電力電子技術課后習題答案

1章流（脈沖）?；颍簎AK>0uGK>0。維持晶閘管導通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷？流，即維持電流。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ImId1、Id2、Id3I1、I2、0 4

204

5

2 2 圖1- 晶閘管導電波解

=1

sintd(t)=Im(21)0.2717

π

2π(Isint)2dm42

3 3I

=1

sintd(t)=Im(21)0.5434I2

π4π

π1(I1(Isint)2dm424 4

1

3 3112 d20m

2Imd(t) 1I3

2上題中如果不考慮安全裕量,100AId1Id2、Id3Im1、Im2、Im3各為多少Im1Im2

Id10.2717Im1 Id20.5434Im2Im3=2I= Id3=14GTOPNPNGTO能夠自關斷，而普通答：GTOPNPNP1N1P2N1P2N21GTOGTO與普通晶閘GTO在設計時2V2GTO為1+21.05，GTO的飽和程度不深，接近于臨界飽和，這樣為門極控制關GTO元陰極面積很小，門極和陰極間的距離大為MOSFETMOSFET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，當柵極開路時極易受靜電干擾而充上超過20的擊穿電壓，MOSFET因靜電感應而引起的損壞，應注意以下幾點：②裝配時工作臺電烙鐵必須接地測試時所有儀器外殼必須接地③電路中，柵、源極間常并聯(lián)二極管以防止電壓過、GTR、GTOMOSFET動型器件，的驅動多采用的混合集成驅動器。GTO驅動電路的特點是：GTO要求其驅動電路提供的驅動電流的前沿應RCD緩沖電路中各di/dt，減小器件的開關損耗。RCD緩沖電路中，各元件的作用是：開通時，CsRs放電，Rs起到限制 具有耐脈沖電流沖擊的能MOSFET,電壓，電流容GTO開關速度低，為電流驅 具有耐脈沖電流沖擊的能MOSFET,電壓，電流容GTO開關速度低，為電流驅動電路復雜，存在二次電流關斷增益很小，關斷時門極負脈沖電流 般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置2章＝060IdudidLdidd

考慮到初始條件：當t＝0id＝0idI

L(1 2

udid000感L儲藏的能量在u2負半周期180~300期間釋放，因此在u2一個周期中Ldidd

考慮初始條件：當t＝60id＝0

id

(1

Id 3 2

cost)d(t)= 22

udid++0

VT2

2U2相同時，對于（0~α）0（α~πVT1VT1、VT4導通，輸出電壓均與電源電VT2VT2、VT3導通，輸出電壓等于u2。（α（π＋αα）VT2VT2、VT3出波形等于u2單相橋式全控整流電路，U2＝100VR＝2Ω，L值極大，當＝30°ud、idi2解：①ud、idi2的波形如下圖：OOOOUdIdI2Ud＝0.9U2Id＝UdI2＝Id22 2222

000ud、idi2UdId解：①ud、idi2的波形如下圖：OOOiIdId2OUdIdI2Ud＝0.9U2IdI2＝Id22 222IVT＝Id∕2

示，U2=100V，電阻電感負載，R=2Ω，L值很大，當=60時求流過器件電流ud、id、iVT、iD的波形。解：ud、id、iVT、iDOOiVT1OIdOU1

2Usintd(t)

1cos(/2 23VT1、VT2的電流有效值為：13 13VD3、VD423 23在三相半波整流電路中，如果a相的觸發(fā)脈沖，試繪出在電阻性ud解：假設0，當負載為電阻時，udu ud u ud 當負載為電感時，udu ud u ud 2-6010% NCNnn Ann圖2-60 a1c2對應的晶閘管導通時，a1，c2的電流向上流；當c1b2對應的晶閘管導通時，c1的電流向，b2就變壓器的一次繞組而言，每一周期中有兩段時間（各為120）由電流流過，三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，ab兩相的自然換相180°。a相，在相位上差多少度？180ud、idiVT1解：①ud、idiVT1 u ud 1 O②Ud、Id、IdTIVT3 3OVT1OVT1VT3VT5導通時，將發(fā)生電源相間VT3、VT5也可能分別被擊穿。ud、idiVT1= OⅠⅡⅢ= OⅠⅡⅢⅣ duacubaucaucbuabⅥO1O②Ud、Id、IdTIVT3333

LB=0.5mH，當=60Ud、Id與ud的波形。LB時，有：Ud＝（πR

cos－cos()

2IdXB2換

＝61.33°OOOudiVT1iVT2的波形。LBUd＝（πR換

cos－cos()＝2IdXB 6cos(30)6＝41.28°ud、iVT1iVT2 O Ω，Ud、Id、IVD、I2和ud、iVDi2換

6cos－cos()＝2IdXB 6cos23 23ud、iVD1i2a O Ⅰd d

i i udiT的波形。LB＝1mH

Ud＝（2.34πU2R6又∵cos－cos() 6ud、IVT1IVT2 Ⅰd d

ⅥⅤⅥⅤ 3次、5次諧波。66k1(k=1、2、3……)5、7次諧波。3i23、5、7I23、I25、I27。3題中已知電路為單相全控橋，其輸出電流平均值為22222213i25、7I25、I27。13題中，電路為三相橋式全控整流電路，且已知665766

666631322322

＝cos＝0.9661366

cos＝0.955U21/2Id2udid的波形形狀一樣。（k=1232，3）2423次、25次、47次、492，3）②要求晶閘管的控制角α>π/2UdR=1ΩLU2=220VLB=1mH此時送回電網(wǎng)的有功功率是多少？3個等式：

Ud＝[2.34πU2R6由下式可計算換 角6cos－cos()

cos(120) dP=|EMId|IR=400×109.7-109.7d3Ud＝[πR0.9U2cos(π-22

cos－cos()

IdXB換

cos(120)=-＝135.9°0~1800~900~1200~90三相全控橋，電動機負載，要求可逆，整流變壓器的接法是D，y-5，NPN30R-C濾波器，決定晶閘管的同步電 ua180R-C30°，所以同步信號只要再滯后 AA bBa

---3章3-1aL通過二極管VD向R和M供電，uo＝0。一個周期內(nèi)的平均電壓ton

E3-1aE=200V，R=10Ω，L值極大，EM=30V，T=50μs,ton=20μsUoIo。L值極大，故負載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為Uo=tonE=20200

Io=Uo-EM=8030 在圖3-1a所示的降壓斬波電路中E=100V，L=1mHR=0.5ΩEM=10Vm=EM=10 τ=L=0.001

ρ==ton

ee1

e0.0025e0.01

Uo=tonE=1005

Io=Uo-EM=2510 1

1

Imax=1

mR=1

e

e0.0025

Imin=e1mR=

e0.01

e

e0.0151

e1=e0.011Uo=tonE=1003 Io=Uo-EM=1510R1Imax=1e0.0015

e0.01

0.1

3-2aCUoVton，此階段LEI1tonVELCRVtoffL釋放的能量為UoEI1toffTL

EI1tonUoEoUtono

ET式中的Ttoff1在圖3-2a所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和C值極大，R=20ΩT=40μs，ton=25μs時，計算輸出電壓平均值UoIo。

=

E= oI=Uo=133.3o Cuk斬波電路的基本原理，并比較其異i23-4所示?？梢姡撦d電壓極性為上負下TLuL ud 0V處于通態(tài)期間，uL=EV處于斷態(tài)期間，uL=uoEtonUo

Uo

E T

E改變導通比，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當0<<1/21/2<<1CukV處于通態(tài)時，E—L1—VR—L2—C—3-5bSA、B兩點之間交替切換。CuCSB點時，BuB=0，AuAuCSA點時，uBuC，uA=0此，B點電壓uB的平均值為 toff

（UCuC的平均值 L1EU

toff

值為

ton

L23-5bUo有Uton

UoE

Uo

E T

E波電路相比，Cuk斬波電路有一個明顯的優(yōu)點，其輸入電源電流和輸出負載電SpeicZeta解：Sepic uEVuC2Vtoff期間

SepicuL2=uC1uL2=uo立Eton+(EuouC1)toffuC1tonuooo

U=tonZeta

VVuEVtoff期間

uL1=uL2=EuL1＝uC1uL2=立Eton+uC1toff=0(EuouC1)tonuotoff=0

U=tonoo2象限。3-7bV1EEL MV1關斷，VD1EEL MEEL MV2關斷，VD2EEL M對于圖3-8所示的橋式可逆斬波電路，若需使電動機工作于反轉電動V3VD3構成的降壓斬波電路工V2V3VD3構成的降壓斬波電路相配合。uEouEo2LRV+4M2-1EM 4V3VD3uouoE2LRV+M21-EM4第4 交流電力控制電路1(2U11(2U1sint)2

R

RU

Uomax

R80%

Uo

((0.8UUo

1sin2sin250%Uosinsin2Uo

2

2502R

開通角α即

φ0.89864R2R22

R

R

o

PoU1

④α時，先計算晶閘管的導通角，由式（4-7）22

2

0.89864)e4-3估計出

IVT

sincos(2=

×2.375sin2.375cos(0.898642.375)22

Io

2IIU1I2IVT I2R174.22 U1I 數(shù)與斷開數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負載所消耗的平均功率交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制（如調(diào)光臺燈和舞臺燈光控制）及異步電這樣的電路體積小、成本低、易于設計制造。TCRTSC？它們的基本原理是什么？各有何特點？答：TCR是晶閘管控制電抗器。TSC是晶閘管投切電容器。TCR是利用電抗器來吸收電網(wǎng)中的無功功率（或提供感性的無功功率，TCR從電網(wǎng)中吸收的無功功率的大小。TSC則是利用晶閘管來控制用于補償無功功率的電容器的投入和切除來向TCR只能提供感性的無功功率，但無功功率的大小是連續(xù)的。實際應用中（FCTSC20Hz左右。36只晶閘管；主要用途：5001000千瓦以下的大功率、低轉速的交流調(diào)速電路，電路輸出端必須。為此，交流電動機三個繞組必須拆開，共引出六根線因為梯形波的主要諧波成分是三次諧波電壓中三次諧波相互抵消15%左右。1，也可控因為矩陣式變頻電路有十分良好的電氣性能，使輸出電壓和輸入電流均為16個開關器件，卻省去直流側5章4種：換流和強迫換流3種方式。5UUV5。U

U

UUN1m

2222dUUV1m

U

UUV1m

2輸出線電壓中五次諧波uUV52

23Udsin5t2525VT2、VT3tuo過零前并留有足夠的裕量，才能使換流順利完IdVT1VT3上，C13VD1、U相tq，就能保證可靠關斷。uC13UC13反向充電。如忽略負載5-16c所示。隨著VT2、VT35-16d第6章控制技試說明控制的基本原理答：控制就是對脈沖的寬度進行調(diào)制的技術。即通過對一系列脈沖的寬，等就得到波形各脈沖的幅值相等而寬度是按正弦規(guī)律變化的。根據(jù)面積等效原理波形和正弦半波是等效的。對于正弦波的負半周，可以用同樣的方法得到波形?？梢姡玫降牟ㄐ魏推谕玫?，解：將各脈沖的寬度用i（i=1,2,34,5）

05Umsin0

=cost5 5Um 52= =cost5

25

5cost3= =

535U

4=

=24Um5= =1=0.0955(rad)=0.3040(ms)單極性和雙極性調(diào)制有什么區(qū)別？三相橋式型逆變電路中輸出相電（輸出端相對于直流電源中點的電壓和線電壓S波形各有幾波形在半個周期中也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱為單極性控制方式。三角波載波始終是有正有負為雙極性的，所得的波形在半個周期有正、有負，則稱之為雙極性控制方式。Ud、0Ud。10個開關時刻（0和時刻）可以控制，可以消去的諧波有幾種？1/4周期以/2為軸線51441/4周期的脈沖也不對稱。N較大，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)較多，正1/4周期脈沖不對稱產(chǎn)生的不利影響都較小，波形接近正弦波。，而當信號波頻率增高時，載波比N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少沖不對稱的影響就變大，有時信號波的微小變化還會產(chǎn)生脈沖的跳動這就使得輸出波和正弦波的差異變大對于三相型逆變電路來說，，N等于常數(shù)，并在變頻時使載波和信號波保持同步的方式稱為同步在同步調(diào)制方式中，信號波頻率變化時載波比N不變，信號個周期內(nèi)fcfc過低時由fc會過高，使開關器什么是S波形的規(guī)則化采樣法？和自然采樣法比規(guī)則采樣法有什么答：規(guī)則采樣法是一種在采用微機實現(xiàn)時實用的波形生成方法。規(guī)則波兩個正峰值之間為一個采樣周期。使每個脈沖的中點和三角周答：單相S波形中所含的諧波頻率為：nc式中，n=1,3,5,…時，k=0,2,4,…；n=2,4,6,…時，k=1,3,5,在上述諧波中，幅值最高影響最大的是角頻率為c的諧波分量。三相S波形中所含的諧波頻率為：nc式中，n=1,3,5,…時，k=3(2m-n=2,4,6,k6m6m

mm如何提高逆變電路的直流電壓利用率對于三相逆變電路，還可以采用線電壓控制方式，即在相電壓調(diào)什么是電流型變流電路？采用滯環(huán)比較方式的電流型變答電流型變流電路就是對變流電路采用電流控制也就是，采用滯環(huán)比較方式的電流型變流器的特點④與計算法和調(diào)相比相同開關頻率時輸出電流中高次諧波含量較多什么是整流電路？它和相控整流電路的工作原理和性能有何不同？答：整流電路就是采用控制的整流電路，通過對整流1。整流電路采用S控制技術，為斬控方式。其基本工作方式為整1。止無功功率發(fā)生器。或使電流比電壓超前或滯后任一角度。在整流電路中，什么是間接