电力电子技术第3次.docx
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电力电子技术第3次
第3次作业
一、简答题（本大题共30分，共6小题，每小题5分）
1.单相交交变频电路和直派电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同?
2.简述逆变的条件。
3.三相交交变频电路有哪两种接线方式？
它们有什么区别？
4.换流方式共有几种？
其特点各是什么？
5.简述电力二极管的开通特性。
6.交流调压电路和交流调功电路有什么区别？
二者各运用于什么样的负载？
为什么？
二、问答题（本大题共30分，共6小题，每小题5分）
1.什么是交交变频电路？
2.影响λ的因素有哪些？
3.GTR的关断缓冲电路中，电阻值可由哪几个因素决定？
4.什么是电流跟踪型PWM变流电路？
采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器有何特点？
5.m脉波整流电路的整流输出电压和电流是周期性的非正弦函数，其中主要成份为直流，并包含各种频率的谐波。
当α=0°时，m脉波整流电压波形ud0如图所示。
请问：
如何进行傅立叶级数分解？
6.单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。
三、分析题（本大题共10分，共1小题，每小题10分）
试分析如图2所示单相并联逆变电路的工作原理。
四、综合分析题（本大题共10分，共1小题，每小题10分）
三相全控桥式变流电路带大电感负载，如图4所示。
当逆变角β=60°时，试在图5上画出：
（1）输出电压波形ud；
（2）晶闸管VT1的两端电压波形uT1；（3）流过晶闸管VT1的电流波形IT1。
五、综合题（本大题共20分，共2小题，每小题10分）
1.单相桥式可控整流电路,三相桥式可控整流电路带大电感负载，Rd＝10Ω，U2＝220V。
求单相全控桥式时,三相桥式全控时,负载直流电压Ud，电流Id，流过晶闸管的平均电流IdT和电流有效值IT，并求晶闸管的额定电压和额定电流。
2.三相半波可控变流器，带反电动势阻感负载，L=∞，输出电流连续，U2=110V，R＝2Ω，LB＝1mH，当EM＝－100V。
①问β＝30°时，电路能否发生逆变？
说明原因。
②β＝60°时求输出电压平均值、输出电流平均值和换相重叠角以及变流器的功率因数。
答案：
一、简答题（30分，共6题，每小题5分）
1.
参考答案：
单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路的电路组成是相同的,均由两组反并联的可控整流电路组成。
但两者的功能和工作方式不同。
单相交交变频电路是将交流电变成不同频率的交流电,通常用于交流电动机传动,两组可控整流电路在输出交流电压一个周期里,交替工作各半个周期,从而输出交流电。
而直流电动机传动用的反并联可控整流电路是将交流电变为直流电,两组可控整流路中哪丁组工作并没有像交交变频电路那样的固定交替关系,而是由电动机工作状态的需要决定。
解题方案：
评分标准：
2.
参考答案：
逆变的条件：
1、外部条件：
一定要有直流电动势源，其极性必须和晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧平均电压。
2、内部条件：
要求晶闸管的控制角α＞π/2，使Ud为负值。
3、充分条件：
电路直流回路中必须要有足够大的电感，以保证有源逆变连续进行。
解题方案：
评分标准：
3.
参考答案：
1、三相交交变频电路有公共交流母线进线方式和输出星形联结方式两种接线方式。
2、两种方式的主要区别在于：
公共交流母线进线方式中，因为电源进线端公用，所以三组单相交交变频电路输出端必须隔离。
为此，交流电动机三个绕组必须拆开，共引出六根线。
而在输出星形联结方式中，因为电动机中性点不和变频器中性点接在一起，电动机只引三根线即可，但是因其三组单相交交变频器的输出联在一起，其电源进线必须隔离，因此三组单相交交变频器要分别用三个变压器供电。
解题方案：
评分标准：
4.
参考答案：
1、换流方式有四种：
器件换流、电网换流、负载换流和强迫换流。
2、其特点各是：
（1）器件换流，利用全控器件的自关断能力进行换流。
全控型器件采用此换流方式。
（2）电网换流，由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。
（3）负载换流，由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。
（4）强迫换流，设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。
通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。
解题方案：
评分标准：
5.
参考答案：
电力二极管的开通初期出现较高的瞬态压降，经过一定时间后才能处于稳定状态，并具有很小的管压降。
电力二极管的开通初期出现较高的瞬态压降，经过一定时间后才能处于稳定状态，并具有很小的管压降。
下图给出了二极管开通特性曲线。
图a为管压降随时间变化的曲线，其中为UFP正向峰值电压，tfr为正向恢复时间。
图b为二极管开通电流的波形电流上升率用diF／dt表示。
由图可知，在正向恢复时间内，正在开通的二极管具有比稳态大得多的峰值电压UFP。
解题方案：
评分标准：
6.
参考答案：
1、交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。
2、二者各运用的负载：
（1）交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。
而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
（2）交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。
在供用电系统中，还常用于对无功功率的连续调节。
此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。
如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。
这都是十分不合理的。
采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。
这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。
（3）交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。
由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。
解题方案：
评分标准：
二、问答题（30分，共6题，每小题5分）
1.
参考答案：
交交变频电路是把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电的变流电路。
解题方案：
评分标准：
2.
参考答案：
相位延迟角α；网侧和阀侧的感抗；整流变压器的磁化电流以及电流谐波含量。
前三个因素可用
来概括，后一因素用υ来表达。
解题方案：
评分标准：
3.
参考答案：
电阻值可由下列两个因素决定：
（1）电阻RS的大小与电容的放电时间常数相关。
GTR开通后，电容CS必须在再次关断前放电完毕，以确保电容电压的初始状态为零。
为此，RC网络时间常数必须受到限制。
一般设GTR的最小导通时间为5RSCS即可。
（2）电阻RS的大小还受放电电流大小的影响。
电容CS放电初始电流：
。
解题方案：
评分标准：
4.
参考答案：
电流跟踪型PWM变流电路就是对变流电路采用电流跟踪控制。
也就是，不用信号波对载波进行调制，而是把希望输出的电流作为指令信号，把实际电流作为反馈信号，通过二者的瞬时值比较来决定逆变电路各功率器件的通断，使实际的输出跟踪电流的变化。
采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器的特点：
①硬件电路简单；
②属于实时控制方式，电流响应快；
③不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波分量；
④与计算法和调制法相比，相同开关频率时输出电流中高次谐波含量较多；
⑤采用闭环控制。
解题方案：
评分标准：
5.
参考答案：
解题方案：
评分标准：
6.
参考答案：
注意到二极管的特点：
承受电压为正即导通。
因此，二极管承受的电压不会出现正的部分。
在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。
整流二极管在一周内承受的电压波形，如图3：
解题方案：
评分标准：
三、分析题（10分，共1题，每小题10分）
0.
参考答案：
（1）电路中R1、L为负载电阻和电感，C为换向电容，由于R通过输出变压器与换向电容相并联，因而称为并联逆变器。
输出变压器的原边绕组的O点为中心抽头。
（2）先触发VT1导通，电源电压E加在变压器原边绕组OA两端，因而在副边绕组产生感应输出电压u0，同时在OB端也产生感应电压，使换向电容C两端的电压uc=2E，极性为左负右正。
（3）经半个周期后，触发VT2导通，电容C上的电荷经VT2，VT1放电，并使VT1管承受反压而关断。
（4）VT1关断后，电源电压E经导通的VT2管加在变压器原边绕组OB两端，在负载上感应出与VT1导通时相反的输出电压u0。
且使换向电容C上充电至uc=2E，但极性变为左正右负，为在导通VT1时关断VT2作好准备。
（5）由以上分析，此逆变器中晶闸管的关断为强迫关断。
解题方案：
评分标准：
四、综合分析题（10分，共1题，每小题10分）
0.
参考答案：
输出电压波形ud，晶闸管VT1的两端电压波形uT1，流过晶闸管VT1的电流波形IT1分别如下（如图9所示）：
解题方案：
评分标准：
五、综合题（20分，共2题，每小题10分）
1.
参考答案：
解题方案：
评分标准：
2.
参考答案：
①不能，因Ud＝－111.5V，数值上比E大。
②Id＝16.58AUd＝－66.84Vγ＝2.6°功率因数＝－0.35
解题方案：
评分标准：
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