電力電子技術離線作業(yè)答案

1、浙江大學遠程教育學院電力電子技術課程作業(yè)姓名：應曉兵學 號：年級：15春學習中心：建德學習中心第1章1把一個晶閘管與燈泡串聯(lián)，加上交流電壓，如圖1-37所示 圖 1-37問：（1）開關S閉合前燈泡亮不亮？（2）開關S閉合后燈泡亮不亮？（3）開關S閉合一段時間后再打開，斷開開關后燈泡亮不亮？原因是什么？答：（1）不亮；（2）亮；（3）不亮，出現(xiàn)電壓負半周后晶閘管關斷。 2在夏天工作正常的晶閘管裝置到冬天變得不可靠，可能是什么現(xiàn)象和原因？冬天工作正常到夏天變得不可靠又可能是什么現(xiàn)象和原因？答：晶閘管的門極參數(shù)IGT、UGT受溫度影響，溫度升高時，兩者會降低，溫度升高時，兩者會升高，故會引

2、起題中所述現(xiàn)象。3型號為KP100-3，維持電流IH4mA的晶閘管，使用在如圖1-38電路中是否合理？為什么？（分析時不考慮電壓、電流裕量）(a) (b) (c)圖 1-38 習題5圖答：（a）故不能維持導通(b)而即晶閘管的最大反向電壓超過了其額定電壓，故不能正常工作（c）Id=160/1=160A>IHIT=Id=160A<1.57×100=157A故能正常工作 4什么是IGBT的擎住現(xiàn)象？使用中如何避免？答：IGBT由于寄生晶閘管的影響，可能是集電極電流過大（靜態(tài)擎住效應），也可能是duce/dt過大（動態(tài)擎住效應），會產(chǎn)生不可控的擎住效應。實際應用中應使IGBT的

3、漏極電流不超過額定電流，或增加控制極上所接電阻RG的數(shù)值，減小關斷時的duce/dt，以避免出現(xiàn)擎住現(xiàn)象。第2章1出圖2-57中各保護元件及VDF、d的名稱及作用。（LJ為過流繼電器）圖2-57 三相橋式整流電路的保護答：（1）交流進線電抗器 限流、限du/dt和di/dt（2）壓敏電阻 過壓保護（3）交流側阻容保護  過壓保護（4）橋臂電感  限du/dt (由元件換流引起）、di/dt（5）快熔 過流保護（6）過壓保護電容 限制關斷過電壓對元件的損害（7）抑振電阻 防止L、C振蕩，限制電容放電電流 （8）直流側壓敏電阻 直流側過壓保護（9）過流繼電器

4、 過流時，繼電器開路，保護主電路（10）VDF續(xù)流二極管 為負載電路提供通路，過壓保護（11）Ld平波電抗器 防止直流電流波動（斷流）2GTR、IGBT等過流保護中，為何要采用檢測集射極電壓作為保護基準？答：1. 如以測量集電極電流Ic為過流保護原則，當Icg測量誤差為，則保護電路將在集電極電流為Icg+時才動作，但此時工作點已經(jīng)移至線性放大區(qū)，到元件關斷時已出現(xiàn)高損耗，導致GTR損壞。2. 如以測量集射極電壓Uce作為過流保護原則，在相同的相對測量誤差下，GTR工作點移動較小，元件關斷時功耗只略有增加，可保證器件安全。3. 設基極電流Ib減小，當采用電流Ic測量的保護方式時，GTR關斷時工作

5、點已經(jīng)進入線性放大區(qū)；當采用電壓Uce測量保護時，GTR關斷時工作點仍在飽和區(qū)，確保器件安全。3GTR、P-MOSFET、IGBT吸收電路的基本結構如何？其減少被保護器件開關損耗的機理如何？ 答：緩沖電路的功能包括抑制和吸收二個方面。下圖為電路的基本結構。關斷過程：Cs與GTR集射極并聯(lián)，利用Cs兩端電壓不同突變的原理延緩關斷時集射極間電壓Uce上升的速度，使Uce達最大值之前集電極電流Ic已變小，從而使關斷過程瞬時功耗變小。R是限制GTR導通時電容的放電電流。開通過程：Ls與GTR串聯(lián)，延緩了集電極電流的增長速度，且當電流急劇增大時會在其上產(chǎn)生較大壓降，使得集射極電壓在導通時迅速下

6、降。這樣電壓、電流出現(xiàn)最大值的時間錯開，關斷時功耗明顯減小。第3章1、某電阻負載要求（024）V直流電壓，最大負載電流Id30A，采用單相半波可控整流電路。如交流采用220V直接供電與用變壓器降至60V供電是否都滿足要求？試比較兩種方案的晶閘管導通角、額定電壓、額定電流、整流電路功率因數(shù)以及對電源要求的容量。答：(1) 220V供電 （2）60V供電2、單相橋式可控整流電路，帶電阻大電感負載，Rd4，變壓器次級電壓有效值U2220V。試計算當控制角60°時，直流電壓、電流平均值。如果負載兩端并接一續(xù)流二極管，其直流電壓、電流平均值又是多少？并求此時流過晶閘管和續(xù)流二極管的電流平均值、

7、有效值，畫出兩種情況下的輸出電壓、電流波形。答：（1）無續(xù)流二極管Ud = 0.9U2cos= 0.9×220×cos60º = 99 VId = Ud/Rd = 99/4 =24.75 A(2) 有續(xù)流二極管Id = Ud/Rd =37.125 A3、三相半波可控整流電路，大電感負載，U2220V，Rd10，求45°時直流平均電壓Ud，晶閘管電流平均值及有效值，并畫出輸出直流電壓ud及晶閘管電流iT波形。答：Ud = 1.17U2cos 1.17×220×cos45º = 182 VId = Ud/Rd = 182/10

8、= 18.2 AIdT = Id/3 = 18.2/3 = 6.1 A4、上題如負載兩端并接續(xù)流二極管，此時直流平均電壓Ud及直流平均電流Id多少？晶閘管及續(xù)流二極管的電流平均值及有效值各多少？并畫出輸出直流電壓ud，晶閘管及續(xù)流二極管電流波形。答： 5、三相橋式全控整流電路對電阻電感反電勢負載供電。E200V，Rd1，Ld數(shù)值很大，U2220V，60°，當(1) LB0；（2）LB1mH時，分別求Ud、Id和換流重疊角。答：（1）（2）6、三相半波可控整流電路帶電阻性負載，a相晶閘管VT1觸發(fā)脈沖丟失，試畫出15°及60°時的直流電壓ud波形，并畫出60

9、6;時b相VT2管兩端的電壓uT2波形。答：7、圖3-39中的兩個電路，一個工作在整流電動機狀態(tài)，另一個工作在逆變發(fā)電機狀態(tài)。試求(1) 畫出Ud，E，id的方向；(2) 說明與Ud的大小關系；(3) 當與的最小值均為30°，控制角的移相范圍。 圖3-39答：（1）整流電動機 逆變發(fā)電機 （2） Ud > E E > Ud（3）30°150°8、三相半波逆變電路，U2100V，E30V，Rd1，Ld足夠大，保證電流連續(xù)。試求90°時Id？如若60°時，Id？為什么？答：（1）Ud = 1.17U2cos = 1.17×22

10、0×cos90º = 0 V (2) Ud = -1.17U2cos = 1.17×100×cos60º = -58.5 V ，故不滿足逆變條件 Id = 0第4章1直流直流（DCDC）變換有哪幾種控制方式？它們又是如何具體實現(xiàn)的？答：控制方式有：（1）時間比控制： 脈寬控制： 斬波頻率固定不變，改變導通時間實現(xiàn)。 頻率控制：固定斬波器導通時間，改變斬波周期?；旌峡刂疲杭雀淖償夭l率，又改變導通時間（2）瞬時值控制 2簡述Boost-Buck變換電路與Cúk變換電路的異同點。答：(1) Cúk變換電路輸入電源電流和輸出負載電

11、流均連續(xù)，脈動小，有利于濾波(2) Cúk變換電路借助電容傳遞能量，Boost-Buck變換電路借助電感傳遞能量，故Cúk變換電路的電容器C中的脈動電流大，要求電容量大。(3) Cúk變換電路VT導通時要流過電感L1和L2的電流，故功率開關的峰值電流大。(4) Boost-Buck變換電路與Cúk變換電路功能相同，兩者都是升降壓變換器。第5章1闡述和區(qū)分：1）有源逆變和無源逆變；2）逆變與變頻；3）交直交變頻和交交變頻。答：(1)將直流電逆變成電網(wǎng)頻率的恒頻率交流并輸送給電網(wǎng)的稱為有源逆變。將直流電逆變成頻率可變的交流電并直接提供給用電負載，稱為無源逆變

12、。(2)只有無源逆變才能實現(xiàn)變頻，但無源逆變不等于變頻，變頻是指將一種頻率的交流電轉化成另一種頻率的交流電的過程(3)交直交變頻將一種頻率的交流經(jīng)整流變換成直流，再經(jīng)無源逆變變換成頻率可變的交流。交交變頻是將一種頻率的交流電轉換成另一種頻率的交流電。2晶閘管無源逆變器有幾種換流方式？負載諧振換流式逆變器和強迫換流式逆變器中的電容器C的作用有何異、同？答：換流方式有：（1）電網(wǎng)換流（2）負載諧振式換流（2）強迫換流強迫換流式逆變器利用電容儲能實現(xiàn)晶閘管的強迫關斷；負載諧振換流式逆變器則利用負載中電感和電容形成的震蕩特性，使電流自動過零。3PWM調制有哪些方法？它們各自的出發(fā)點是什么？答：正弦脈寬

13、控制：著眼于如何生成一個變頻變壓的正弦電壓源電流滯環(huán)控制：著眼于如何在負載中生成一個變頻變幅值的正弦電流源電壓空間矢量控制：著眼于如何控制三相逆變器的功率開關動作來改變施加在電機上的端電壓，使電機內部形成盡可能圓形的磁場。4什么是單極性、雙極性PWM？什么是同步調制、異步調制、混合同步調制？各有什么優(yōu)、缺點？答：單極性調制：半周期內調制波、載波以及輸出的SPWM波形都具有單一極性的調制方式。雙極性調制：半周期內，調制波、載波以及輸出SPWM波均有正、負極性的電壓交替出現(xiàn)的調制方式。同步調制：載波頻率隨調制波頻率成比例變化，在任何輸出頻率下保持每半周期內的輸出脈沖數(shù)不變。異步調制：在任何時候保持

14、載波頻率不變，此時半周期內的輸出脈沖在不同輸出頻率下均不同?；旌希ǚ侄危┩秸{制：綜合采用同步調制和異步調制的方法。同步調制的優(yōu)點：波形穩(wěn)定，正負半周完全對稱，只含奇次諧波。 缺點：低頻時輸出電壓諧波含量比高頻時大的多，低頻輸出特性不好。異步調制的優(yōu)點：可以增加低頻輸出脈沖，改善輸出特性。 缺點：正負半軸的輸出波形不能完全對稱，會出現(xiàn)偶次諧波，也會影響輸出特性?；旌希ǚ侄危┩秸{制綜合了以上兩種調制方法的優(yōu)點。第6章1交流調壓電路用于變壓器類負載時，對觸發(fā)脈沖有何要求？如果正、負半周波形不對稱時會導致什么后果？答：（1）用于變壓器類負載時，觸發(fā)脈沖要求：；采用寬度大于的寬脈沖或后沿固定、前沿可調、最大寬度可達的脈沖列觸發(fā)。（2）如果正負半周波形不對稱，則輸出電流為單向脈沖波，有很大直流分量，會對電機、電源變壓器類小電阻、大電感負載帶來嚴重危害，此時應考慮改用寬脈沖觸發(fā)方式。2交交變頻電路最高輸出頻率與輸入