電力電子石新春課后答案

1、百度文庫 .圖1-30中的陰影部分表示流過晶閘管的電流波形，其最大值均為 Im,試計(jì)算各波形的 電流平均值、有效值。如不考慮安全裕量，額定電流100A的晶閘管，流過上述電流波形時(shí)，允許流過的電流平均值Id各位多少?(a)i(b)ii A0二 4/37/3(c)二2一7/3(d)B0_二二 5/42 二 9/4t*t(e)圖1-30習(xí)題1-4附圖解：（a）1 二1 LIda = 0 ImSin( t)d(，t)21m =- =0.3185I2 二2 二 二I額定電流100A的晶閘管允許流過的電流有效值為cos(2-，t)Im Idc1 ,二m sin( t)d( -t)=Im =0.47771m

2、Ic二(Imsin。，t)2d(，t)=Im* 2 _二(1cos(2 t)二不2Jl)d(COt) =J-(一二二)=0.63431m 38額定電流100A的晶閘管允許流過的電流有效值為157A,則Im =-c- =247.5A;平均值0.6343Idc 為：鼠=0.47771m =118A,1 二1331f(d) Idd kIm sin(Ot)d(t) =-Im MtM0.238812 二 32 二 24 二額定電流100A的晶閘管允許流過的電流有效值為157A,則 Im=350A ;平均值 Idd0.4486為：1dd =0.2388*350 =90.7A，、1 二1 -(e) Ide

3、= ：Imd( t)=Im =0.125Im2二0 2二 4Ie =j5/im2d(C0t) =0.3536Im額定電流100A的晶閘管允許流過的電流有效值為157A,則 Im =444A:0.3536平均值 Ide 為:Ide =0.125*444 =55.5A=0.251m(f) Idf - 041mddQ = 丁 Im二0二 4額定電流100A的晶閘管允許流過的電流有效值為157A,則：Im =L=314A0.5平均值 Ide 為：Idf =0.25*314 =78.5A.單相橋式全控整流電路接電阻性負(fù)載，要求輸出電壓在0100V連續(xù)可調(diào)，輸出電壓平均值為30 V時(shí)，負(fù)載電流平均值達(dá)到

4、20A。系統(tǒng)采用220V的交流電壓通過降壓變壓器供 電，且晶閘管的最小控制角 淅in=30。，(設(shè)降壓變壓器為理想變壓器)。試求：(1)變壓器二次側(cè)電流有效值I2；(2)考慮安全裕量，選擇晶閘管電壓、電流定額；(3)作出“=60 時(shí)，ud、id和變壓器二次側(cè)i2的波形。解：由題意可知負(fù)載電阻 R =Ud =30 =1.5歐，Id 20單相全控整流的直流輸出電壓為Ud =衛(wèi)2(1 cos：)Ji直流輸出最大為100V,且此時(shí)的最小控制角為omin=30,帶入上式可求得U2100 二2*1.866= 119/(1)(2)晶閘管的電流有效值和承受電壓峰值分別為VTIVT=55.3A二劃2 =168.

5、3V考慮3倍余量，選器件耐壓為168X 3= 500V;電流為X 3=100A(3)03.試作出圖2-7所示的單相橋式半控整流電路帶大電感負(fù)載，在a= 30 時(shí)的 Ud、id、iVT1、i 2。1算此時(shí)輸出電壓和電流的平均值。iVD4的波形。乙、解:i dLU da)U 2RbDU 2 Ab)0Ltd)JI - Gte)i VDf)I dg)0I d輸出電壓和電流的平均值分別為:1 cos -R2T1 術(shù) V20i dUd云V4 ,Idi VT i VDU2 = 0.9 R；0i VTi VD 4U, 0.84 R02300，i 21 cos-i Ud =0.9U2 =0.84U2kDzsV4

6、.單相橋式全控整流電路，U2=100V,負(fù)載中R=2 ?, L值極大，反電動(dòng)勢 E=60V,當(dāng)a= 30 時(shí),試求：(1)作出Ud、id和i2的波形;解：整流輸出電壓平均值 Ud、電流Ud、電流Id,以及變壓器二次側(cè)電流有效值Id,以及變壓器二次側(cè)電流有效值I2分別為:(2)求整流輸出電壓平均值3Ud =0.9U2COS(: ) =0.9*100* = 77.94VId =(Ud -E)/R =(77.94-60)/2 =9A12 =% =9A /a)-*T0i d5.某一大電感負(fù)載采用單相半控橋式整流接有續(xù)流二極管的電路,壓 U2=220V, =兀/3 求：(1)輸出直流平均電壓和輸出直流平

7、均電流；(2)流過晶閘管(整流二極管)的電流有效值；(3)流過續(xù)流二極管的電流有效值。解：(1)電路波形圖見第 3題負(fù)載電阻R=4Q,電源電一 ,1 cos：*一Ud =0.9U2 =0.9*220*0.75=148.5V2IdIvtUd148.5一 =37.125A4Idd =21.4A-21.4A2 二JdH t3I D6.三相半波可控整流電路的共陰極接法和共陽極接法，a、b兩相的自然換相點(diǎn)是同一點(diǎn)嗎？如果不是，它們在相位上差多少度？試作出共陽極接法的三相半波可控的整流電路在a= 30時(shí)的Ud、iVT1、UVT1的波形。180度，見下圖。a、b兩相的自然換相點(diǎn)不是同一點(diǎn)，它們在相位上差多少

8、 / 共陽極接法的三相半波可控的整流電路在U aU bU cU d0U bU cU ai VT10一! 三相半波可控整流電路帶大電感性負(fù)載,7.U ba u caUVT1a= 30時(shí)的Ud、ivT1、UVT1的波形如下圖“=兀/3 R=2Q, U2=220V ,試計(jì)算負(fù)載電流Id,解:解:IdUd 128.7-=64.35 AR 2IVT2 二3 Id2d- t =0.5771d =37A，2 二。按裕量系數(shù) 2確定晶閘管的電流定額為:(Ivt/1.57)*2 =47.3定50A；電壓定額為:并按裕量系數(shù)2確定晶閘管的額定電流和電壓。Ud =1.17U2 cos 二=1.17*220*0.5

9、=128.7V6u2*2 =1076 ： 1200V*三相半波共陰極接法的整流電路中，如果C相的觸發(fā)脈沖消失，試?yán)L出在電阻性負(fù)載和大電感負(fù)載時(shí)的波形為：二.=30* %三相橋式全控整流電路中，如果 c相上橋臂晶閘管(第 5號(hào)管)的觸發(fā)脈沖消失，試 繪出在電阻性負(fù)載和大電感性負(fù)載下整流的輸出電壓Ud (a= 60)。解：電阻負(fù)載時(shí)波形如下圖：Ud0*UcbuabUac Ubc UbaUcaUcb UabUac Ubc UbaUca解釋：當(dāng)3、4號(hào)晶閘管導(dǎo)通（直流輸出為Uba）完即將切換到4、5號(hào)晶閘管導(dǎo)通時(shí),由于5號(hào)晶閘管觸發(fā)丟失，且由于是電阻負(fù)載，在本該 4、5導(dǎo)通的區(qū)間內(nèi)由于 Uba為負(fù)值，

10、所以3號(hào)管被加反壓關(guān)斷，整流輸出為0。在隨后本該5、6管導(dǎo)通區(qū)間，由于 5號(hào)管丟失脈沖，回路也沒法導(dǎo)通，輸出還是0。隨著6、1的再次導(dǎo)通，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。電感負(fù)載時(shí)波形如下圖：Ud *ucbUabUac UbcUbaUcaUcbUab Uac Ubc Uba uca解釋：當(dāng)3、4號(hào)晶閘管導(dǎo)通（直流輸出為Uba）完即將切換到4、5號(hào)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，由于5號(hào)晶閘管觸發(fā)丟失，沒法給 3號(hào)管提供反壓使之關(guān)斷，且由于是電感負(fù)載，所以 3號(hào)管將會(huì)繼續(xù)導(dǎo)通。 這時(shí)實(shí)際導(dǎo)通白管子還是 3、4兩個(gè)晶閘管，即整流輸出仍為 Uba。 在隨后本該5、6管導(dǎo)通區(qū)間，4號(hào)管被導(dǎo)通的6號(hào)管關(guān)斷，直流電流通過 3、6兩管形 成

11、的短路回路續(xù)流，直流輸出是0。隨著6、1的再次導(dǎo)通，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。8.三相橋式全控整流電路，U2=100V,帶阻感性負(fù)載，R= 5 ?, L值極大，當(dāng)“=60,試求：1）作出Ud、id和ivTi的波形；（2）計(jì)算整流輸出電壓平均值Ud、電流Id,以及流過晶閘管電流的平均值IdVT和有效值 IVT；（3）求電源側(cè)的功率因數(shù)；（4）估算晶閘管的電壓電流定額。解：（1）(2)Ud =2.34U2 cos： -2.34*100*0.5 =117VIdIdVT 弋=7.8AUd 117Id =23.4AR 5(3)(4)IdIvt = d =13.5A3由功率因數(shù)的定義知： =1cos =0.955c

12、os：. =0.955*0.5 =0.4775按2倍余量估算，晶閘管的電壓定額為:瘋2*2 =489.9 % 500V ;晶閘管的電流定額為:9.三相橋式不控整流電路帶阻感性負(fù)載,R= 5 ?(IVT /1.57)*2 =17.2 ： 20AL=oo, U2= 220V , Xb= ?,求 Ud、Id、IVD、I2和丫的值，并作出Ud、iVD1和i2的波形。解：三相橋式不控整流電路相當(dāng)于三相橋式全控整流電路在觸發(fā)角為。時(shí)的情況，則mXbUd =2.34U 2 cos 二 一一bId =2.34U2cos：6*0.3I d2 二IdUd UdR 一 5解上述2個(gè)方程可得:Ud =486.9VId

13、 =97.4 A二極管的電流平均值為:IVDId397.432.5A3變壓器二次側(cè)電流有效值為:2Id =79.5Acosot -cos(a + Y) = 2X_BId v:6U 2可得Ud、cos =0.892=26.90iVD1和i2的波形的波形如下:UUU20ud/ I/ I0i0不 i10.請說明整流電路工作在有源逆變時(shí)所必須具備的條件。答：（1）外部條件直流側(cè)應(yīng)有能提供逆變能量的直流電動(dòng)勢，極性與晶閘管導(dǎo)通方i VD1* X 1 11 I 兀/2 Ud0。以上兩條件必須同時(shí)滿足，才能實(shí)現(xiàn)有源逆變。.什么是逆變失?。咳绾畏乐鼓孀兪?？答：但當(dāng)變流器工作于逆變工況時(shí)， 一旦由于觸發(fā)脈沖丟

14、失、 突發(fā)電源缺相或斷相等原 因造成換流失敗，將使輸出電壓 /Ud進(jìn)入正半周，與 Em順向連接，由于回路電阻很小，造 成很大的短路電流，這種情況叫逆變失敗或逆變顛覆。為了保證逆變電路的正常工作，必須1）選用可靠的觸發(fā)器，2）正確選擇晶閘管的參數(shù)，3）采取必要的措施，減小電路中 du/dt和di/dt的影響，以免發(fā)生誤導(dǎo)通，4）保證交流 電源的質(zhì)量，5）逆變角3的角度有一最小限制，留出充足的換向余量角。.三相全控橋變流器，已知 L足夠大、R=Q、U2=200V、Em= -300V,電動(dòng)機(jī)負(fù)載處于發(fā) 電制動(dòng)狀態(tài)，制動(dòng)過程中的負(fù)載電流66A,此變流器能否實(shí)現(xiàn)有源逆變？求此時(shí)的逆變角,解：電動(dòng)機(jī)處于發(fā)

15、電制動(dòng)狀態(tài)可以提供逆變能量，滿足有源逆變的外部條件，可以實(shí)現(xiàn)有源 TOC o 1-5 h z 逆變。三相全控橋變流器處于有源逆變時(shí)有Ud =2.34U2 cos（nP）（1）而 Id =Ud -Em 即 66 =Ud 300二 Ud = -220.8VR1.2 d解（1）式可得：-220.8 =2.34*200*cos（ -： - -）:=61.85.三相全控橋變流器，帶反電動(dòng)勢阻感負(fù)載，R=1 ?, L=oo, U2= 220V, LB=1mH,當(dāng)Em = - 400V , 3= 60時(shí)求Ud、Id和丫的值，此時(shí)送回電網(wǎng)的有功功率是多少？解：Ud =2.34U2cos- -mXb |d =2.34U2cos.1-6-LB Id 2 二2 二Ud - EMd 一 R帶入已知參數(shù)解上 2式，可得Ud =-290.3V ; Id =109.7A=0.1279由換流重疊角公式可得：cos ct -cos。+?）= 2 b d.6U2即 cos(1200 ) =0.6279 -8.90送回電網(wǎng)的有功功率為：P = Em Id -Id2R =400*109.7 -109.7 2*1 =31.85kW)d(，t)=22157A,則 1m =上=314A ;平均值 Ida為: m 0.5I mI da = 1 =100AJI12 ,(b) Idb =