浙大遠程電力電子技術答案離線

1、浙江大學遠程教育學院電力電子技術課程作業(yè)姓名：學 號：年級：學習中心：第1章 1把一個晶閘管與燈泡串聯(lián)，加上交流電壓，如圖1-37所示 圖 1-37問：（1）開關S閉合前燈泡亮不亮？（2）開關S閉合后燈泡亮不亮？（3）開關S閉合一段時間后再打開，斷開開關后燈泡亮不亮？原因是什么？解：（1）開關S閉合前，燈泡不亮。 （2）開關S閉合后，燈泡亮。 （3）燈泡不亮，因為晶閘管已關斷。2在夏天工作正常的晶閘管裝置到冬天變得不可靠，可能是什么現(xiàn)象和原因？冬天工作正常到夏天變得不可靠又可能是什么現(xiàn)象和原因？解： 在夏天，晶閘管觸發(fā)電路調(diào)試好后正常工作，但到冬天隨著溫度變化，UGT和IGT的數(shù)值增大。所以原

2、來調(diào)整好的觸發(fā)電路數(shù)值已不夠，則晶閘管裝置變得不可靠。在冬天，晶閘管觸發(fā)電路調(diào)試好后正常工作，到了夏天隨著溫度變化，UGT和IGT數(shù)值變低了，收外界干擾，出現(xiàn)誤導通，所以變得不可靠。3型號為KP100-3，維持電流IH4mA的晶閘管，使用在如圖1-38電路中是否合理？為什么？（分析時不考慮電壓、電流裕量）(a) (b) (c)圖 1-38 習題5圖解： （a）， 無法導通，不合理。（b） 能正常工作（c） 不能正常工作4什么是IGBT的擎住現(xiàn)象？使用中如何避免？解：（1）IGBT的擎住效應有靜態(tài)擎住和動態(tài)擎住靜態(tài)擎住：IC上升，Rbr壓降使NPN通，經(jīng)正反饋，寄生等效晶閘管通，IGBT柵極失去

3、控制作用。動態(tài)擎?。宏P斷時產(chǎn)生，J2結反壓很快建立， 大，此電流可在Rbr上產(chǎn)生NPN管導通的正向偏壓從而產(chǎn)生擎住現(xiàn)象。（2）使用時應注意使IC<ICM ，避免靜態(tài)擎住 RG上升，使關斷速度下降，減小重加 避免動態(tài)擎住第2章 1出圖2-57中各保護元件及VDF、d的名稱及作用。（LJ為過流繼電器）圖2-57 三相橋式整流電路的保護解：1、交流進線電抗器 限流、限du/dt和di/dt2、壓敏電阻 過壓保護3、交流側阻容保護 過壓保護4、橋臂電感 限du/dt（由元件換流引起）di/dt5、快熔 過流保護6、過壓保護電容 限制關斷過電壓對元件的損害7、抑振電阻 防止LC振蕩，限制電容放電電

4、流8、直流側壓敏電阻 直流側過壓保護9、過流繼電器 過流時，繼電器開路，保護主電路10、VDF續(xù)流二級管 為負載電路提供通路，過壓保護、提高Ud11、Ld平波電抗器 防止直流電流波動（斷流）2GTR、IGBT等過流保護中，為何要采用檢測集射極電壓作為保護基準？解： 以測量集射極電壓U-ce作為過流保護原則，在相同的相對測量誤差下（U-ce/U-cegIc/Icg），GTR工作點僅移至A2點，仍處于準飽和狀態(tài)，元件關斷時功耗只略有增加，可保證器件安全。因此采用測量U-ce變化來檢測工作狀態(tài)、實現(xiàn)過流保護是安全、可靠的。3GTR、P-MOSFET、IGBT吸收電路的基本結構如何？其減少被保護器件開

5、關損耗的機理如何？解：GTR的關斷過程 GTR的關斷吸收電路原理曲線 關斷原理電路上圖為斷開時，減小元件的損耗就是在電流變小的過程中電壓推遲升高，加裝一個電容，避免大電流高電壓同時產(chǎn)生。避免損耗出現(xiàn)。GTR的開通過程 GTR的開通吸收電路原理曲線 開通原理電路上圖為開通時，減小元器件的損耗就是在電壓變小的過程中推遲電流的升高，加裝一個電感，避免大電流高電壓同時產(chǎn)生。第3章 1、某電阻負載要求（024）V直流電壓，最大負載電流Id30A，采用單相半波可控整流電路。如交流采用220V直接供電與用變壓器降至60V供電是否都滿足要求？試比較兩種方案的晶閘管導通角、額定電壓、額定電流、整流電路功率因數(shù)以

6、及對電源要求的容量。解： 1、 220V供電 2、 60V供電Ud=0.45U2(1+cosa)/2A=121°(38.9°),=180°-a=59°(141.1°)IT(AV)=(1.52)I2/1.57=80.35107.13A(49.164.4A)UTm=220=311V(84.84V)UR=(23)UTm=622.3933.4V(167.7254.6V)2、單相橋式可控整流電路，帶電阻大電感負載，Rd4，變壓器次級電壓有效值U2220V。試計算當控制角60°時，直流電壓、電流平均值。如果負載兩端并接一續(xù)流二極管，其直流電壓、電

7、流平均值又是多少？并求此時流過晶閘管和續(xù)流二極管的電流平均值、有效值，畫出兩種情況下的輸出電壓、電流波形。解：（1）無續(xù)流二極管Ud=0.9U2cosa=0.9×220×cos60°=99VId= Ud /Rd=99/4=24.75A(2) 有續(xù)流二極管Id= Ud /Rd =37.125A 3、三相半波可控整流電路，大電感負載，U2220V，Rd10，求45°時直流平均電壓Ud，晶閘管電流平均值及有效值，并畫出輸出直流電壓ud及晶閘管電流iT波形。解：Ud=1.17U2cosa =1.17×220×cos45°=182V

8、Id=Ud/Rd=182/10=182.AIdT=Id/3=18.2/3=6.1A4、上題如負載兩端并接續(xù)流二極管，此時直流平均電壓Ud及直流平均電流Id多少？晶閘管及續(xù)流二極管的電流平均值及有效值各多少？并畫出輸出直流電壓ud，晶閘管及續(xù)流二極管電流波形。解：A A 5、三相橋式全控整流電路對電阻電感反電勢負載供電。E200V，Rd1，Ld數(shù)值很大，U2220V，30°，當(1) LB0；（2）LB1mH時，分別求Ud、Id和換流重疊角。解：（1）Ud=2.34U2cosa=2.34×220×cos60°=257.5V Id=(Ud-E)/Rd=57.

9、5A = 0 (2) Ud= Ud- Ud = 257.5-mXBId/2 Id Ud=E+IdRd 即 Ud-E=IdRd 得Id=44.23A Ud=244.23V COS(60°+ =63.36°-60°=3.36°6、三相半波可控整流電路帶電阻性負載，a相晶閘管VT1觸發(fā)脈沖丟失，試畫出15°及60°時的直流電壓ud波形，并畫出60°時b相VT2管兩端的電壓uT2波形。解： 7、圖3-39中的兩個電路，一個工作在整流電動機狀態(tài)，另一個工作在逆變發(fā)電機狀態(tài)。試求(1) 畫出Ud，E，id的方向；(2) 說明與Ud的大小

10、關系；(3) 當與的最小值均為30°，控制角的移相范圍。 圖3-39解： 控制角的移相范圍： 30°150°8、三相半波逆變電路，U2100V，E30V，Rd1，Ld足夠大，保證電流連續(xù)。試求90°時Id？如若60°時，Id？為什么？解：(1) (2) 故不滿足逆變條件 第4章 1直流直流（DCDC）變換有哪幾種控制方式？它們又是如何具體實現(xiàn)的？解：斬波器有兩種基本控制方式：時間比控制和瞬時值控制。時間比控制又包括脈寬控制、頻率控制、綜合控制。時間比控制：通過改變斬波器的通、斷時間而連續(xù)控制輸出電壓的大小瞬時值控制：在恒值（恒壓或恒流）控制或波

11、形控制中，常采用瞬時值控制的斬波方式。2簡述Boost-Buck變換電路與Cúk變換電路的異同點。解：Boost -Buck變換電路的特點是：（1）輸出電壓U0可以小于（降壓）、也可以大于（升壓）輸入電壓E；（2）輸出電壓與輸入電壓反極性。Cúk變換器也是一種升降壓變換器，輸出電壓可以比輸入電壓低、也可以比輸入電壓高，而且輸出與輸入電壓具有反極性關系。Cùk變換器與Boost -Buck變換器的變換功能相同，但也有差異：1）Cùk變換器輸入電源電流和輸出負載電流均連續(xù)，脈動小，有利于濾波。2）Cùk變換器借助電容傳輸能量，Boost -Buck

12、變換器借電感傳輸能量，故Cùk變換器的電容器C1中脈動電流大，要求電容量大。3）Cùk變換器VT導通時要流過電感L1和L2的電流，故功率開關的峰值電流大。第5章 1闡述和區(qū)分：1）有源逆變和無源逆變；2）逆變與變頻；3）交直交變頻和交交變頻。解：1）將直流電逆變成電網(wǎng)頻率的恒頻交流并輸送給電網(wǎng)的稱有源逆變； 將直流電逆變成頻率可變的交流電并直接供給用電負載，稱為無源逆變；2）將直流電變換成交流電，即DC-AC變換稱為逆變，是將交流電變換成直流電（AC-DC變換）的逆過程。只有無源逆變能實現(xiàn)變頻，但無源逆變不等于變頻。變頻是指將一種頻率的交流電變換成另一種頻率的交流電的過程，

13、3）將一種頻率的交流經(jīng)整流變換成直流，再經(jīng)無源逆變變換成可變頻率交流的交直交變換，將一種頻率的交流直接變換成另一種可變頻率交流的交交變換。2晶閘管無源逆變器有幾種換流方式？負載諧振換流式逆變器和強迫換流式逆變器中的電容器C的作用有何異、同？常用的晶閘管換流方法有：（1）負載諧振式換流 利用負載回路中形成的震蕩特性，使電流自動過零，只要負載電流超前于電壓時間大于tq，即能實現(xiàn)換流，分串，并聯(lián)。（2）強迫換流附加換流環(huán)節(jié)，任何時刻都能換流。 3PWM調(diào)制有哪些方法？它們各自的出發(fā)點是什么？（1）采樣法采樣法分自然采樣法和規(guī)則采樣法。規(guī)則采樣法還可分為對稱規(guī)則采樣法和不對稱規(guī)則采樣法。以一個正弦波為

14、基準波（稱為調(diào)制波），用一列等幅的三角波（稱為載波）與基準正弦波相交，由它們的交點確定逆變器的開關模式。（2）指定諧波消去法指定諧波消去法是將逆變電路與負載作為一個整體進行分析，從消去對系統(tǒng)有害的某些指定次數(shù)諧波出發(fā)來確定SPWM波形的開關時刻，使逆變器輸出電壓接近正弦。4什么是單極性、雙極性PWM？什么是同步調(diào)制、異步調(diào)制、混合同步調(diào)制？各有什么優(yōu)、缺點？單極性調(diào)制：半周期內(nèi)調(diào)制波與載波均只有單一的極性，輸出單一的極性SPWM波形雙極性調(diào)制：任何半周期內(nèi)調(diào)制波、載波及輸出SPWM波均有正、負極性的電壓交替出現(xiàn)。同步調(diào)制：載波頻率隨調(diào)制波頻率成比例變化，在任何輸出頻率下保持每半周期內(nèi)的輸出脈沖

15、數(shù)不變異步調(diào)制：在任何時候均保持載波頻率不變，此時半周期內(nèi)的輸出脈沖數(shù)在不同輸出頻率下均不同混合同步調(diào)制：考慮到低頻時異步調(diào)制有利、高頻時同步調(diào)制較好，所以實用中采取了分段同步調(diào)制的折衷方案，即：將整個輸出頻率范圍分為幾個頻率段，除在低頻段采用異步調(diào)制外，其他各段均設置一適當載波比，即載波頻率與調(diào)制波頻率之比，實施同步調(diào)制。這樣在某一確定頻率段內(nèi)，隨著輸出頻率增大載波頻率增加，但始終保持確定的半周期輸出脈沖數(shù)目不變。隨著運行頻率的提高，減小載波比，以保持功率器件的開關頻率在一個合理的范圍。當輸出頻率達到額定值后，將脈寬調(diào)制方式改為方波輸出，以充分利用直流電源電壓。第6章 1交流調(diào)壓電路用于變壓器類負載時，對觸發(fā)脈沖有何要求？如果正、負半周波形不對稱時會導致什么后果？ 解： （1） 要求寬脈沖 （2）正、負半周波形不對稱時會導致出現(xiàn)大電流，損壞變壓器類負載。2交交變頻電路最高輸出頻率與輸入頻率之間有何約束關系？限制輸出頻率提高的因素是什么？