電力電子技術(shù)第四版課后答案

1、電力電子技術(shù)第四版課后答案第一幸電力電子基件1.1使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：品閘管承受正相陽(yáng)極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）?；蛘?>0且Ugk>01.2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：維持品閘管導(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。L3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(jì)算各波形的電流平均值,L與電流有效值L,L,L12=1 / 26解:a)Idl二一L(")=獸(蟲+1)«0.27171m211yj21JL2% 0.4

2、7671 mb)Id2=jnlnisinGJ(vvr)=(-4-1)=0.5434Imn4-22、0.674 Um電力電子技術(shù)第四版課后答案、1r-1c)Id3=f2ImJ()=-Im2nJ。413=,；2Im26/(6/)=1Im2nJ。21.4. 上題中如果不考慮安全裕量，問100A的晶闡管能送出的平均電流Idl、Id2、Id3各為多少?這時(shí),相應(yīng)的電流最大值Iml,Im2,Im3各為多少？解:額定電流It(av)=100A的晶閘管，允許的電流有效值I=157A,由上題計(jì)算結(jié)果知a) Imlx-x329.35A,Idl。0.27171ml右89.48A0.4767b) Im2x-七232.

3、9OA,Id2x0.5434Im2q126.56A0.6741c) Im3=2I=314Id3=-Ln3=78.541.5.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(gè)晶體管VI、V2,分別具有共基極電流增益al和a2,由普通晶闡管的分析可得，4+。2=1是器件臨界導(dǎo)通的條件。a+a2>兩個(gè)等效晶體管過(guò)飽和而導(dǎo)通；al+a2Vl不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。GTO之所以能夠自行關(guān)斷,而普通品閘管不能,是因?yàn)镚TO與普通晶閘管在設(shè)計(jì)和工藝方面有以下幾點(diǎn)不同：DGTO在設(shè)計(jì)時(shí)°2

4、較大,這樣晶體管V2控制靈敏，易于GTO關(guān)斷；2)GT0導(dǎo)通時(shí)，1+夕2的更接近于1,普通晶閘管口1+。221.5,而GTO則為cl+。2。1.053 / 26電力電子技術(shù)第四版課后答案,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(gè)GTO元陰極而積很小,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016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(shí)極易受靜電干擾而充上超過(guò)±20的擊

5、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(diǎn)：一般在不用時(shí)將其三個(gè)電極短接；裝配時(shí)人體、工作臺(tái)、電烙鐵必須接地，測(cè)試時(shí)所有儀器外殼必須接地；電路中，柵、源極間常并聯(lián)齊納二極管以防止電壓過(guò)高漏、源極間也要采取緩沖電路等措施吸收過(guò)電壓。1.7.IGBT.GTR、GTO和電力MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路各有什么特點(diǎn)？答:IGBT驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是:驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸出電阻，【GBT是電壓驅(qū)動(dòng)型器件,IGBT的驅(qū)動(dòng)多采用專用的混合集成驅(qū)動(dòng)器。GTR驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是:驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)電流有足夠陡的前沿，并有一定的過(guò)沖，這樣可加速開通過(guò)程,減小開通損耗，關(guān)斷時(shí),驅(qū)動(dòng)電路能提供幅值足夠大的

6、反向基極驅(qū)動(dòng)電流，并加反偏截止電壓，以加速關(guān)斷速度。GTO驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是:GTO要求其驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)電流的前沿應(yīng)有足夠的幅值和陡度，且一般需要在整個(gè)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(dòng)電路通常包括開通驅(qū)動(dòng)電路,關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路和門極反偏電路三部分o電力MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn):要求驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸入電阻，驅(qū)動(dòng)功率小且電路簡(jiǎn)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(guò)電壓.du/dt或過(guò)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

7、通時(shí),Cs經(jīng)Rs放電,Rs起到限制放電電流的作用;關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流經(jīng)VDs從Cs分流，使du/dt減小,抑制過(guò)電壓。19試說(shuō)明IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET各自的優(yōu)缺點(diǎn)。解:對(duì)IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET的優(yōu)缺點(diǎn)的比較如下表：器件優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)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，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小開關(guān)速度低于電力MOSFET,電壓,電流容量不及GTOGTR耐壓高，電流大，開關(guān)特性好，通流能力強(qiáng)，飽和壓降低開關(guān)速度低，為電流驅(qū)動(dòng)，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)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(chǎng)合，具有電導(dǎo)

8、調(diào)制效應(yīng)，其通流能力很強(qiáng)電流關(guān)斷增益很小,關(guān)斷時(shí)門極負(fù)脈沖電流大，開關(guān)速度低，驅(qū)動(dòng)功率大,驅(qū)動(dòng)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(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，工作頻率高，不存在二次擊穿問題電流容量小,耐壓低，一般只適用于功率不超過(guò)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(guó)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(guò)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€(gè)電容加在晶閘管兩端

9、電壓上升率過(guò)大，就會(huì)有過(guò)大的充電電流,此電流流過(guò)人,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(shí)刻，若電流上升過(guò)快，會(huì)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(guò)額定值，但在小的區(qū)域內(nèi)局部過(guò)熱而損壞了晶閘管，所以要限制通態(tài)di/dt.2/26電力電子技術(shù)第四版課后答案1.13 電力電子器件工作時(shí)產(chǎn)生過(guò)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(guò)電壓6 / 26電力電子技術(shù)第四版課后答案a.雷擊引起的雷擊過(guò)電壓b.晶閘管換相過(guò)程中產(chǎn)生的換相電壓。并聯(lián)續(xù)流=集管令控

10、元件的換相時(shí)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(guò)電壓RC抑制電路。第2章整流電路2.1. .單相半波可控整流電路對(duì)電感負(fù)載供電,Z=20mH,U2=100V,求當(dāng)c=0。時(shí)和600時(shí)的負(fù)載電流Id,并畫出Ud與Id波形。解:a=0。時(shí)，在電源電壓U2的正半周期晶閘管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電感L儲(chǔ)能，在晶閘管開始導(dǎo)通時(shí)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(gè)周期里，以下方程均成立：r=JlUzsinm考慮到初始條件：當(dāng)=0時(shí)id=O可解方程：dtJ2U2

11、1f2nJ2U2d=(1cosdt)Id=-(1cos6yt)d(6yf)cdL2nJ。oL=3匕=2251(A)Ud與Id的波形如下圖：coL"o|A"fA丫?A.<l/.0,刀2發(fā)的當(dāng)a=60。時(shí)，在U2的正半周期60。180。期間，晶閘管導(dǎo)通使電惑L儲(chǔ)能,電感L儲(chǔ)藏的能量在U2負(fù)半周期180。300。期間釋放，因此在U2的一個(gè)周期中60。300。期間，以下微分方程成立：L=72(/2sincot考慮到初始條件：當(dāng)=60。時(shí)id=0可解方程得：dtdt2其平均值為Id=符(-coscot)d(cot)=11.25(A)直流磁化問題嗎?試說(shuō)明:2ngcdL22cdL

12、2-9為具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，問該變壓器還有晶閘管承受的最大反向電壓為2、/Eu2；當(dāng)負(fù)載是電阻或電感時(shí)，其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時(shí)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?yàn)閱蜗嗳煽卣麟娐纷儔浩鞫蝹?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(duì)稱，其一個(gè)周期內(nèi)的平均電流為零,故不會(huì)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。以晶閘管VT2為例。當(dāng)VT1導(dǎo)通時(shí)，晶閘管VT2通過(guò)VT1與2個(gè)變壓器二次繞組并聯(lián)，所以VT2承受的最大電當(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a相

13、同時(shí)，對(duì)于電阻負(fù)載;）期間無(wú)晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為0;（an）期間，單相全波電路中VT1導(dǎo)通，單相全控橋電路中VTl、VT4導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓5相等;（nn+a）期間均無(wú)晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為o；（n+a2H）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(duì)于電感負(fù)載;（an+a）期間，單相全波電路中VT1導(dǎo)逼，單相全控橋電路中VTkVT4導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓U2相等;（n+a2n+a）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-U2C可見,兩者的輸出電壓相同，加到同樣的負(fù)載上時(shí),則輸出電流也相同，2

14、.3. 單相橋式全控整流電路,U2T00V,負(fù)載中R=20C,L值極大當(dāng)a=30。時(shí),要求:作出Ud、Id、和12的波形；求整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次電流有效值12;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12的波形;如下圖：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=0.9U2cosa=0.9X100Xcos30°=77.97(V)Id=Ud/R=77.97/2=38.99(A)b=Id=38.99(A)晶閘管承受的最大反向電壓為：V2U2=100v2=141.4(V).考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為：Un=(23)X14

15、1.4=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(guò)晶閘管的電流有效值為：Ivt=M/V2=27.57(A)晶閘管的額定電流為：In=(1.52)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(diǎn):承受電壓為正即導(dǎo)通。因此，二極管承受的電壓不會(huì)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口整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形如下：2.5. 單相橋式全控整流電路,U2=100V,負(fù)載R=20Q,L值極大，反電勢(shì)E=60V,當(dāng)時(shí)

16、,要求:作出Ud、Id和12的波形;6 / 26電力電子技術(shù)第四版課后答案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12;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12的波形如下圖：7 / 26電力電子技術(shù)第四版課后答案整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次測(cè)電流有效值I分別為:Ud=0.9U2coscr=O.9X100Xcos30°=77.97(V)Id=(Ud-E)/R=(77.97一60)/2=9(A)I2=Id=9(A)晶閘管承受的最大反向電壓為:V2U2=100Z2=141.4(V)流過(guò)每個(gè)晶閘管的電流的有效值為:IvT=Id/V2=6

17、.36(A)故晶閘管的額定電壓為:Un=(23)X141.4=283-424(V)晶閘管的額定電流為：In=(1.5-2)X6.36/1.57=68(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。26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,5=100V電阻電感負(fù)載,R=20,L值很大，當(dāng)a=60。時(shí)求流過(guò)器件電流的有效值，并作出Ud、Id、Ivt,Id的波形。解:Ud、Id、Ivt,Id的波形如下圖：Sr於4a. O '”2"a負(fù)載電壓的平均值為:6 / 26電力電子技術(shù)第四版課后答案1nl.cosA= 67.59。/)ud

18、=2sincotd(cot)=0.9U2負(fù)載電流的平均值為：Id=Ud/R=67.52/2=33.75(A)流過(guò)晶閘管VTKVT2的電流有效值為："0"=19.49(A)流過(guò)二極管VD3、VD4的電流有效值為：Ivd=J.Id=27.56(A)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)a=0。,當(dāng)負(fù)載為電阻時(shí),Ud的波形如下：當(dāng)負(fù)載為電感時(shí)，Ud的波形如下:U(lit28三相半波整流電路，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(dòng)勢(shì)相同，其分段布置及其矢量如圖所示,此時(shí)線圈的繞組增加了一

19、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？ABC8 / 26電力電子技術(shù)第四版課后答案圖變壓器二次繞組的曲折接法及其矢句留答:變壓器鐵心不會(huì)被直流磁化。原因如下：變壓器二次繞組在一個(gè)周期內(nèi):當(dāng)alc2對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí),al的電流向下流,c3的電流向上流;當(dāng)clb2對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)©的電流向下流,b2的電流向上流;當(dāng)bla2對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí),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(shí)間（各為120。）由電流流過(guò)，流過(guò)的電流大小相等而方向相反，故一周期內(nèi)流過(guò)的電流平均值為零，所以變壓器鐵心不會(huì)被直流磁化。2.9 .三相半波整流

20、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，它們?cè)谙辔簧喜疃嗌俣龋看?三相半波整流電路的共陰極接法與共陽(yáng)極接法,a、b兩相之間換相的的自然換相點(diǎn)不是同一點(diǎn)。它們?cè)谙辔簧舷嗖?80。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(yáng)極接法，如果它們的觸發(fā)角都是a,那么共陰極組的觸發(fā)脈沖與共陽(yáng)極組的觸發(fā)脈沖對(duì)同一相來(lái)說(shuō)，例如都是a相,在相位上差多少度？答湘差180。2.11 三相半波可控整流電路,5=100V帶電阻電感負(fù)載,R=50C,L值極大，當(dāng)a=60°時(shí),要求：畫出Ud,Id和Ivti的波形；計(jì)算Ud、h、I”和Ivt解:Udjd和h

21、m的波形如下圖：以oooUd=l.l 7U2COS a = 1.17 X 100 X cos 60° =58.5(V)Ud、Id、IdT和IvT分別如下Id=Ud/R=58.5/5=l1.7(A)IdvT=Id/3=11.7/3=3.9(A)Ivt=M/V3=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(gè)晶閘管不能導(dǎo)通，此時(shí)的整流電壓Ud波形如何?如果有一個(gè)晶閘管被擊穿而短路，其他晶閘管受什么影響？答:假設(shè)VT1不能導(dǎo)通,整流電壓波形如下：8 / 26電力電子技術(shù)第四版課后答案假設(shè)VT1被擊穿而短路，則當(dāng)晶閘管VT3或VT5導(dǎo)通時(shí),將發(fā)生電源相間短路，使得VT3

22、、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=50Q,L值極大，當(dāng)a=60。時(shí),要求：畫出Udjd和Ivti的波形計(jì)算Ud、Id、IdT和Ivt解:Ud.Id和kF的波形如下：Ud=2.34U2cos。=2.34X100Xcos60。=117(V)Id=Ud/R=l17/5=23.4(A)IDviId/3=23.4/3=7.8(A)Ivt=M/y/3=23.4/V3=13.51(A)2.14. 單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載,R=1Q,L=s,E=40V,U2=100V,LB=0.5niH,當(dāng)a=60。時(shí)，求Ud、Id與7的數(shù)值,并畫出整流電壓Ud

23、的波形。解:考慮Lb吐有：Ud=0.9U2cosa-AudAud=2XBId/n«=(石/?0.9%3。+%5)/(/?+2Xb)=44.55(V)0.455(V)“455(A)又cosacos(a+y)-V2/dXB/S即得出Id=(Ud-E)/R解方程組得:2.15. 三相半波可控整流電路反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載,U2=100V,R=lQ,L=B=lmH,求當(dāng)a=30。時(shí)、E=50V時(shí)Ud、/的值并作出Ud與IVTI和IVT2的波形。解:考慮LB時(shí)，有：Ud=l.l7U2cosa-AudAud=3XBld/2IIId=(Ud-E)/R解方程組得：Ud=17U2Costz+3XbE)/(2

24、TLR+3Xb)=94.63(V)Ud=6.7(V)Id=44,63(A)又因?yàn)椋篶osa-cos(a+/)=2/4%/即得出cos(30°+7)=0.752換流重疊角/=41.28°-30°=11.28°Ud與IT1和IVT2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+1(K=I、2,3)次即奇次諧波，其中

25、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。變壓器二次側(cè)電流中含有6K+1(K=1、2、3)次的諧波，其中主要的是5、7次諧波。2.18. 試計(jì)算第2.3題中12的3、5、7次諧波分量的有效值3,加,3解:在第3題中己知電路為單相全控橋，共輸出電流平均值為Id=38.99(A)于是可得：123=2、傷/1/3口=2、歷X38.99/311=11.7(A)125=2

26、、歷3口=2夜X38.99/5n=7.02(A)h7=2、傷/3II=2、歷X38.99/7lI=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 全控整流電路相比有何主要異同？答:帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式 全控整流電路相比有以下異同點(diǎn)：三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形 電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需要用平衡電抗 器；當(dāng)變壓器二次電壓有效值U2相等時(shí)，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。在兩種電路中，晶閘營(yíng)的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系 是一樣的，整流電壓Ud和整流電流Id的

27、波形形狀一樣。2.20. 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(gè)方面，一是可以 使裝置總體的功率容量大,二是能夠減少整流裝置所產(chǎn) 生的諧波和無(wú)功功率對(duì)電網(wǎng)的干擾。11/26電力電子技術(shù)第四版課后答案2.21. 十二脈波、二十四脈波整流電路的整流輸出電壓和 交流輸入電流中各含哪些次數(shù)的諧波？答：12脈波電路整流電路的交流輸入電流中含有11次、13 次、23次、25次等即12K±1(K=1,2,3.)次諧涉，整流輸 出電壓中含有12、24等即12K(K=l,2,3.)次諧波。24脈波整流電路的交流輸入電流中含有23次、25 次、47次、49次等，即24K&#

28、177; 1(K=1,2,3.)次諧波，整流輸 出電壓中含有24、48等即24K(K=l,2,3)次諧波。2.22. 使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答:條件有二：直流側(cè)要有電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方 向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓；要求晶閘管的控制角a A旦使Ud為負(fù)值。22.23. 什么是逆變失敗?如何防止逆變失敗？答：逆變運(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘管電路形成短路,或者使變流器的輸出平均電 壓和直流電動(dòng)勢(shì)變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內(nèi)阻很小, 形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。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

29、良好的晶閘管,保證交流電源的質(zhì)量，留出充足的換向裕量角夕等。2.24. 單福橋式全控整流電路、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)，要求的晶閘 管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),要求的 晶閘管移相范闈是0 180。，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要求 的晶閘管移相范圍是090。三相橋式全控整流電路,當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求 的晶閘管移相范圍是0 120。，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要 求的晶閘管移相范用是o90。2.25某一電阻負(fù)載，要求輸出直流電壓Ua=024v,最大負(fù)載電流W30A。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

30、電。計(jì)算兩種方案下，不考慮完全裕量時(shí)，品閘管的導(dǎo)通角。，額定電流In,額定電壓Un,電源的功率因數(shù)和電源容量。解：U2=220v時(shí)Ud=0.45U2(1+COS<yi)0.45t/22x240.45 x 220a =120°0 1 = 180° -120° =60°電流平均值Id=30ARd=0.8QRd30電流有效值I：3+ - =834Rd Rd v 4n 2n<.I83.4額定電流In>=53A1.571.57額定電壓UN>Udm=v12i72=V2x220=31IV功率因數(shù)Cos9=sin 2a + =0.3024n2n電

31、源視在功率Si=U2l=220x83.4=18.36KE4U2=60v時(shí)仇=141°InN33.8AUn284.213/26電力電子技術(shù)第四版課后答案Cos2=0.71S2=3.18KVA17 / 262.26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U2=220V,當(dāng)控制角a=260。時(shí)，求流過(guò)晶閘管平均電流值1仃有效值h,流過(guò)續(xù)流二極管電流平均值h)d有效值3解：整流的平均電壓八21+cosa-8s60°Ud=O.9U2=0.9x220=149V2 2Ud149負(fù)載平均電流：Id=7=二=30ARd5流過(guò)晶閘管電流平均值Id=18

32、°"60x30=10A2n360電流有效值上2=17.34v2n260電流續(xù)流二極管電流平均值Id肝二口=x30=10An1802 有效值Ii>d= Idnx 30 =17.342.28 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(gè)周期內(nèi)兩端電壓波形圖，變樂器付邊電流i2波形圖，變壓器付邊電流L波形圖解：見P47圖252.29 三相半波可控整流電路，電壓極大，電阻Rd=2QU2=22()V當(dāng)a=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：按續(xù)流二極管的時(shí)Ud=0.67

33、5xi/21+coj+a.161=0.675x200l+cos(+)=135/63Ud1355Id=67.5ARd215°60x67.5=33,75A360晶閘管：In>(1.50=31-42A1.57Un>(2-3)7&/2=70(M000V不接續(xù)流二極管Ud=1.17U2cos60°=117VUd117vId=58.5ARd2電力電子技術(shù)第四版課后答案It晶閘管：In>(1.50=31-42A1.57UN>(2-3)瘋/2=7501000V2.30 單相半波可控整流電路中，脈沖間隔r=0,晶閘管最大導(dǎo)通角6max=(),晶閘管承受的8ma

34、x=(),晶閘管可以承受的最大電壓Udm=(),整流電壓的脈動(dòng)次數(shù)m=()；三相橋式可控整流電路中的r=(),(),Udm=0,n=()。答案：?jiǎn)蜗啵?11，n,V2U2J三相：,-n,V6/2,63 32.31. 相橋式電路中脈沖間隔T=(),晶閘管最大導(dǎo)通8max=(),晶閘管承受的最大電壓Uchn=(),整流電壓脈沖次數(shù)m=0;三相半波電路中7=(),整流電壓脈動(dòng)次數(shù)m=();三相半波電路中r=(),0max=(),Udm=(),m=()；答案：?jiǎn)蜗鄻蚴剑簄，口，、回5,2三相半波：Rpn、2,3332.32. 阻性負(fù)載：?jiǎn)蜗鄻蚴诫娐?，脈沖移相范圍。=(),電流開始斷續(xù)時(shí)2=()；三相半

35、波電路脈沖移相范圍a=(),電流開始斷續(xù)時(shí)&=();三相橋式電路脈沖移相范圍a=O,電流開始斷續(xù)時(shí)&=()答案：?jiǎn)蜗鄻蚴?一一口，0；三相半波0-150°,30°：三相橋式0120°,60°2.33. 三相半波可控整流電路對(duì)直流電動(dòng)機(jī)供電，當(dāng)a=60。，理想空載轉(zhuǎn)速no=1000rpm,在a=30。時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速皿()卬2=90。時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速皿2=(),as=120°,no3=()答案：1OOOrpm,866rpm,500rpm2.34. 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(dòng)機(jī)，請(qǐng)畫出：電氣原理圖和直流電動(dòng)機(jī)

36、運(yùn)行四個(gè)象限變流器的工作情況(電動(dòng)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(dòng)機(jī)反電勢(shì)極性，主電路電流方向)答案：p89圖2-5b,c2.35. 電路形式為三相半波電路，負(fù)載為電阻，當(dāng)a=30。時(shí)，請(qǐng)畫出電氣原理圖，整流電壓波形圖，脈沖序列,晶閘管T在一個(gè)周期內(nèi)承受電壓波形圖。答案：P52圖2-12a,圖2132.36. 電路形式為三相橋式可控整流電路，負(fù)載電極大，當(dāng)a=90°請(qǐng)畫出電氣原理圖，整流電壓Ud波形圖，脈沖序列，晶閘管Ti在一個(gè)周期內(nèi)承受電壓U”波形圖。答案：P59圖224第4章交流也力控制也路和支交變頻也路4.1光臺(tái)燈由單相交流調(diào)壓電路供電，設(shè)該臺(tái)燈可看作電尸阻負(fù)

37、載，在a=O時(shí)輸出Uomax=J(J?Uisin0)=U功率為最大值，試求功率為最大輸出功率的80%,50%時(shí))11°的開通角ao此時(shí)負(fù)載電流最大，為解:a=0時(shí)的輸出電壓最大，為16 / 26電力電子技術(shù)第四版課后答案Uo=Ulsin 2a2n +Yl-anUvmaxU1Iomax=RR因此最大輸出功率為輸出功率為最大輸出功率的80%時(shí)，有:Pmax=UomaxIomax=R此時(shí)，Uo=y/O.SUI又由解得a=60.54°同理,輸出功率為最大輸出功率的50%吐有:sin2aH-aUo=UlJ+v2nna=90。4.2壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別?二者各運(yùn)用于什么樣的負(fù)

38、載?為什么？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,二者的區(qū)別在于控制方式不同。交流調(diào)壓電路是在交流電源的每個(gè)周期對(duì)輸出電壓波形進(jìn)行控制，而交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)波，再斷開幾個(gè)周波，通過(guò)改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制（如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光控制）及異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)，也用于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。在供用電系統(tǒng)中，還常用于對(duì)無(wú)功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。此外,在高電壓小電流或低電壓大電流直流電源中，也常采用交流調(diào)壓電路調(diào)舊變壓器一次電壓。如采用晶18 / 26又由閘管相控整流電路,高電壓小電流可控直流電源就需要很多晶閘管串聯(lián);同樣，

39、低電壓大電流直流電源需要很多晶閘管并聯(lián)。這都是十分不合理的。采用交流調(diào)壓電路在變壓器一次側(cè)調(diào)壓,其電壓電流值都不太大也不太小,在變壓器二次側(cè)只要用二極管整流就可以了。這樣的電4.3. 是TCR,什么是TSC?它們的基本原理是什么?各有何特點(diǎn)？答:TCR是晶閘管控制電抗器。TSC是晶閘管投切電容器。二者的基本原理如下；TCR是利用電抗器來(lái)吸收電網(wǎng)中的無(wú)功功率（或提供感性的無(wú)功功率），通過(guò)對(duì)晶閘管開通角角a的控制，可以連續(xù)調(diào)節(jié)流過(guò)電抗器的電流，從而調(diào)節(jié)TCR從電網(wǎng)中吸收的無(wú)功功率的大小。TSC則是利用晶閘管來(lái)控制用于補(bǔ)償無(wú)功功率的電容器的投入和切除來(lái)向電網(wǎng)提供無(wú)功功率（提供容性的無(wú)功功率）。二者的

40、特點(diǎn)是：TCR只能提供感性的無(wú)功功率，但無(wú)功功率的大小是連續(xù)的。實(shí)際應(yīng)用中往往配以固定電容器（FC）,就可以在從容性到感性的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率。TSC提供容性的無(wú)功功率，符合大多數(shù)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)男枰?。其提供的無(wú)功功率不能連續(xù)調(diào)節(jié)但在實(shí)用中只要分組合理，就可以達(dá)到比較理想的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果。4.4. 相交交變頻電路和直派電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)用的反并聯(lián)可控整流電路有什么不同？路體積小、成本低、易于設(shè)計(jì)制造。交流調(diào)功電路常用于電爐溫度這樣時(shí)間常數(shù)很大的控制對(duì)象。由于控制對(duì)象的時(shí)間常數(shù)大,沒有必要對(duì)交流電源的每個(gè)周期進(jìn)行頻繁控制。答：?jiǎn)蜗嘟唤蛔冾l電路和直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)用的反并聯(lián)可控整流電路的電路組成是相同的，均由

41、兩組反并聯(lián)的可控整流電路組成。但兩者的功能和工作方式不同。單相交交變頻電路是將交流電變成不同頻率的交流電,通常用于交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng),兩組可控整流電路在輸出交流電壓一個(gè)周期里，交替工作各半個(gè)周期,從而輸出交流電。而直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)用的反并聯(lián)可控整流電路是將交流電變?yōu)橹绷麟?兩組可控整流路中哪丁組工作并沒有像交交變頻電路那樣的固定交替關(guān)系,而是由電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的需要決定。4.5. 交交變頻電路的最高輸出頻率是多少?制約輸出頻率提高的因素是什么？答:一般來(lái)講，構(gòu)成交交變頻電路的兩組變流電路的脈波數(shù)越多，最高輸出頻率就越高。當(dāng)交交變頻電路中采用常用的6脈波三相橋式整流電路時(shí)，最高輸出頻率不應(yīng)高于電網(wǎng)頻率的

42、當(dāng)電網(wǎng)頻率為50Hz時(shí)，交交變頻電路輸出的上限頻率為20Hz左右。當(dāng)輸出頻率增高時(shí),輸出電壓一周期所包含的電網(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起的電流波形畸變以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是限制輸出頻率提高的主要因素。電力電子技術(shù)第四版課后答案4.6. 交變頻電路的主要特點(diǎn)和不足是什么?其主要用途是什么？答:交交變頻電路的主要特點(diǎn)是：只用一次變流效率較高;可方便實(shí)現(xiàn)四象限工作;低頻輸出時(shí)的特性接近正弦波。19 / 26電力電子技術(shù)第四版課后答案交交變頻電路的主要不足是：接線復(fù)雜如采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用36只晶閘管;受電網(wǎng)頻率和變流電路脈波數(shù)的限制,輸出頻率較低;輸出功率

43、因數(shù)較低;輸入電流諧波含量大,頻譜復(fù)雜。主要用途：500千瓦或1000千瓦以下的大功率、低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路，如軋機(jī)主傳動(dòng)裝置、鼓風(fēng)機(jī)、球磨機(jī)等場(chǎng)A口O4.7. 三相交交變頻電路有那兩種接線方式?它們有什么區(qū)別？答: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。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(dòng)機(jī)三個(gè)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?dòng)機(jī)中性點(diǎn)和變頻器中中性點(diǎn)在一起;電動(dòng)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(gè)變壓器供電。因數(shù);能量可雙向流動(dòng),適用于交流電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行;不通過(guò)中間直流環(huán)節(jié)而直接實(shí)現(xiàn)變頻，效率較高。矩陣式交交變頻電路的主要缺點(diǎn)是:所用的開關(guān)器件為18個(gè)，電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，控制方法還不算成熟;輸出輸入最大電壓比只有0.866.用于交流電機(jī)調(diào)速時(shí)輸出電壓偏低。因?yàn)榫仃囀阶冾l電路有十分良好的電氣性能，使輸出電壓和輸入電流均為正弦波，輸入功率因數(shù)為1,且能量雙向4.10.三相三線制交流調(diào)壓電路，電阻負(fù)載，開通角a:4.8. 在三相交交變頻電路中,采用梯形波輸出控制的好處是什