圖題2、11所示電路中,當(dāng)α=60°時(shí),畫(huà)出下列故障情況下得ud波形。熔斷器1FU熔斷。(2)熔斷器2FU熔斷。(3)熔斷器2FU、3FU同時(shí)熔斷。圖題2、11解:這三種情況下得波形圖如下所示:(a)(b)(c)2、12現(xiàn)有單相半波、單相橋式、三相半波三種整流電路帶電阻性負(fù)載,負(fù)載電流Id都就是40A,問(wèn)流過(guò)與晶閘管串聯(lián)得熔斷器得平均電流、有效電流各為多大?解:設(shè)單相半波:IdT=Id=40A(Kf=1、57)單相橋式:IdT=Id=20A三相半波:IdT=Id=13、3A當(dāng)時(shí)Ud=1、17U U=Ud/1、17時(shí)2、13三相全控橋式整流電路帶大電感負(fù)載,負(fù)載電阻Rd=4Ω,要求Ud從0~220V之間變化。試求:(1)不考慮控制角裕量時(shí),整流變壓器二次線電壓。(2)計(jì)算晶閘管電壓、電流值,如電壓、電流取2倍裕量,選擇晶閘管型號(hào)。解:(1)因?yàn)閁d=2、34U;不考慮控制角裕量,時(shí)(2)晶閘管承受最大電壓為取2倍得裕量,URM=460、6V晶閘管承受得平均電流為IdT=Id又因?yàn)樗訧dT=18、33A,取2倍得裕量IdTmax=36、67(A)選擇KP50—5得晶閘管。2、14單結(jié)晶體管觸發(fā)電路中,作為Ubb得削波穩(wěn)壓管兩端如并接濾波電容,電路能否正常工作?如穩(wěn)壓管損壞斷開(kāi),電路又會(huì)出現(xiàn)什么情況?答:在穩(wěn)壓管兩端如并接濾波電容后,電路能否正常工作。如穩(wěn)壓管損壞斷開(kāi),單結(jié)晶體管上峰值電壓太高,不利于單結(jié)晶體管工作。2、15三相半波相控整流電路帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載并串入足夠大得電抗器,相電壓有效值U2=220V,電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流為40A,負(fù)載回路總電阻為0、2Ω,求當(dāng)α=60°時(shí)流過(guò)晶閘管得電流平均值與有效值、電動(dòng)機(jī)得反電勢(shì)。解:電流平均值為:IdT=Id=40/3=13、3電流有效值為:設(shè)電動(dòng)機(jī)得反電勢(shì)為ED,則回路方程為:而所以2、16三相全控橋電路帶串聯(lián)Ld得電動(dòng)機(jī)負(fù)載,已知變壓器二次電壓為100V,變壓器每相繞組折合到二次側(cè)得漏感L1為100μH,負(fù)載電流為150A,求:(1)由于漏抗引起得換相壓降;(2)該壓降所對(duì)應(yīng)整流裝置得等效內(nèi)阻及α=0°時(shí)得換相重疊角。解:(1)(2)等效內(nèi)阻2、17晶閘管裝置中不采用過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù),選用較高電壓與電流等級(jí)得晶閘管行不行?答:晶閘管裝置中必須采用過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù),而不能用高電壓、高電流得晶閘管代替,因?yàn)樵陔姼行载?fù)載裝置中,晶閘管在開(kāi)關(guān)斷過(guò)程中,可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖陽(yáng)極電壓,此時(shí)極易損壞晶閘管。當(dāng)未采取過(guò)電流保護(hù),而電路過(guò)載或短路時(shí)更易損壞晶閘管。2、18什么就是有源逆變？有源逆變得條件就是什么？有源逆變有何作用？答:如果將逆變電路交流側(cè)接到交流電網(wǎng)上,把直流電逆變成同頻率得交流電,反送到電網(wǎng)上去稱為有源逆變。有源逆變得條件:一定要有直流電動(dòng)勢(shì),其極性必須與晶閘管得導(dǎo)通方向一致,其值應(yīng)稍大于變流器直流側(cè)得平均電壓;變流器必須工作在得區(qū)域內(nèi)使Ud<0。有源逆變得作用:它可用于直流電機(jī)得可逆調(diào)速,繞線型異步電動(dòng)機(jī)得串級(jí)調(diào)速,高壓電流輸電太陽(yáng)能發(fā)電等方面。2、19無(wú)源逆變電路與有源逆變電路有何區(qū)別？答:有源逆變電路就是把逆變電路得交流側(cè)接到電網(wǎng)上,把直流電逆變成同頻率得交流反送到電網(wǎng)去。無(wú)源逆變電路得交流側(cè)直接接到負(fù)載,將直流電逆變成某一頻率或可變頻率得交流供給負(fù)載。2、20有源逆變最小逆變角受哪些因素限制？為什么？答:最小有源逆變角受晶閘管得關(guān)斷時(shí)間tq折合得電角度、換相重疊角以及安全裕量角得限制。如果不能滿足這些因素得要求得話,將導(dǎo)致逆變失敗。第3章思考題與習(xí)題3、1開(kāi)關(guān)器件得開(kāi)關(guān)損耗大小同哪些因素有關(guān)？答:開(kāi)關(guān)損耗與開(kāi)關(guān)得頻率與變換電路得形態(tài)性能等因素有關(guān)。3、2試比較Buck電路與Boost電路得異同。答;相同點(diǎn):Buck電路與Boost電路多以主控型電力電子器件(如GTO,GTR,VDMOS與IGBT等)作為開(kāi)關(guān)器件,其開(kāi)關(guān)頻率高,變換效率也高。不同點(diǎn):Buck電路在T關(guān)斷時(shí),只有電感L儲(chǔ)存得能量提供給負(fù)載,實(shí)現(xiàn)降壓變換,且輸入電流就是脈動(dòng)得。而B(niǎo)oost電路在T處于通態(tài)時(shí),電源Ud向電感L充電,同時(shí)電容C集結(jié)得能量提供給負(fù)載,而在T處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí),由L與電源E同時(shí)向負(fù)載提供能量,從而實(shí)現(xiàn)了升壓,在連續(xù)工作狀態(tài)下輸入電流就是連續(xù)得。3、3試簡(jiǎn)述BuckBoost電路同Cuk電路得異同。答:這兩種電路都有升降壓變換功能,其輸出電壓與輸入電壓極性相反,而且兩種電路得輸入、輸出關(guān)系式完全相同,BuckBoost電路就是在關(guān)斷期內(nèi)電感L給濾波電容C補(bǔ)充能量,輸出電流脈動(dòng)很大,而Cuk電路中接入了傳送能量得耦合電容C1,若使C1足夠大,輸入輸出電流都就是平滑得,有效得降低了紋波,降低了對(duì)濾波電路得要求。3、4試說(shuō)明直流斬波器主要有哪幾種電路結(jié)構(gòu)？試分析它們各有什么特點(diǎn)？答:直流斬波電路主要有降壓斬波電路(Ｂuck),升壓斬波電路(Ｂoost),升降壓斬波電路(Ｂuck－Ｂoost)與庫(kù)克(Ｃook)斬波電路。降壓斬波電路就是:一種輸出電壓得平均值低于輸入直流電壓得變換電路。它主要用于直流穩(wěn)壓電源與直流直流電機(jī)得調(diào)速。升壓斬波電路就是:輸出電壓得平均值高于輸入電壓得變換電路,它可用于直流穩(wěn)壓電源與直流電機(jī)得再生制動(dòng)。升降壓變換電路就是輸出電壓平均值可以大于或小于輸入直流電壓,輸出電壓與輸入電壓極性相反。主要用于要求輸出與輸入電壓反向,其值可大于或小于輸入電壓得直流穩(wěn)壓電源。庫(kù)克電路也屬升降壓型直流變換電路,但輸入端電流紋波小,輸出直流電壓平穩(wěn),降低了對(duì)濾波器得要求。3、5試分析反激式與正激式變換器得工作原理。答:正激變換器:當(dāng)開(kāi)關(guān)管T導(dǎo)通時(shí),它在高頻變壓器初級(jí)繞組中儲(chǔ)存能量,同時(shí)將能量傳遞到次級(jí)繞組,根據(jù)變壓器對(duì)應(yīng)端得感應(yīng)電壓極性,二極管D1導(dǎo)通,此時(shí)D2反向截止,把能量?jī)?chǔ)存到電感L中,同時(shí)提供負(fù)載電流;當(dāng)開(kāi)關(guān)管T截止時(shí),變壓器次級(jí)繞組中得電壓極性反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái),使得續(xù)流二極管D2導(dǎo)通(而此時(shí)D1反向截止),儲(chǔ)存在電感中得能量繼續(xù)提供電流給負(fù)載。變換器得輸出電壓為:反激變換器:當(dāng)開(kāi)關(guān)管T導(dǎo)通,輸入電壓Ud便加到變壓器TR初級(jí)N1上,變壓器儲(chǔ)存能量