電力電子技術(shù)練習(xí)題期末復(fù)習(xí)題及答案

復(fù)習(xí)題1

1、使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？

2、維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？

3、試說明IGBT/GTR/GTO/電力MOSFET各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

4下列電力電子器件屬于電壓驅(qū)動(dòng)型器件是（）

A.SCRB.GTRC.IGBTD.GTO

5.下列電力電子器件中，屬于電流控制的全控型器件是（）。

A.SCRB.GTRC.電力MOSFETD.IGBT

6在電力開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路中，一般采用的電氣隔離技術(shù)是和

7電力開關(guān)管由于承受過電流、過電壓的能力差，所以其控制電路必須設(shè)有

和保護(hù)電路

8.晶閘管可能導(dǎo)通的條件是（）。

A.陽極加正向電壓，門極有正向脈沖B.陽極加正向電壓，門極有負(fù)向

脈沖

C.陽極加反向電壓，門極有正向脈沖D.陽極加反向電壓，門極有負(fù)向

脈沖

9.若晶閘管允許的電流有效值是157A,則其額定電流為

A。（不考慮電流安全裕量）

復(fù)習(xí)題2

1什么是觸發(fā)角？

2.設(shè)變壓器二次側(cè)相電壓有效值為U2。單相半控橋式有續(xù)流二極管整流電路

輸出電壓平均值為（），單相半波電路電路輸出電壓平均值為（）。

3、三相半波可控整流電路中的三個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖相位按相序依次互差

度

4.三相半波可控整流電路,帶電阻性負(fù)載，晶閘管可能承受的最大正向電壓為

（）,設(shè)U2為變壓器二次側(cè)相電壓有效值。

5.三相全控橋式整流電路中同一相上、下兩只晶閘管觸發(fā)脈沖相位差為

（）O

A.60°B.90°C.120°D.180°

6.三相不可控橋式整流電路，在一個(gè)電源周期中，輸出電壓脈動(dòng)數(shù)為（）

次。

A.2B.3C.5D.6

7.輸入整流變壓器存在直流磁化的有：（）

A.單相雙半波整流電路B.三相半波整流電路C.三相橋式有源逆變電路

D,三相橋式整流電路

8.考慮變壓器漏感對(duì)整流電路的影響，在電流換相過程中，換相的兩個(gè)晶閘管

同時(shí)，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致整流輸出電壓平均值______________o

9.單相橋式全控整流電路，帶電阻性負(fù)載，如果有一個(gè)晶閘管不能導(dǎo)通，此

時(shí)整流電壓波形如何？如果有一晶閘管短路，則電路會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？并分析

原因。

10、單相半控橋式整流電路，帶續(xù)流二極管，對(duì)阻感負(fù)載供電(圖1),電感

極大，交流電源電壓為u2=220V,電阻R=4Q,控制角a=60。，試回答：

?(1)計(jì)算整流輸出平均電壓Ud和晶閘管電流的有效值lvT1；

?(2)按裕量系數(shù)2確定晶閘管的額定電流。

1、試述降壓型斬波電路的工作原理，如果電路中Ud=100V,求輸出電壓值？

2、Boost變換器為什么不宜在占空比接近1的情況下工作？

3、在圖所示的降壓斬波電路中，已知E=120V,L值極大，R=5Q,

EM=30V,采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=40us,ton=25us時(shí)，求：

(1)計(jì)算輸出電壓平均值U0、輸出電流平均值10。

(2)分別畫出IGBT開通和關(guān)斷時(shí)的等效電路。

?分析下圖所示的升壓斬波電路的工作原理，若已知E=110V,L.和C極大，

R=20Q,采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=60|JS,ton=40ps時(shí)，試計(jì)算輸出電壓

平均值U0和輸出電流平均值IOo

?升壓斬波電路

1、在題圖所示的單相半波整流電路中，R=10Q,L=50mH,E=100V,Rr=lQ,u=(10072

sinwt)V,f=50Hz,當(dāng)純電阻負(fù)載，純電感與電阻串聯(lián)負(fù)載以及反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載三種情況下，

試計(jì)算：

①直流輸出電壓的平均值Ud。

②直流輸出電流的平均值Id。

③加在二極管上的反向峰值電壓。

答：

題圖電阻性負(fù)載時(shí)輸出波形如上圖a所示。

U.=—rV2sinwtd(?t)=—xl00V=45A

2冗n

45A

I=4.5A

dRHIT

U3垃x100V=141.4V

題圖感性負(fù)載時(shí)輸出波形如上圖b所示。二極管一導(dǎo)通，下面電壓方程式成立。

di.=rr.

L---ti-RiJV2Usin31

dtd

當(dāng)3t=0時(shí)，id=O

-Rl/

/L

則id=Imsin(3t-①)+Imsinv①e

甘古?尬u.(coL\

其中3/,,。=awfg—

+(①L)2IRJ

圖b中在三種時(shí)間常數(shù)時(shí)電流波形曲線B角隨力0/)的減小而增大。負(fù)載為純電感

時(shí),

i?—Rcot/(tyL)/G)L、jt

hme=1\imarctg()=y

R->oR_>0R

id="°(1_cos創(chuàng))

coL

B變?yōu)?%即a=2肛4乃，…時(shí)，id=°，即二極管在此時(shí)刻才截止。

Ud=2

^~\^^(l-cos(y/>/(^)=^^=9/lURv=0

2萬，°coLa)L

題圖c反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)輸出波形如圖c所示。

設(shè)二極管導(dǎo)通時(shí)的角度為a1,截止時(shí)的角度為B1,則

1-(cos百一cosaJ

(2zrJ%2"l°°

106.8V

UKV=E+y[2U=241.4V

2、晶閘管單相半波可控整流，設(shè)交流電壓有效值為U,頻率為f,負(fù)載為電感性負(fù)載，延

遲角為a,如圖所示。繪出輸出電壓””的波形以及輸出電流i”的波形，并求出人及。來。

JA

r\

及直流電流的平均值/“，并繪出輸出電壓心及電流。的波形，若3L?R時(shí)，波形又如何?

答：

當(dāng)晶閘管VT導(dǎo)通時(shí)

L^-+Rid=V2t/sin(yf

dt

當(dāng)二極管VD導(dǎo)通時(shí)

L^+RL=0

dt11

設(shè)3t=a時(shí)，晶閘管的初始電流為/。，則

id=Imsin（m-夕）_Imsin（a-（p）e/（或）+je/（⑷Q<COt<7T

其中

4iua>L

m,2（P-arctg\

QW+（①]~R

如果&=不時(shí)所求出的二極管電流的初始值為/1,則

-R（兀-a”-R（^-a）/

/j=Intsin夕一Iinsin（a-（p）e（或）+I（）e

在乃(d42%+2期間的。值為則

a=2乃+a可求出晶閘管電流的初始值，即

e九?）（、-R飆吸心

-AJsin-sin（a-（'）］

〃〃和。的關(guān)系為〃〃/+R"

/Wj『加）$j廣吟如）+5j廠”⑻

當(dāng)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，ud=V2（/sin^,當(dāng)二極管導(dǎo)通B寸，盯=0。

1歷

=——f[Cuscotd(a)i)=——(1+cosor

21J2]

因?yàn)椋↗L吟如）啜［篙5=

黑瓦（2萬+。）-。（a）］=半億-/。）=0

LTC2〃

故力淵（m）//

LTCJ

輸出電流的平均值與L無關(guān)系?？蓪懽?/p>

以

dR

/Jl—e

當(dāng)或>>H時(shí)，則

Az；,?0

這樣，我們就可以把電流看作一條直線來計(jì)算了。

4、某一電熱負(fù)載，要求直流電壓60V,電流30A,采用單相半波可控整流電路，直接由220V

電網(wǎng)供電，計(jì)算晶閘管的導(dǎo)通角及電流有效值。

答：

(1+cosa)

L=0.45(7,Ud=60VU2=220V

2x60

cosa-1=0.21c=78°

0.45x220

導(dǎo)通角8=1800—78"=102°

U=UJ-sin2a+土a=123.4V

電壓有效值

\4TT2〃

/?=-^-=—Q=2Q

Id30

U123.4A

~~R~一廠=61.7/1

即電流有效值為61.7A

5、某電阻負(fù)載要求。?24V直流電壓，最大負(fù)載電流〃=30A,如果用220V交流直接供電

與用變壓器降壓到60V供電，都采用單相半波可控整流電路，是否都滿足要求？試比較兩

種供電方案的晶閘管的導(dǎo)通角，額定電壓，電流值，電源與變壓器二側(cè)的功率因數(shù)，以及對(duì)

電源容量的要求。

答:

采用220V電源直接供電a=0時(shí)，UM=0.451/2=99V

米用60V電源供電、Ug=0.451/2=27V

所以只要適當(dāng)調(diào)節(jié)控制角a,均能滿足最大整流電壓為24V的要求。

下面我們分析以下兩種情況的利弊。

先計(jì)算用220V交流電源直接供電的情況。

Ud=0.45。2-~~u2=220VUd=24V

costz---0.515a=121"

0=180"-121"=59"

查圖示曲線，波形系數(shù)K/=%=2-8,要求晶閘管額定有效值1.57/r(VA)>KfId

2.8x30

即^T(VA)——Ysi-A=53.5A

UTm>42U2=311V

考慮安全欲度，晶閘管至少應(yīng)選KP100-4

查圖示曲線，cos°=0.302

要求電源視在功率S=4/2=(220x2.8x30)=18.48KV?A

如采用降壓到60V供電

1+

Ud=0.45(/2—U2=60VUd=24V

a=39°(9=180°-39°=141°

查圖示曲線，波形系數(shù)Kf=1.77

1.77x30

/7(VA)—A=33.8A

1.57

UTm>同2=(及x60卜=84.4V

所以選KP50-2型的晶閘管也就可以了。

S=U￡=(60xl.77x30M4=3.18KV?A

這樣，增加了整流變壓器后，使延遲角減小了，選擇的晶閘管的額定電壓、額定電流都減小

了，要求的電源容量也減小了。由此可以看出，應(yīng)當(dāng)盡量使晶閘管電路工作在小延遲角狀態(tài)。

6、有一轉(zhuǎn)差離合器的勵(lì)磁繞組，其直流電阻為45Q,希望在0?90V范圍內(nèi)可調(diào)，采用單

相半波可控整流電路，由電網(wǎng)直接供電，電源電壓為220V,試選擇晶閘管和二極管。

答：

如圖所示在大電感負(fù)載情況下，必須接續(xù)流二極管,，電路才能正常運(yùn)行。如

S/=90V//今=2A

Ud=(0.45X220l+：sa卜

/心丫）N」-=0.8

（A'1.57

若不考慮電壓、電流欲量，選KP14型晶閘管即可。

_?3

流過二極管VD電流有效值ID=J-------二^〃=0.773x2A=1.55A

口V3600

若不考慮電壓、電流欲量，選ZP2-4行整流二極管即可。

7、圖為同步發(fā)電機(jī)單相半波自勵(lì)電路，原先運(yùn)行正常，突然發(fā)電機(jī)電壓很低，經(jīng)檢查，晶

閘管觸發(fā)電路以及熔斷器FU均正常，試問是何原因？

答：是續(xù)流二極管斷開所致。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈為大電感負(fù)載，所以晶閘管導(dǎo)通角為0=2

n-2a,U”始終為零或零電壓很低。

8、單相半波可控整流電路，如門極不加觸發(fā)脈沖；晶閘管內(nèi)部電極短開，試分析上述三種

情況晶閘管兩端（"「）和負(fù)載兩端）波形。

答：晶閘管門極不加觸發(fā)脈沖，即晶閘管呈阻斷狀態(tài)，可視作開路，所以的和〃”波形如圖

a所示。

①晶閘管內(nèi)部短路，顯然晶閘管兩端電壓為零，此時(shí)的和明波形如圖b所示。

②晶閘管內(nèi)部斷開，的和與波形如圖C所示。

9、某單相可控整流電路給電阻性負(fù)載供電和給反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載蓄電池充電，在流過負(fù)載電流

平均值相同的條件下，哪一種負(fù)載的晶閘管額定電流應(yīng)選大一點(diǎn)？為什么？

答：在流過負(fù)載電流平均值相同的條件下，反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)晶閘管額定電流應(yīng)選大一些。因

為反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)，晶閘管導(dǎo)通的條件除了門極需要觸發(fā)外，還必須瞬時(shí)陽極電壓〃“大于

發(fā)電動(dòng)勢(shì)E值，所以導(dǎo)通角0比電阻負(fù)載小時(shí)。因此，在平均電流值相同時(shí)，反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載

的電流波形系數(shù)K/比電阻負(fù)載時(shí)大，所以晶閘管的額定電流應(yīng)選大一些。

10、某電阻負(fù)載的單相橋式半控整流電路，若其中一只晶閘管的陽極、陰極之間被燒斷，試

畫出整流二極管、晶閘管和負(fù)載電阻兩端的電壓波形。

11、圖為一種簡(jiǎn)單的舞臺(tái)調(diào)光線路，求：①根據(jù)//、4波形分析電路調(diào)光工作原理。②說

明RP、VD及開關(guān)Q的作用。③本電路晶閘管最小導(dǎo)通角巨山=?

答：①根據(jù)晶閘管工作原理分析，波形勺是正弦波，但半波被VD截去，當(dāng)它的瞬時(shí)值超

過晶閘管門極觸發(fā)電壓UGT■時(shí)，晶閘管因承受正向陽極電壓而導(dǎo)通，隨著電位器阻值的變

化，9幅值變化，晶閘管導(dǎo)通的時(shí)刻也在發(fā)生改變，達(dá)到調(diào)光的目的，

②開關(guān)Q打開時(shí)，可以調(diào)光；開關(guān)Q閉合時(shí)晶閘管VT不導(dǎo)通，燈不亮。用RP調(diào)節(jié)延

遲角a亦即調(diào)節(jié)輸出電壓，控制燈光亮暗。

③當(dāng)RP阻值增大時(shí)，4幅值減小，控制角a增大，當(dāng)RP增大到某一值，對(duì)應(yīng)的七

電壓最大值等于門極觸發(fā)電壓UGT■時(shí)，a最大，0最小，由圖分析，可得出

么血=%。VD的作用是保護(hù)門極。當(dāng)Q閉合時(shí)，也有極微弱的電流流過燈泡，

但燈不會(huì)亮，原因是RP一般為幾百千歐，所以Q閉合，可以認(rèn)為燈不亮。

12、某電阻負(fù)載R=50Q,要求輸出電壓在0?600V可調(diào)，試用單相半波與單相全波兩種供

電，分別計(jì)算：①晶閘管額定電壓、電流值。②負(fù)載電阻上消耗的最大功率。

答:單相半波，當(dāng)a=0"時(shí)

U2

/=%A=12A

’50

流過晶閘管電流有效值r=1.57*/"=18.9A

晶閘管承受的最大反向電壓URM22同2=1885V

晶閘管的額定電壓至少應(yīng)大于2000V

晶閘管的額定電流至少應(yīng)使7“>]—5^7-=12/1

'電阻消耗功率PR=I部=17.7KW

負(fù)載電流有效值/==13.3A

晶閘管承受的最大反向電壓URM>V2t/21885V

晶閘管承受的額定電流IT(AV]>IllT^-Id=6A

所以，晶閘管的額定電壓至少應(yīng)大于2000V,晶閘管的額定電流至少應(yīng)大于6A。

13、

某一電感負(fù)載要求直流電壓范圍是15~60V,電壓最高時(shí)電流是10A,采用具有續(xù)流二極管

的單相橋式半控電路，從220V電源經(jīng)變壓器供電，考慮最小控制角amin=25°,計(jì)算晶閘

管、整流管和續(xù)流二極管的電流有效植以及變壓器一次、二次額定電流值。

答：當(dāng)Ud=60V,amin=25°時(shí)

2Ud2x60

U2=v=70V

0.9。+cosa)0.9(1+cos25°)

7T—CC.GA

ITdT=-------Id=4/1.3A

2萬

1'""SA

二極管的電流與晶閘管的電流相同。

當(dāng)Ud=15V時(shí)

cosa=^^--1=-0.5238a=121°

0.9U2

180°-121°15“八，”

IdT=^^/d=--------------x—A=0.4A

2萬360°6

-121°

11=x2.5A=lA

a171015

流過續(xù)流二極管的電流IdD=4/d=A￡Lx24=L7A

n18006

Il)=^-7d=2A

變壓器I2=V2/T=9.3AU1=220VU2=70V

no

Il=-12=2.95A

UI

14、單相橋式半控整流電路，接有續(xù)流二極管，對(duì)直流電動(dòng)機(jī)電樞供電，主回路平波電抗器

的電感量足夠大，電源電壓為220V,延遲角為60°,此時(shí)，負(fù)載電流為30A,計(jì)算晶閘管、

整流管和續(xù)流二極管的電流平均值和有效值，交流電源的電流有效值、容量及功率因數(shù)。

答:當(dāng)Id=30A,a=60°時(shí)

2萬360°

IT=

整流管的電流與晶閘管的電流相同。

a6(1。

IdD=—/J=------x30A=104

7i180°

a

ID=、-Id=17.3A

V71

交流電源電流l2=V2IT=24.5A

交流電源容量S=l2U2=5.4KV.A

co。=、—sin2a+—~—=0.89

V2TT7i

15、如圖所示，晶閘管的電流延遲角為60°,試畫出晶閘管兩端承受的電壓波形，整流管和

續(xù)流二極管每周期各導(dǎo)電多少度？并計(jì)算各器件定額，己知電源電壓是220V,負(fù)載是電感

性負(fù)載，其中電阻是5Q。

答：當(dāng)a=60。時(shí)

4

晶閘管導(dǎo)通角0T=2(Ji-a)=—n

3

八2

整流二極管的導(dǎo)通角CVDl=71—a——7C

3

nc2

續(xù)流二極管的導(dǎo)通角CVD=2a=—7T

3

1+cosa

Ud=O9lh=148.5V

2

,Ua148.5.

Li=—=-----A=29.7A

R5

A243A

IT

IT

IT（AV）》-----15.5A

1.57

.IaD1,.

1VD\=J---Li=17.1A

V2乃

IVDHAV）》-----=10.9A

1.57

IvD

IVD<AV)>——=10.9A

1.57

Uma*=V2U2=31IV

若不考慮裕量，可以選KP20-4晶閘管。晶閘管兩端電壓波形如圖中斜線部分所示，由圖

可知晶閘管不承受反向電壓。

16、單相橋式全控整流電路，對(duì)直流電動(dòng)機(jī)供電，主回路中平波電抗器的電感量足夠大，要

求電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速往下調(diào)速，調(diào)速范圍是1：10,系恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。試問調(diào)速范圍與晶閘管

容量有關(guān)系嗎？調(diào)速范圍與移相范圍的關(guān)系又如何？

答：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩正比于電樞電流,T=Cr電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速正比于電樞電動(dòng)勢(shì)，n=E/(C06)。

當(dāng)轉(zhuǎn)速往下調(diào)時(shí)，E就減小，而Ud=E+I"R/,即U”減小，a增大?，F(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，Id=la

不變。當(dāng)a增大時(shí)，I/Ia增大，晶閘管的容量要加大，即選晶閘管時(shí)應(yīng)從電動(dòng)機(jī)最低速度來

考慮。

當(dāng)忽略電樞電阻時(shí)，U”^E。

若接續(xù)流二極管時(shí)，則轉(zhuǎn)速與a關(guān)系如下：

1八八，11+cosa0.45t/2（l+cosa）

n=------x（）.9（72--------------=--------------------------

Ce</>2Ce</>

若不接續(xù)流二極管時(shí)，則轉(zhuǎn)速與a關(guān)系如下:

0.9U2cosa

17、蓄電池充電，如圖所示,U2有效值為36V,整流輸出Ud=0.9X36V=32.4V。接充電蓄電

池5只（30V）,熔體熔斷，增加到7只（42V）,熔體還是熔斷，這是什么原因？

公A

答：Un,=41U2=1.414X36V=51V

而1nl=（U,-E）/Rx,雖然E=42v（7只）。但只要Rx很小時(shí)，Im還是比較大，足以燒

斷熔體。

18、單相半控橋式全控整流電路，電阻負(fù)載Rd=4Q,要求Id在0~25A之間變化。

求：①變壓器電壓比。

②如果導(dǎo)線電流密度，計(jì)算連接負(fù)載的導(dǎo)線截面積。

③不考慮安全裕量，計(jì)算晶閘管的電流、電壓定額。

④忽略變壓器勵(lì)磁功率，變壓器應(yīng)選多大容量。

⑤計(jì)算負(fù)載電阻Rd的功率.

@計(jì)算電路的功率因數(shù)。

答：①

Im^x/?</=(25x4)V=100V

。2=竺=111丫

變壓器電壓比

/=LllA/=l.llx25A=27.8A

S=—=6.9mm

U?=V2(；2=157V

若不考慮裕量，可選KP-2型晶閘管。

④變壓器容量S=U2li=3AKVA

2

⑤電阻Rd功率PRd=IRd='3AKW

⑥cosa=J—sin2(z+—~—=1(a=0°)

12萬71

19、圖為具有中點(diǎn)二極管的單相半控橋式整流電路，求:

①繪出a=45°時(shí)Ud=的波形。

②導(dǎo)出Ud=f(a)的關(guān)系式.

③求出Ud的最大值Umax和最小值Umin.

答：①設(shè)在a的期間，VTi,V。未觸發(fā)導(dǎo)通，電路早正半周時(shí)，下面一組變壓器二次電壓

U2工作，VO：和⑦導(dǎo)通；負(fù)半周時(shí)，上面一組變壓器電壓。2工作，⑺和VD導(dǎo)通。

當(dāng)在某時(shí)刻觸發(fā)V4、V。使之導(dǎo)通時(shí)，電路恢復(fù)為單橋相式半控整流電路，Ud的波形如

圖所示。

②Ud=Ud\+Ud2

其中，Udi是VD3導(dǎo)通時(shí)的平均電壓，Ud2是半控橋的平均電壓。

Udi--r42U2sincotd(cot)-^2(1-cosa)

"Jo7t

Ud2=—2垃1/2sincotd(cot)=冬@(/2(1-cosa)

7iian

U,，=^U2（3+cosa）

71

③當(dāng)a=0。時(shí)

Ud—Udmax=

71

當(dāng)Q二7時(shí)

2A/2

Ud=Udmm=-^U2

71

20、圖為單相全波整流電路，由一只晶閘管與一只整流二極管組成，已知U2=220V,a=45°.

求：

①輸出直流電壓Ud

②畫出a=45°時(shí)Ud=的波形

③畫出晶閘管兩端電壓UT與二極管兩端電壓Ud波形。

答：①Ud=Ud\+Ud2

其中，為為VT導(dǎo)通時(shí)的平均電壓值，Ud2為VD導(dǎo)通時(shí)的平均電壓值。

Ud-Udi+Ud2=-^―141U2sinCDtd（（Dt）+y-￡y[lU2sincotd（（ot）

同2

（3+cosa）

2萬

②和③波形如圖所示:

21、為什么可控整流電路不應(yīng)在直流側(cè)直接接大電容濾波？

答：整流電路直接并聯(lián)電容經(jīng)濾波后再輸出，晶閘管剛一觸發(fā)導(dǎo)通就有很大的電容充電電流

流過晶閘管，電流的大小由電源電壓與電容電壓之差及電源回路的阻抗大小決定。當(dāng)電源阻

抗較小時(shí)，沖擊電流很大，可能超過晶閘管開通時(shí)允許的電流上升率，所以可控整流電路不

應(yīng)在直流側(cè)直接接大電容濾波。

22、在可控整流的負(fù)載為純電阻情況下，電阻上的平均電流與平均電壓之乘積，是否等于負(fù)

載功率？為什么？

答:負(fù)載功率下等于平均功率。因?yàn)樨?fù)載功率P=UI,現(xiàn)在負(fù)載上是非正弦量的電流、電壓波形,

除直流分量Id、Ud外，還有一系列諧波II、12、13,……；UI、U2、U3相同頻率的諧波電

壓電流的乘積組成諧波功率，而總的有功功率P=JPd2+Pr+P22+.....

所以，負(fù)載功率大于平均功率。Pd=UdId。

23、在可控整流的負(fù)載為大電感與電阻串聯(lián)的情況下，果忽略電感的電阻，時(shí)負(fù)載電阻上的

電流平均值與電壓平均值的乘積是否等于負(fù)載功率?為什么？

答：負(fù)載功率等于電流平均值與電壓平均值和乘積，P=Pd。因?yàn)?，雖然Ud的波形存在諧波

分量，但id是恒定的直流，沒有諧波分量，而功率是同次諧波電壓、電流的乘積，所以，負(fù)

載功率等于電流平均值與電壓平均值的乘積，即p=Pd。

24、充電機(jī)采用單相半波、全波或三相可控整流電路是否可以？若輸出充電電流均15A,各

應(yīng)選用多大的熔體？

答：這三種電路作為充電機(jī)的主電路均可采用，但是，單相半波每周導(dǎo)電一次，在同樣輸出

電流平均值為15A的情況下，電流峰值下，有效值也大，要選用50A的熔體；單相全波每

周導(dǎo)電兩次，電流峰值與有效值小，可選用40A的熔體；三相半波每周導(dǎo)電三次，電流峰值

和有效值更小些，可選用30A的熔體。

25、兩只晶閘管串聯(lián)的單相半控橋式整流電路，脈沖變壓器次繞組N2與N2之間承受最大

電壓為多少？

答：如圖所示。在B點(diǎn)為正時(shí)，且晶體管VT1、VT2未被觸發(fā)時(shí)，則這個(gè)正電位通過VD1,

使脈沖變壓器二次繞組N2與B點(diǎn)等電位，而脈沖變壓器二次繞組N2與A點(diǎn)等電位。所

以，脈沖變壓器兩組二次繞組間承受的最大電壓為U2的峰值電壓U2m=行U2。脈沖變壓

器作這種使用時(shí)，一定要注意兩組二次繞組之間的絕緣，否則可能使絕緣擊穿，導(dǎo)致?lián)p壞其

它元器件。

26、試比較六相半波整流電路與帶平衡電抗器的雙反星形整流電路工作情況有什么不同？平

衡電抗器在電路中起什么作用？

答:從導(dǎo)通角來看，六相半波整流每個(gè)瞬間只有一個(gè)晶閘管導(dǎo)通，每個(gè)晶閘管導(dǎo)通60。；加平衡

電抗器的雙反星形整流每個(gè)瞬間有兩只晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)通角為120。，所以同樣I」時(shí)，晶

閘管變壓器容量可以降低.

①當(dāng)a=0。時(shí)，六相半波整流輸出Ud=1.35U2；加平衡電抗器的雙反星形整流輸出U.

=1.17U2.

②當(dāng)&=0。時(shí);六相半波整流的脈沖位置在比該相電壓峰值超前30°,即為與前相電壓波形

的交點(diǎn)；加平衡電抗器的雙反星形整流的脈沖位置比該相峰值電壓超前60°.

③六相半波整流電路時(shí)流過晶閘管，流過變壓器二次電流有效值12=Ir=J訴L；加平

衡電抗器的雙反星形整流流過晶閘管，變壓器二次電流有效值I2=Ir=V1712I”.以上

均為大電感負(fù)載.

④六相半波整流可采用窄脈沖觸發(fā)；加平衡電抗器的雙反星形整流在電流持續(xù)時(shí),必須采

用寬脈沖或雙脈沖觸發(fā).

平衡電抗器的作用:接入平衡電抗器后，由于存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得兩組星形繞組同時(shí)工作,

晶閘管導(dǎo)通角增大，流過變壓器二次繞組和器件的電流有效值變小，可選用額定值較小的器

件,并提高了變壓器的利用率.

27、若三相全控橋式整流電路，當(dāng)一只晶閘管短路時(shí)，電路會(huì)發(fā)生什么情況？

答:在三相橋式電路中，若一只晶閘管短路，例如共陰極一只管子短路，則其余共陰極組中任

意一只管子觸發(fā)導(dǎo)通，都要引起電源線電壓短路，使管子連續(xù)燒壞，所以要求每只晶閘管橋

路接快速熔斷器，保護(hù)晶閘管。

28、三相半波整流電路，大電感負(fù)載時(shí),直流輸出功率P,/=UdmaxL=l°°VX100A=10KV.A

求：

①繪出整流變壓器二次電流波形；

②計(jì)算整流變壓器二次側(cè)容量P2，一次側(cè)P,及容量PT；

③分別寫出該電路在無續(xù)流二極管及有續(xù)流二極管兩種情況下，晶閘管最大正向電壓Us”；

晶閘管最大反向電壓UR”：整流輸出U.=f(a)；脈沖最大移相范圍；晶閘管最大導(dǎo)通角。

答：①整流變壓器二次電流波形如圖所示

<r=0,

②Udmax=l°°V=l/7U2C°Sa

a=00時(shí)，貝U2=且獨(dú)V=85.5V

1.17

P2=3U2I2=3X85.5X57.7=14.8KV.A

P]=1.21P(/=12.1KV.A

③無續(xù)流管時(shí)，晶閘管最大正向電壓U5M=V6U2，晶閘管最大反向電壓USM=V6U2，整

流輸出U(/=1.17U2cosa,OWaWn/6,=0.675U2[Ul+cos(a+JT/6)],n/6<a<5n/6,

脈沖移相范圍為0°-150°,晶閘管最大導(dǎo)通角為120°。

29、如圖整流電路，叫=后U2sinot,U2cosot,求：①延遲角a=00應(yīng)定在何

處？②繪出a=00時(shí)的波形。③U/=f(a),假設(shè)VT”VT2；VT￡；VT4；VT5；

VT6；VT7；VT.分別同時(shí)觸發(fā)。

答：①a=0"定在離該相電壓原點(diǎn)45°處。

2sin67td(69t)=1.27U2cosa

14、

47l+cos(—+a)

——CV2U,sin<ytd(<at)=l.77U,-------4-----

n/4<aW3n/4時(shí)u尸ua

2萬V2

30、三相半波整流，且電感性負(fù)載a=9（r,U2=220V,由于電感L.不夠大，只能使晶閘

管陽極電壓過零后，再維持導(dǎo)通角30°。試：①U"的波形。②列出電壓平均值U.的計(jì)算公

式。③畫出晶閘管V「兩端電壓u”的波形。

答:①圖a打斜線部分為urf的波形。

3f>7+—/—

6

②U〃=----Lv2U2sin0td(①t)=0.274U2

271

③晶閘管V/兩端電壓波形如圖b打斜線部分所示。VT「VT2>VT3均不導(dǎo)通時(shí)，VT|

31、三相半波可控整流，大電感負(fù)載，Id=10A不變，U2=100V/V2,7=10,（換相重疊

角），a=60、求：①整流輸出電壓U〃？②畫出整流輸出電壓U”的波形。③畫出晶閘管

V%兩端電壓波形。

3X7

答:①Uj=1.17U2cosa-1^(R7+)

2%

IjXr=[cosa-cos(a+/)]V2U2sin—=[cos60°-cos(60°+10°)]X100VXsin60°=13.7V

3

若RT=O,則Ud=L17U2COsa-Id一=(41.4-6054)V=34.8V

2萬

②整流輸出Ud波形如圖a打斜線所示。

③晶閘管VTJ兩端電壓波形如圖b打斜線部分所示。

32、若在維修中觀察輸出電壓波形如圖所示，試判斷三相半橋式電路中哪只器件有故障，并

指出此時(shí)a等于多少度？

o

答：由圖可知，是VT￡管子觸發(fā)脈沖消失，或Vl\。管子內(nèi)部短路。此時(shí)，延遲角a=30

33、某廠自制晶閘管電鍍電2-15V,在9V以上最大輸出電流均可達(dá)130A,主電路采用三

相半波可控整流電路，試計(jì)算：

①整流變壓器二次電壓。

②9V時(shí)的延遲角a。

③選擇晶閘管。

④計(jì)算變壓器容量。

答:①U(/max==15V

U(/=l.l7U2cosa

U2=牛浮=*V=12.8V03V(不考慮控制角裕量)

—1…,l+cos(30+a)…

②當(dāng)a>4/6時(shí)，U[=1.17。2-----------7=---------=9V

V3

故cos((a+30°)=--1=0.0255

1.17t/2

③I產(chǎn)

180。4iu2sin(yr2\U21「91.54忑..c.1..二小

(----------------)d(cot)——I—x—[-----；—I-----cos(2x91.5)H—sin(91.5x2)1

底R(shí)d四27T18044

l+cos88.5°

Id=0$57U2------------=130A

Rd

17=0.618/〃=80.4A

IT(AV)-]；=51.2A

U7M=屈U[=31.8V

考慮電壓電流裕量，可選KP100-1晶閘管。

@S=3I2i72I2=Ir

S=3x80.4x13=3014/064

34、已知三相橋式全控整流的變壓器二次相電壓U2=100V,折算到變壓器二次側(cè)每相漏電

感L「=200電阻R產(chǎn)0.04。，&=2.9。,AU=1.5V,求：電路輸出最高電壓U

dmax,取大電流?/max°

@@

6X

5=3243—才①

U」max—LmaxRd②

代入數(shù)值后，從①和②中解得

Urfmax=223.3V

【dmax=77A,

35、圖所示的三相全控橋式整流電路,晶閘管V明,丫T3，%