电力电子技术王云亮 第二版第2章答案.docx

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电力电子技术王云亮第二版第2章答案

第2章可控整流器与有源逆变器习题解答

2-1　具有续流二极管得单相半波可控整流电路,电感性负载,电阻为5Ω,电感为0.2H,电源电压为220V,直流平均电流为1０A,试计算晶闸管与续流二极管得电流有效值,并指出其电压定额、

解:

由直流输出电压平均值得关系式:

ﻩ已知直流平均电流为10Ａ,故得:

可以求得控制角α为:

则α=９0°。

所以,晶闸管得电流有效值求得,

续流二极管得电流有效值为:

晶闸管承受得最大正、反向电压均为电源电压得峰值,考虑2~３倍安全裕量,晶闸管得额定电压为

续流二极管承受得最大反向电压为电源电压得峰值,考虑２～3倍安全裕量,续流二极管得额定电压为

2－2具有变压器中心抽头得单相双半波可控整流电路如图２-4４所示,问该变压器就是否存在直流磁化问题。

试说明晶闸管承受得最大反向电压就是多少？

当负载就是电阻或者电感时,其输出电压与电流得波形与单相全控桥时就是否相同。

解:

因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中,正负半周内上下绕组内电流得方向相反,波形对称,其一个周期内得平均电流为零,故不会有直流磁化得问题。

　分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压与电流波形得情况:

（1）以晶闸管为例。

当导通时,晶闸管通过与2个变压器二次绕组并联,所以承受得最大电压为。

（2）当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路得触发角相同时,

对于电阻负载:

（）期间无晶闸管导通,输出电压为0;（）期间,单相全波电路中VT１导通,单相全控桥电路中、导通,输出电压均与电源电压相等;（）期间,均无晶闸管导通,输出电压为0;（）期间,单相全波电路中导通,单相全控桥电路中、导通,输出电压等于、

对于电感负载:

（）期间,单相全波电路中VT1导通,单相全控桥电路中、导通,输出电压均与电源电压相等;（）期间,单相全波电路中导通,单相全控桥电路中、导通,输出波形等于、

可见,两者得输出电压相同,加到同样得负载上时,则输出电流也相同。

２—3单相桥式全控整流电路,电阻性负载,,,,试计算

（1）输出电压与输出电流;

（2）晶闸管额定电压与额定电流、

解:

（1）输出电压平均值为:

输出电流为:

ﻩ

（2）晶闸管承受得最大反向电压为电源电压得峰值,考虑2~3倍得安全裕量,晶闸管得额定电压为

晶闸管流过得电流为负载电流得一半,

考虑1.５~2倍得安全裕量,晶闸管得额定电流为:

ﻩ２-４　单相桥式全控整流电路,,负载中,Ｌ值极大,反电势E=６0V,当α＝30°时,求:

（1）画出与得波形;

（2）整流输出平均电压、电流及变压器二次侧电流有效值;

　（３）考虑安全裕量,确定晶闸管得额定电压与额定电流。

解:

（1）与得波形如下图:

（2）输出平均电压,电流,变压器二次电流有效值分别为

（３）晶闸管承受得最大反向电压为:

考虑2~3倍得安全裕量,晶闸管得额定电压为:

流过晶闸管得电流有效值为:

　　考虑1、５～２倍得安全裕量,晶闸管得额定电流为:

ﻩ

2—5单相桥式全控整流电路接电阻性负载,要求输出电压0~10０V连续可调,30V以上要求负载电流达到20Ａ、采用由２20Ｖ变压器降压供电,最小控制角.试求:

（1）交流侧电流有效值;

（2）选择晶闸管电压、电流定额。

解:

（1）交流侧输出电压有效值为:

＝

=30°,此时输出电压最大,代入上式得到:

得,=11９V

＝30～100V变化时,２0Ａ,由于在30V时,导通角小,因此此时得电流有效值最大,此时R=１.５,触发角为

ﻩ交流侧电流有效值为:

（2）晶闸管承受得最大正反向电压得最大值为,考虑2～３倍得安全裕量,晶闸管电压定额为:

晶闸管电流就是输出电流得二分之一,考虑1.5~2倍得安全裕量,

则晶闸管得额定电流为:

２－6在单相桥式全控整流电路中,若有一晶闸管因为过流烧毁断路,画出此时输出电压波形、如果有一晶闸管因为过流烧成短路,结果又会怎样?

解:

假设因为过流烧毁断路,则整流电压ｕd波形与单相半波整流电路得波形一样,相位差18０度。

假设因过流而短路,则当晶闸管导通时,将发生电源相间短路,使得也可能因为过流而烧毁。

如果因为过流烧毁断路,则整流电压ud波形如上图所示,相位差180度;如果因为过流烧毁而短路,则会引起变压器与电源过流。

２-7单相桥式全控整流电路中给电阻性负载供电与给反电势负载蓄电池供电,在流过负载电流平均值相同得情况下,哪一种负载得晶闸管额定电流应选得大一些？

为什么?

答:

反电势负载蓄电池时晶闸管额定电流应该大一些。

因为在反电动势负载时,晶闸管导通角变小,波形系数变大,负载电流平均值相同得情况下,有效值电流变大,故要求晶闸管得额定电流比较大、

2-8三相半波整流电路中,如果U相电压消失,试画出在电阻性负载与电感性负载下得整流电压波形

解　假设α＝0,当负载为电阻时,得波形如下:

当负载为电感时,得波形如下:

2－９三相半波可控整流电路,电阻性负载。

已知,当α＝90°时,试计算并画出波形。

解:

由输出电压平均值得关系式可求得:

ﻩ输出电流平均值为:

２－1０　三相半波整流电路,已知,大电感负载,　当α=45°时,试计算并画出波形。

如果在负载端并接续流二极管,试计算流过晶闸管得电流平均值、有效值与续流二极管得电流平均值、有效值。

解:

由输出电压平均值得关系式可求得:

ﻩ输出电流平均值为:

ﻩ

并接续流二极管时,输出电压平均值为:

输出电流平均值为:

晶闸管得电流平均值为:

　有效值为:

ﻩ续流二极管得电流平均值为:

ﻩ续流二极管电流有效值为:

2。

１1　　三相半波整流电路,电感性负载,调节达到维持为恒值2５0A,已知供电电压经常在1~１、15范围内变化,求:

得变化范围;

解:

由题可知:

三相半波整流电路,

U2cosα=435、5为定值,cosα∈（０,１）

所以α=0°时,值为4３５.5,取为４4０V,则得变化范围为440～506V,

=440Ｖ时,得到α＝８、２°当电压波动到1。

1５＝５０6V时,得到α=３0.6°

2.１2三相半波整流电路,反电势电感性负载,,,,,求:

（1）输出电压与输出电流,晶闸管得额定电压与额定电流,并画出得波形;

（2）当时,输出电压与输出电流,并画出得波形。

解:

（1）Ｖ

晶闸管得额定电压:

晶闸管得电流有效值:

晶闸管得额定电流:

（2）考虑时,有:

三式联立求解得到:

即得出:

换流重叠角

2.13　三相半波共阴极接法与共阳极接法,ｕ,v两相得自然换相点就是同一点吗?

如果不就是,她们在相位上相差多少度?

答:

三相半波整流电路得共阴极接法与共阳极接法,两相之间换相得自然换相点不在同一点上。

相位相差1８0°。

2。

1４　三相全控桥整流电路,当一只晶闸管短路时,电路会发生什么情况？

答:

假设ＶT1短路,则当晶闸管VT3或ＶT5导通时,将发生电源相间短路,使得ＶＴ3、VＴ5也可能过流烧毁。

2、15　三相全控桥,反电势电感性负载,,,,求:

（1）输出电压与输出电流,晶闸管得额定电压与额定电流,并画出得波形;

（２）当时,输出电压与输出电流,并画出得波形。

解:

（１）　

（2）当时,

可得:

解方程组可得

又因为:

2。

１６在三相桥式全控整流电路中,已知,,电感足够大,当时,试计算及流过晶闸管得电流平均值与有效值,并画出得波形。

解:

182Ｖ

　　==91０A

A

2、１7试画出三相桥式逆变电路中当β=π∕4时晶闸管两端电压波形。

2、18变流器工作于有源逆变状态得条件就是什么？

答:

变流器有源逆变得条件就是:

（１）负载有直流电动势,其极性必须与晶闸管导通方向一致,其值应该大于变流器直流侧得平均电压,

（2）晶闸管得控制角,即为负。

２.1９三相全控桥逆变电路,反电动势电感性负载,=220V,Ｒ＝1Ω,L=∞,=﹣400Ｖ,β=6０°。

求:

（1）输出电压与输出电流,晶闸管得额定电压与额定电流,并画出、与得波形;

（2）当=１mH时输出电压与输出电流,并画出、与得波形

解:

　由于此三相全控桥电路中,Ｌ＝,

所以

所以,晶闸管得额定电流为:

额定电压为

（2）由题意可列出如下三个等式:

三式联立求解得到:

由下列公式计算换流重叠角:

２.２０　三相半波整流电路带直流电动机负载,＝2２0V,求当α=１5°,３0°,45°,60°,75°,90°时,电动机得理想空载电势。

答:

三相半波整流电路带直流电动机负载时,

当α≤6０°时,电动机得理想空载电势为;

当α>60°时,电动机得理想空载电势为;

将上述角度分别代入即可得理想空载电势。