電力電子技術(shù)(王云亮-第二版)第2章答案

./第2章可控整流器與有源逆變器習(xí)題解答2-1具有續(xù)流二極管的單相半波可控整流電路,電感性負(fù)載,電阻為5Ω,電感為0.2H,電源電壓為220V,直流平均電流為10A,試計(jì)算晶閘管和續(xù)流二極管的電流有效值,并指出其電壓定額.解：由直流輸出電壓平均值的關(guān)系式：已知直流平均電流為10A,故得：可以求得控制角α為：則α=90°.所以,晶閘管的電流有效值求得,續(xù)流二極管的電流有效值為：晶閘管承受的最大正、反向電壓均為電源電壓的峰值,考慮2~3倍安全裕量,晶閘管的額定電壓為續(xù)流二極管承受的最大反向電壓為電源電壓的峰值,考慮2~3倍安全裕量,續(xù)流二極管的額定電壓為2-2具有變壓器中心抽頭的單相雙半波可控整流電路如圖2-44所示,問該變壓器是否存在直流磁化問題.試說明晶閘管承受的最大反向電壓是多少？當(dāng)負(fù)載是電阻或者電感時,其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時是否相同.解：因?yàn)閱蜗嚯p半波可控整流電路變壓器二次測繞組中,正負(fù)半周內(nèi)上下繞組內(nèi)電流的方向相反,波形對稱,其一個周期內(nèi)的平均電流為零,故不會有直流磁化的問題.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：〔1以晶閘管為例.當(dāng)導(dǎo)通時,晶閘管通過與2個變壓器二次繞組并聯(lián),所以承受的最大電壓為.〔2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)角相同時,對于電阻負(fù)載：〔期間無晶閘管導(dǎo)通,輸出電壓為0；〔期間,單相全波電路中VT1導(dǎo)通,單相全控橋電路中、導(dǎo)通,輸出電壓均與電源電壓相等；<>期間,均無晶閘管導(dǎo)通,輸出電壓為0；<>期間,單相全波電路中導(dǎo)通,單相全控橋電路中、導(dǎo)通,輸出電壓等于.對于電感負(fù)載：〔期間,單相全波電路中VT1導(dǎo)通,單相全控橋電路中、導(dǎo)通,輸出電壓均與電源電壓相等；〔期間,單相全波電路中導(dǎo)通,單相全控橋電路中、導(dǎo)通,輸出波形等于.可見,兩者的輸出電壓相同,加到同樣的負(fù)載上時,則輸出電流也相同.2-3單相橋式全控整流電路,電阻性負(fù)載,,,,試計(jì)算輸出電壓和輸出電流；晶閘管額定電壓和額定電流.解：〔1輸出電壓平均值為：輸出電流為：晶閘管承受的最大反向電壓為電源電壓的峰值,考慮2~3倍的安全裕量,晶閘管的額定電壓為晶閘管流過的電流為負(fù)載電流的一半,考慮1.5~2倍的安全裕量,晶閘管的額定電流為：2-4單相橋式全控整流電路,,負(fù)載中,L值極大,反電勢E=60V,當(dāng)α=30°時,求：〔1畫出和的波形；〔2整流輸出平均電壓、電流及變壓器二次側(cè)電流有效值；〔3考慮安全裕量,確定晶閘管的額定電壓和額定電流.解：<1>和的波形如下圖：〔2輸出平均電壓,電流,變壓器二次電流有效值分別為〔3晶閘管承受的最大反向電壓為：考慮2~3倍的安全裕量,晶閘管的額定電壓為：流過晶閘管的電流有效值為：考慮1.5~2倍的安全裕量,晶閘管的額定電流為： 2-5單相橋式全控整流電路接電阻性負(fù)載,要求輸出電壓0~100V連續(xù)可調(diào),30V以上要求負(fù)載電流達(dá)到20A.采用由220V變壓器降壓供電,最小控制角.試求： 〔1交流側(cè)電流有效值； 〔2選擇晶閘管電壓、電流定額.解：〔1交流側(cè)輸出電壓有效值為：==30°,此時輸出電壓最大,代入上式得到：得,=119V=30~100V變化時,20A,由于在30V時,導(dǎo)通角小,因此此時的電流有效值最大,此時R=1.5,觸發(fā)角為交流側(cè)電流有效值為：〔2晶閘管承受的最大正反向電壓的最大值為,考慮2~3倍的安全裕量,晶閘管電壓定額為：晶閘管電流是輸出電流的二分之一,考慮1.5~2倍的安全裕量,則晶閘管的額定電流為：2-6在單相橋式全控整流電路中,若有一晶閘管因?yàn)檫^流燒毀斷路,畫出此時輸出電壓波形.如果有一晶閘管因?yàn)檫^流燒成短路,結(jié)果又會怎樣？解：假設(shè)因?yàn)檫^流燒毀斷路,則整流電壓ud波形與單相半波整流電路的波形一樣,相位差180度.假設(shè)因過流而短路,則當(dāng)晶閘管導(dǎo)通時,將發(fā)生電源相間短路,使得也可能因?yàn)檫^流而燒毀.如果因?yàn)檫^流燒毀斷路,則整流電壓ud波形如上圖所示,相位差180度；如果因?yàn)檫^流燒毀而短路,則會引起變壓器和電源過流.2-7單相橋式全控整流電路中給電阻性負(fù)載供電和給反電勢負(fù)載蓄電池供電,在流過負(fù)載電流平均值相同的情況下,哪一種負(fù)載的晶閘管額定電流應(yīng)選得大一些？為什么？答：反電勢負(fù)載蓄電池時晶閘管額定電流應(yīng)該大一些.因?yàn)樵诜措妱觿葚?fù)載時,晶閘管導(dǎo)通角變小,波形系數(shù)變大,負(fù)載電流平均值相同的情況下,有效值電流變大,故要求晶閘管的額定電流比較大.2-8三相半波整流電路中,如果U相電壓消失,試畫出在電阻性負(fù)載與電感性負(fù)載下的整流電壓波形解假設(shè)α=0,當(dāng)負(fù)載為電阻時,的波形如下：當(dāng)負(fù)載為電感時,的波形如下：2-9三相半波可控整流電路,電阻性負(fù)載.已知,當(dāng)α=90°時,試計(jì)算并畫出波形.解：由輸出電壓平均值的關(guān)系式可求得： 輸出電流平均值為：2-10三相半波整流電路,已知,大電感負(fù)載,當(dāng)α=45°時,試計(jì)算并畫出波形.如果在負(fù)載端并接續(xù)流二極管,試計(jì)算流過晶閘管的電流平均值、有效值和續(xù)流二極管的電流平均值、有效值.解：由輸出電壓平均值的關(guān)系式可求得： 輸出電流平均值為： 并接續(xù)流二極管時,輸出電壓平均值為:輸出電流平均值為：晶閘管的電流平均值為：有效值為： 續(xù)流二極管的電流平均值為： 續(xù)流二極管電流有效值為：2.11三相半波整流電路,電感性負(fù)載,調(diào)節(jié)達(dá)到維持為恒值250A,已知供電電壓經(jīng)常在1~1.15范圍內(nèi)變化,求：的變化范圍;解：由題可知：三相半波整流電路,U2cosα=435.5為定值,cosα∈〔0,1所以α=0°時,值為435.5,取為440V,則的變化范圍為440~506V,=440V時,得到α=8.2°當(dāng)電壓波動到1.15=506V時,得到α=30.6°2.12三相半波整流電路,反電勢電感性負(fù)載,,,,,求：〔1輸出電壓和輸出電流,晶閘管的額定電壓和額定電流,并畫出的波形；〔2當(dāng)時,輸出電壓和輸出電流,并畫出的波形.解：〔1V晶閘管的額定電壓：晶閘管的電流有效值：晶閘管的額定電流：〔2考慮時,有：三式聯(lián)立求解得到：即得出：換流重疊角2.13三相半波共陰極接法與共陽極接法,u,v兩相的自然換相點(diǎn)是同一點(diǎn)嗎？如果不是,他們在相位上相差多少度？答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法,兩相之間換相的自然換相點(diǎn)不在同一點(diǎn)上.相位相差180°.2.14三相全控橋整流電路,當(dāng)一只晶閘管短路時,電路會發(fā)生什么情況？答：假設(shè)VT1短路,則當(dāng)晶閘管VT3或VT5導(dǎo)通時,將發(fā)生電源相間短路,使得VT3、VT5也可能過流燒毀.2.15三相全控橋,反電勢電感性負(fù)載,,,,求：〔1輸出電壓和輸出電流,晶閘管的額定電壓和額定電流,并畫出的波形；〔2當(dāng)時,輸出電壓和輸出電流,并畫出的波形.解：〔1〔2當(dāng)時,可得：解方程組可得又因?yàn)椋?.16在三相橋式全控整流電路中,已知,,電感足夠大,當(dāng)時,試計(jì)算及流過晶閘管的電流平均值和有效值,并畫出的波形.解：182V==910AA2.17試畫出三相橋式逆變電路中當(dāng)β=π∕4時晶閘管兩端電壓波形.2.18變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：變流器有源逆變的條件是：〔1>負(fù)載有直流電動勢,其極性必須和晶閘管導(dǎo)通方向一致,其值應(yīng)該大于變流器直流側(cè)的平均電壓,<2>晶閘管的控制角,即為負(fù).2.19三相全控橋逆變電路,反電動勢電感性負(fù)載,=220V,R=1Ω,L=∞,=﹣400V,β=60°.求：〔1輸出電壓和輸出電流,晶閘管的額定電壓和額定電流,并畫出、和的波形；〔2當(dāng)=1mH時輸出電壓和輸出電流,并畫出、和的波形解:由于此三相全控橋電路中,L=,所以所以,晶閘管的額定電流為：額定電壓為<2>由題意可列出如下三個等式：