電力電子技術(shù)第四版答案

1、目錄第 1 章 電力電子器件 ····························1第 2 章 整流電路 ·················

2、83;············4第 3 章 直流斬波電路 ···························20第 4 章 交流電力控制電路和交交變頻電路 ····&

3、#183;········26第 5 章 逆變電路 ·····························31第 6 章 PWM 控制技術(shù) ·······&

4、#183;··················35第 7 章 軟開(kāi)關(guān)技術(shù) ····························40第 8

5、 章 組合變流電路 ···························42第 1 章 電力電子器件1. 使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓，并在門(mén)極施加觸發(fā)電流（脈沖）?；颍?uAK >0 且 uGK >0。2. 維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？

6、答：維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流，即維持電流。要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷， 可利用外加電壓和外電路的作用使流過(guò)晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。3. 圖 1-43 中陰影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波形的電流最大值均為 I m，試計(jì)算各波形的電流平均值 Id1、 Id2、 Id3 與電流有效值 I 1、I2、I 3。04204520224a)b)c)解： a)I1=b)I 2 =c)圖 1-43晶閘管導(dǎo)電波形圖1-43I d1= 1I m sintd (t) = Im (21) 0.2717 I m

7、2 4221( I m sint) 2 d( t) = I m310.4767 I m24242I d2 = 1I m sintd (t ) = I m (21 ) 0.5434 I m 421( I m sin t )2 d (t) =2I m310.6741I m4242Id3= 12 I m d( t ) = 1 I m2 04I3 =122=1I m20 I md ( t)24. 上題中如果不考慮安全裕量 ,問(wèn) 100A 的晶閘管能送出的平均電流 I d1、I d2、I d3 各為多少？這時(shí)，相應(yīng)的電流最大值 Im1、I m2、I m3 各為多少 ?解：額定電流 I T(AV) =10

8、0A 的晶閘管，允許的電流有效值I =157A，由上題計(jì)算結(jié)果知a)Im1I329.35，I d10.2717 Im189.480.4767b)I m2I232.90,I d20.5434 Im2126.560.6741Id3= 1 I m3=78.5c)Im3 =2 I = 314,45. GTO 和普通晶閘管同為 PNPN 結(jié)構(gòu)，為什么 GTO 能夠自關(guān)斷，而普通晶閘管不能？答： GTO 和普通晶閘管同為 PNPN 結(jié)構(gòu)，由 P1N1P2 和 N1P2N2 構(gòu)成兩個(gè)晶體管 V1、V 2,分別具有共基極電流增益 1 和 2 ，由普通晶閘管的分析可得， 1 + 2 =1 是器件臨界導(dǎo)通的條件。

9、 1 + 2 1，兩個(gè)等效晶體管過(guò)飽和而導(dǎo)通； 1 + 2 1，不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。GTO 之所以能夠自行關(guān)斷， 而普通晶閘管不能， 是因?yàn)?GTO 與普通晶閘管在設(shè)計(jì)和工藝方面有以下幾點(diǎn)不同：1) GTO 在設(shè)計(jì)時(shí) 2 較大，這樣晶體管 V2 控制靈敏，易于 GTO關(guān)斷；2) GTO 導(dǎo)通時(shí)的 1 + 2 更接近于 1，普通晶閘管 1 + 2 1.15，而 GTO 則為 1 + 2 1.05，GTO 的飽和程度不深，接近于臨界飽和，這樣為門(mén)極控制關(guān)斷提供了有利條件；3) 多元集成結(jié)構(gòu)使每個(gè) GTO 元陰極面積很小，門(mén)極和陰極間的距離大為縮短，使得 P2 極區(qū)所謂的橫向電阻很小，從而使從門(mén)

10、極抽出較大的電流成為可能。6. 如何防止電力 MOSFET 因靜電感應(yīng)應(yīng)起的損壞？答：電力 MOSFET 的柵極絕緣層很薄弱，容易被擊穿而損壞。MOSFET 的輸入電容是低泄漏電容，當(dāng)柵極開(kāi)路時(shí)極易受靜電干擾而充上超過(guò) 20 的擊穿電壓，所以為防止 MOSFET 因靜電感應(yīng)而引起的損壞，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 一般在不用時(shí)將其三個(gè)電極短接； 裝配時(shí)人體、工作臺(tái)、電烙鐵必須接地，測(cè)試時(shí)所有儀器外殼必須接地； 電路中，柵、源極間常并聯(lián)齊納二極管以防止電壓過(guò)高 漏、源極間也要采取緩沖電路等措施吸收過(guò)電壓。7. IGBT 、GTR、GTO 和電力 MOSFET 的驅(qū)動(dòng)電路各有什么特點(diǎn)？答：IGBT 驅(qū)動(dòng)電路

11、的特點(diǎn)是： 驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸出電阻， IGBT 是電壓驅(qū)動(dòng)型器件， IGBT 的驅(qū)動(dòng)多采用專用的混合集成驅(qū)動(dòng)器。GTR 驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)電流有足夠陡的前沿，并有一定的過(guò)沖，這樣可加速開(kāi)通過(guò)程，減小開(kāi)通損耗，關(guān)斷時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路能提供幅值足夠大的反向基極驅(qū)動(dòng)電流，并加反偏截止電壓，以加速關(guān)斷速度。GTO 驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是： GTO 要求其驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)電流的前沿應(yīng)有足夠的幅值和陡度，且一般需要在整個(gè)導(dǎo)通期間施加正門(mén)極電流，關(guān)斷需施加負(fù)門(mén)極電流，幅值和陡度要求更高，其驅(qū)動(dòng)電路通常包括開(kāi)通驅(qū)動(dòng)電路， 關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路和門(mén)極反偏電路三部分。電力 MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)：要求驅(qū)

12、動(dòng)電路具有較小的輸入電阻，驅(qū)動(dòng)功率小且電路簡(jiǎn)單。8. 全控型器件的緩沖電路的主要作用是什么？試分析 RCD 緩沖電路中各元件的作用。答：全控型器件緩沖電路的主要作用是抑制器件的內(nèi)因過(guò)電壓， du/dt 或過(guò)電流和 di/dt，減小器件的開(kāi)關(guān)損耗。RCD 緩沖電路中，各元件的作用是：開(kāi)通時(shí)， Cs 經(jīng) Rs 放電， Rs 起到限制放電電流的作用；關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流經(jīng) VD s 從 Cs 分流，使 du/dt 減小，抑制過(guò)電壓。9. 試說(shuō)明 IGBT 、GTR、GTO 和電力 MOSFET 各自的優(yōu)缺點(diǎn)。解：對(duì) IGBT 、GTR、GTO 和電力 MOSFET 的優(yōu)缺點(diǎn)的比較如下表：器 件優(yōu) 點(diǎn)缺

13、點(diǎn)IGBT開(kāi)關(guān)速度高，開(kāi)關(guān)損耗開(kāi)關(guān)速度低于電力小，具有耐脈沖電流沖MOSFET,電壓，電流GTRGTO電力MOSFET擊的能力，通態(tài)壓降較 容量不及 GTO 低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小開(kāi)關(guān)速度低，為電流耐壓高，電流大，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)，所需驅(qū)動(dòng)功率特性好，通流能力強(qiáng)，大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，飽和壓降低存在二次擊穿問(wèn)題電流關(guān)斷增益很小，電壓、電流容量大，適 關(guān)斷時(shí)門(mén)極負(fù)脈沖用于大功率場(chǎng)合，具有 電流大，開(kāi)關(guān)速度電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，其通流 低，驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)能力很強(qiáng)動(dòng)電路復(fù)雜，開(kāi)關(guān)頻率低開(kāi)關(guān)速度快，輸入阻抗電流容量小，耐壓高，熱穩(wěn)定性好，所需低，一般只適用于功驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路率不超過(guò) 10kW 的電簡(jiǎn)

14、單，工作頻率高，不力電子裝置存在二次擊穿問(wèn)題第2章 整流電路1. 單相半波可控整流電路對(duì)電感負(fù)載供電， L 20mH，U2100V，求當(dāng) 0 和 60 時(shí)的負(fù)載電流 Id，并畫(huà)出 ud 與 id 波形。解： 0 時(shí)，在電源電壓 u2 的正半周期晶閘管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電感L 儲(chǔ)能，在晶閘管開(kāi)始導(dǎo)通時(shí)刻，負(fù)載電流為零。在電源電壓 u2 的負(fù)半周期，負(fù)載電感 L 釋放能量，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通。因此，在電源電壓 u2 的一個(gè)周期里，以下方程均成立：Ld idd t2U 2 sint考慮到初始條件：當(dāng)t0 時(shí) id0 可解方程得：id2U2(1cost )I d1L(1cost )d( t )22U220L=2

15、U 2=22.51(A)Lud 與 i d 的波形如下圖：u202tu d02tid02t當(dāng) 60°時(shí)，在 u2 正半周期 60 180 期間晶閘管導(dǎo)通使電感 L 儲(chǔ)能，電感 L 儲(chǔ)藏的能量在 u2 負(fù)半周期 180 300 期間釋放，因此在 u2 一個(gè)周期中 60 300 期間以下微分方程成立：d id2U 2 sin tLd t考慮初始條件：當(dāng)t60 時(shí) id0 可解方程得：id2U 2( 1cos t)L2其平均值為I d152U 212U 2=11.25(A)3(cos t )d( t ) =23L 22 L此時(shí) ud 與 id 的波形如下圖：u2+0tud+ti dt2圖

16、2-9 為具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，問(wèn)該變壓器還有直流磁化問(wèn)題嗎？試說(shuō)明：晶閘管承受的最大反向電壓為 2 2U 2 ；當(dāng)負(fù)載是電阻或電感時(shí)，其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時(shí)相同。答：具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，該變壓器沒(méi)有直流磁化的問(wèn)題。因?yàn)閱蜗嗳煽卣麟娐纷儔浩鞫螠y(cè)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(duì)稱，其一個(gè)周期內(nèi)的平均電流為零，故不會(huì)有直流磁化的問(wèn)題。以下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。 以晶閘管 VT 2 為例。當(dāng) VT 1 導(dǎo)通時(shí)，晶閘管 VT 2 通過(guò) VT 1 與 2 個(gè)變壓器二次繞組并聯(lián)，所以 VT

17、2 承受的最大電壓為 2 2U 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(shí)，對(duì)于電阻負(fù)載：（0）期間無(wú)晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為0；（ ）期間，單相全波電路中VT 1 導(dǎo)通，單相全控橋電路中VT 1、VT 4 導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓u2 相等； ( )期間，均無(wú)晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為 0；( 2 )期間，單相全波電路中 VT 2 導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VT 2、VT 3 導(dǎo)通，輸出電壓等于 u2。對(duì)于電感負(fù)載：（ ）期間，單相全波電路中 VT 1 導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VT 1、VT 4 導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓 u2 相等；（ 2 ）期間，單相全波電路中 VT 2

18、導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VT 2、VT 3 導(dǎo)通，輸出波形等于 u2?？梢?jiàn)，兩者的輸出電壓相同，加到同樣的負(fù)載上時(shí)，則輸出電流也相同。3單相橋式全控整流電路， U2100V，負(fù)載中 R2，L 值極大，當(dāng) 30°時(shí)，要求：作出 ud、id、和 i2 的波形；求整流輸出平均電壓 Ud、電流 I d，變壓器二次電流有效值I2；考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解： ud、id、和 i 2 的波形如下圖：u2OtudOti dI dOti2IdOt輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次電流有效值 I2 分別為Ud0.9 U2 cos0.9×100×cos3

19、0°77.97（V）I dUd / R77.97/ 238.99（A）I 2Id 38.99（A）晶閘管承受的最大反向電壓為：2 U2100 2 141.4（V）考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為：UN（ 23）× 141.4283424（V）具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。流過(guò)晶閘管的電流有效值為：I VT Id2 27.57（A）晶閘管的額定電流為：IN （ 1.52）× 27.571.572635（A）具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。4單相橋式半控整流電路，電阻性負(fù)載，畫(huà)出整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形。解：注意到二極管的特點(diǎn)：承受電壓為正即導(dǎo)通。因

20、此，二極管承受的電壓不會(huì)出現(xiàn)正的部分。在電路中器件均不導(dǎo)通的階段，交流電源電壓由晶閘管平衡。整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形如下：u202tuVD20tuVD40t5單相橋式全控整流電路， U2=100V ，負(fù)載中 R=2，L 值極大，反電勢(shì) E=60V，當(dāng) =30 時(shí)，要求： 作出 ud、i d 和 i 2 的波形； 求整流輸出平均電壓Ud、電流 Id，變壓器二次側(cè)電流有效值I2； 考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解： ud、id 和 i 2 的波形如下圖：u2OtudOti dIdOI dti 2IdOt整流輸出平均電壓Ud、電流 I d，變壓器二次側(cè)電流有效值I 2分別為U

21、d0.9 U2 cos0.9×100×cos30 ° 77.97(A)Id (Ud E)/R(77.9760)/29(A)I2I d 9(A)晶閘管承受的最大反向電壓為：2 U2100 2 141.4（V）流過(guò)每個(gè)晶閘管的電流的有效值為：IVT Id 2 6.36（A）故晶閘管的額定電壓為：UN(23)× 141.4283424（V）晶閘管的額定電流為：I N(1.52)×6.361.5768（A）晶閘管額定電壓和電流的具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。6. 晶閘管串聯(lián)的單相半控橋（橋中 VT 1、VT 2 為晶閘管），電路如圖 2-11 所

22、示， U2=100V，電阻電感負(fù)載， R=2，L 值很大，當(dāng)=60 時(shí)求流過(guò)器件電流的有效值，并作出ud、id、iVT 、iD 的波形。解： ud、id、iVT 、i D 的波形如下圖：u2Otu dOti dIdi VT1 OtIdOti VD2IdOt負(fù)載電壓的平均值為：U d12U 2sin td( t ) 0.9U 21 cos( / 3) 67.5（V）32負(fù)載電流的平均值為：I dUdR67.52233.75（A）流過(guò)晶閘管 VT 1、VT 2 的電流有效值為：I VT 1 Id19.49（A）3流過(guò)二極管 VD 3、VD 4 的電流有效值為：I VD 2 Id27.56（A）37

23、. 在三相半波整流電路中，如果 a 相的觸發(fā)脈沖消失，試?yán)L出在電阻性負(fù)載和電感性負(fù)載下整流電壓 ud 的波形。解：假設(shè)0 ，當(dāng)負(fù)載為電阻時(shí)， ud 的波形如下：uduaubucOtuduaubucOt當(dāng)負(fù)載為電感時(shí)， ud 的波形如下：uduaubucOtuduaubucOt8三相半波整流電路， 可以將整流變壓器的二次繞組分為兩段成為曲折接法，每段的電動(dòng)勢(shì)相同，其分段布置及其矢量如圖2-60所示，此時(shí)線圈的繞組增加了一些，銅的用料約增加 10%，問(wèn)變壓器鐵心是否被直流磁化，為什么？ABCCNnBNAabcc2111c1a2b2c2naa12b1b2圖2-60圖 2-60變壓器二次繞組的曲折接法

24、及其矢量圖答：變壓器鐵心不會(huì)被直流磁化。原因如下：變壓器二次繞組在一個(gè)周期內(nèi)：當(dāng) a1c2 對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)， a1 的電流向下流， c2 的電流向上流；當(dāng) c1b2 對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)， c1 的電流向下流， b2 的電流向上流；當(dāng) b1a2 對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)， b1 的電流向下流， a2 的電流向上流；就變壓器的一次繞組而言，每一周期中有兩段時(shí)間（各為 120 ）由電流流過(guò)，流過(guò)的電流大小相等而方向相反，故一周期內(nèi)流過(guò)的電流平均值為零，所以變壓器鐵心不會(huì)被直流磁化。9三相半波整流電路的共陰極接法與共陽(yáng)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?cè)谙辔簧喜疃嗌俣龋看穑喝?/p>

25、半波整流電路的共陰極接法與共陽(yáng)極接法， a、b 兩相之間換相的的自然換相點(diǎn)不是同一點(diǎn)。它們?cè)谙辔簧舷嗖?180°。10有兩組三相半波可控整流電路，一組是共陰極接法，一組是共陽(yáng)極接法， 如果它們的觸發(fā)角都是 ，那末共陰極組的觸發(fā)脈沖與共陽(yáng)極組的觸發(fā)脈沖對(duì)同一相來(lái)說(shuō)，例如都是 a 相，在相位上差多少度？答：相差 180°。11三相半波可控整流電路， U2=100V，帶電阻電感負(fù)載， R=5 ，L 值極大，當(dāng) =60 時(shí)，要求：畫(huà)出 ud、id 和 i VT1 的波形；計(jì)算 Ud、I d、IdT 和 IVT 。解： ud、id 和 i VT1 的波形如下圖：u2=30°

26、uaubucOtuduaubucOtiVT 1Oti dOtUd、I d、IdT 和 IVT 分別如下Ud1.17U2cos 1.17×100×cos60°58.5（V）I dUdR58.5511.7（A）I dVT I d311.733.9（A）I VT Id3 6.755（A）12在三相橋式全控整流電路中，電阻負(fù)載，如果有一個(gè)晶閘管不能導(dǎo)通，此時(shí)的整流電壓 ud 波形如何？如果有一個(gè)晶閘管被擊穿而短路，其他晶閘管受什么影響？答：假設(shè) VT 1 不能導(dǎo)通，整流電壓ud 波形如下：u dOt假設(shè) VT 1 被擊穿而短路，則當(dāng)晶閘管 VT 3 或 VT 5 導(dǎo)通時(shí)，

27、將發(fā)生電源相間短路，使得 VT 3、VT 5 也可能分別被擊穿。13三相橋式全控整流電路， U2=100V，帶電阻電感負(fù)載， R=5 ，L 值極大，當(dāng) =60 時(shí)，要求：畫(huà)出 ud、id 和 i VT1 的波形；計(jì)算 Ud、Id、I dT 和 IVT 。解： ud、id 和 i VT1 的波形如下：= 60°ubucuua2t1tOuab uacubcubaucaucb uab uacudOti dOtiVT1OtUd、I d、IdT 和 IVT 分別如下Ud2.34U2cos 2.34×100×cos60°117（V ）I dUdR117523.4（A

28、）I DVT I d323.437.8（A）IVT Id3 23.43 13.51（A）14單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載， R=1，L=， E=40V， U2=100V ，LB=0.5mH，當(dāng) =60 時(shí)求 Ud、Id 與 的數(shù)值，并畫(huà)出整流電壓 ud 的波形。解：考慮 LB 時(shí)，有：Ud0.9U2cosUdUd2XBI dId（ UdE）R解方程組得：Ud（ R 0.9U2cos2XB E）（ R2XB ） 44.55（V）Ud0.455（V ）I d4.55（A）又cos cos() 2 I d X B U2即得出cos(60) =0.4798換流重疊角 61.33° 60

29、76;=1.33°最后，作出整流電壓 Ud 的波形如下：u2OtudOt15三相半波可控整流電路，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載， U2=100V ，R=1，L=，LB=1mH，求當(dāng) =30 時(shí)、E=50V 時(shí) Ud、I d、 的值并作出 ud 與 iVT1 和 iVT2 的波形。解：考慮 LB 時(shí)，有：Ud1.17U2cosUdUd3XB I d2Id（ UdE）R解方程組得：Ud（ R 1.17U2cos 3XB E）（ 2R3XB ） 94.63（V）Ud6.7（V）Id44.63（A）又cos cos() 2 I d X B 6 U2即得出cos(30) =0.752換流重疊角 41.28

30、° 30°=11.28°ud、i VT1 和 iVT2 的波形如下：u2uaubucOuduaubucOtiVT1IdOtiVT2I dOt16三相橋式不可控整流電路，阻感負(fù)載，R=5 ，L=，U2=220V ，XB =0.3，求 Ud、Id、I VD 、I2 和 的值并作出 ud、iVD 和 i2 的波形。解：三相橋式不可控整流電路相當(dāng)于三相橋式可控整流電路 0°時(shí)的情況。Ud2.34U2cosUdUd3XBI dIdUdR解方程組得：Ud2.34U2cos（ 13XB /R） 486.9（V ）Id97.38（A）又cos cos() 2 I d X

31、 B 6 U2即得出cos=0.892換流重疊角 26.93°二極管電流和變壓器二次測(cè)電流的有效值分別為I VD Id3 97.38332.46（A）I2a23ud、i VD1 和 i2a 的波形如下：u2u aubO t1 uab uacubcubaudOiVD1IdOi 2aIdOId79.51（A ）uctucaucb uab u acttt17三相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載， E=200V， R=1，L=， U2=220V ， =60 ，當(dāng) LB =0 和 LB =1mH 情況下分別求 Ud、I d 的值，后者還應(yīng)求 并分別作出 ud 與 iT 的波形。解：當(dāng) LB0 時(shí)：Ud

32、2.34U2cos2.34×220×cos60°257.4（V）Id（ UdE） R（ 257.4200） 157.4（A）當(dāng) LB 1mH 時(shí)Ud2.34U2cosUdUd3XBI dId（ UdE）R解方程組得：Ud（ 2.34 U2R cos 3XB E）（ R3XB ） 244.15（V）Id44.15（A）Ud13.25（V ）又 cos cos() 2XBI d6 U2cos(60) 0.4485 63.35°60°3.35° ud、IVT1 和 I VT2 的波形如下：u 2u au bu cOtu du abu acu

33、 bcu bau cau cbu ab u acOtiVT1I diOtVT2I dOt18單相橋式全控整流電路， 其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？答：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐罚湔鬏敵鲭妷褐泻?2k（k=1、2、 3 ）次諧波，其中幅值最大的是 2 次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有 2k1（k1、2、3 ）次即奇次諧波，其中主要的有 3 次、 5 次諧波。19三相橋式全控整流電路， 其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？答：三相橋

34、式全控整流電路的整流輸出電壓中含有 6k（k1、2、 3 ）次的諧波，其中幅值最大的是 6 次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有 6k 1(k=1、2、3 )次的諧波，其中主要的是 5、7 次諧波。20試計(jì)算第 3 題中 i 2 的 3、5、7 次諧波分量的有效值I 23、I25 、I 27。解：在第 3 題中已知電路為單相全控橋，其輸出電流平均值為Id38.99（A）于是可得：2 Id2 × （）I2322A2338.99311.7）I252Id 22 ×（A538.9957.02I2722Id722 ×38.9975.01（A ）21試計(jì)算第 13 題中 i2 的

35、5、7 次諧波分量的有效值 I25、I27。解：第 13 題中，電路為三相橋式全控整流電路，且已知I d23.4（A）由此可計(jì)算出 5 次和 7 次諧波分量的有效值為：I256 I d56 ×23.453.65（A）I276 I d76 ×23.472.61（A）22試分別計(jì)算第 3 題和第 13 題電路的輸入功率因數(shù)。解：第 3 題中基波電流的有效值為：I122 I d22 ×38.9935.1（A ）基波因數(shù)為 I1I I 1Id35.138.990.9電路的輸入功率因數(shù)為：cos0.9 cos30° 0.78第 13 題中基波電流的有效值：I16

36、I d6 ×23.3918.243（A ）基波因數(shù)為 I1I I 1 Id0.955電路的輸入功率因數(shù)為： cos 0.955 cos60° 0.4823帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有何主要異同？答：帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有以下異同點(diǎn)：三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)， 而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需要用平衡電抗器；當(dāng)變壓器二次電壓有效值U2 相等時(shí)，雙反星形電路的整流電壓平均值 Ud 是三相橋式電路的 1/2，而整流電流平均值 Id 是三相橋式電路的 2 倍。在兩種電路中，晶閘管的導(dǎo)通

37、及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系是一樣的，整流電壓 ud 和整流電流 id 的波形形狀一樣。24整流電路多重化的主要目的是什么？答：整流電路多重化的目的主要包括兩個(gè)方面，一是可以使裝置總體的功率容量大，二是能夠減少整流裝置所產(chǎn)生的諧波和無(wú)功功率對(duì)電網(wǎng)的干擾。2512 脈波、 24 脈波整流電路的整流輸出電壓和交流輸入電流中各含哪些次數(shù)的諧波？答： 12 脈波電路整流電路的交流輸入電流中含有11 次、 13 次、 23次、25 次等即 12k 1、（k=1，2，3···）次諧波，整流輸出電壓中含有 12、24 等即 12k（k=1，2，3···）次

38、諧波。24 脈波整流電路的交流輸入電流中含有23 次、 25 次、 47 次、49 次等，即 24k 1（k=1， 2，3···）次諧波，整流輸出電壓中含有24、48 等即 24k（ k=1，2，3···）次諧波。26使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：條件有二：直流側(cè)要有電動(dòng)勢(shì)， 其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致， 其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓；要求晶閘管的控制角 >/2，使 Ud 為負(fù)值。27三相全控橋變流器，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載， R=1，L=， U2=220V ，LB=1mH，當(dāng) EM =- 400V， =60

39、時(shí)求 Ud、I d 與 的值，此時(shí)送回電網(wǎng)的有功功率是多少？解：由題意可列出如下3 個(gè)等式：Ud2.34U2cos( )UdUd3XBI dI d（ UdEM）R三式聯(lián)立求解，得Ud2.34U2R cos( )3XB EM (R3XB )290.3（V）Id109.7（A）由下式可計(jì)算換流重疊角：cos cos() 2X Id6 U20.1279Bcos(120) 0.6279128.90 120 8.90送回電網(wǎng)的有功功率為P=| E M I d | I d2 R×2×109.7×1=31.85(W)=400109.7-109.728單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載

40、， R=1，L=，U2=100V ，L=0.5mH，當(dāng) EM =- 99V ， =60 時(shí)求 Ud、Id 和 的值。解：由題意可列出如下3 個(gè)等式：Ud0.9U2cos(- )UdUd2XBI dI d（ UdEM）R三式聯(lián)立求解，得Ud R 0.9U2cos(- )2XBEM （ R2XB） 49.91（V）Id49.09（A）又cos cos() 2 I d X B U2=0.2181即得出cos(120) =- 0.7181換流重疊角 135.9° 120°=15.9°29什么是逆變失??？如何防止逆變失敗？答：逆變運(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會(huì)

41、通過(guò)晶閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內(nèi)阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。防止逆變失敗的方法有： 采用精確可靠的觸發(fā)電路， 使用性能良好的晶閘管，保證交流電源的質(zhì)量，留出充足的換向裕量角 等。30單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當(dāng)負(fù)載分別為電阻負(fù)載或電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍分別是多少？答：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐?，?dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是 0 180 ，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是 090。三相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是 0 120 ，當(dāng)負(fù)載為

42、電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是 090。31三相全控橋，電動(dòng)機(jī)負(fù)載，要求可逆，整流變壓器的接法是D，y-5，采用 NPN 鋸齒波觸發(fā)器，并附有滯后30 的 R-C 濾波器，決定晶閘管的同步電壓和同步變壓器的聯(lián)結(jié)形式。解：整流變壓器接法如下圖所示AaBbCc以 a 相為例， ua 的 120 對(duì)應(yīng)于 =90 ，此時(shí) Ud=0，處于整流和逆變的臨界點(diǎn)。該點(diǎn)與鋸齒波的中點(diǎn)重合，即對(duì)應(yīng)于同步信號(hào)的300 ，所以同步信號(hào)滯后 ua 180°，又因?yàn)?R-C 濾波已使同步信號(hào)滯后 30°，所以同步信號(hào)只要再滯后 150°就可以了。滿足上述關(guān)系的同步電壓相量圖及同步變壓器聯(lián)

43、結(jié)形式如下兩幅圖所示。AsaAcBsbsaCsc-sb-scbsb-sascC-saB-sba-sc各晶閘管的同步電壓選取如下表：晶閘管VT 1VT 2VT 3VT 4VT 5VT 6同步電- usbusa- uscusb- usausc壓第 3 章直流斬波電路1簡(jiǎn)述圖 3-1a 所示的降壓斬波電路工作原理。V 導(dǎo)通一段時(shí)間答：降壓斬波器的原理是：在一個(gè)控制周期中，讓ton，由電源 E 向 L 、R、M 供電，在此期間， uoE。然后使 V 關(guān)斷一段時(shí)間 toff ，此時(shí)電感 L 通過(guò)二極管 VD 向 R 和 M 供電， uo 0。一個(gè)周期內(nèi)的平均電壓UotonE 。輸出電壓小于電源電壓，t

44、ontoff起到降壓的作用。2在圖 3-1a 所示的降壓斬波電路中，已知E=200V，R=10，L 值極大， EM =30V ，T=50s, ton=20s, 計(jì)算輸出電壓平均值 Uo，輸出電流平均值 Io。解：由于 L 值極大，故負(fù)載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為Uo= ton E = 20200 =80(V)T50輸出電流平均值為Io = U o - EM = 8030 =5(A)R103在圖 3-1a 所示的降壓斬波電路中， E=100V， L=1mH，R=0.5 ，EM=10V ，采用脈寬調(diào)制控制方式， T=20s，當(dāng) ton=5s 時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值 Uo，輸出電流平均值 I o

45、，計(jì)算輸出電流的最大和最小值瞬時(shí)值并判斷負(fù)載電流是否連續(xù)。當(dāng) ton=3s 時(shí)，重新進(jìn)行上述計(jì)算。解：由題目已知條件可得：m= EM = 10 =0.1E100= L = 0.001 =0.002R0.5當(dāng) ton=5s 時(shí)，有 = T =0.01= ton =0.0025由于e1= e0.00251 =0.249>m0. 01e1e1所以輸出電流連續(xù)。此時(shí)輸出平均電壓為Uo = ton E =1005 =25(V)T20輸出平均電流為I o = U o - EM= 2510 =30(A)R0.5輸出電流的最大和最小值瞬時(shí)值分別為I max= 1emE =1e 0. 00250.1 10

46、0 =30.19(A)1eR1 e 0 .010.5I min = e1 mE =e0.002510.1 100 =29.81(A)0 .01e1Re10.5當(dāng) ton=3 s 時(shí)，采用同樣的方法可以得出： =0.0015由于e1= e0.0151 =0.149>m0. 01e1e1所以輸出電流仍然連續(xù)。此時(shí)輸出電壓、電流的平均值以及輸出電流最大、最小瞬時(shí)值分別為：Uo= ton E =1003 =15(V)T20Io = U o - EM=1510 =10(A)R0.5I max=1e0.0015100 =10.13(A)0 .010.11e0.50.0015100 =9.873(A)I min =e0.0110.1e10.5當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期量相等，即：化簡(jiǎn)得：式中的 T / t off 路。EI 1ton4 簡(jiǎn)述圖 3-2a 所示升壓斬波電路的基本工作原理。答：假設(shè)電路中電感