電力電子技術(shù)(王云亮-第二版)第2章答案

./第2章可控整流器與有源逆變器習(xí)題解答2-1具有續(xù)流二極管的單相半波可控整流電路,電感性負載,電阻為5Ω,電感為0.2H,電源電壓為220V,直流平均電流為10A,試計算晶閘管和續(xù)流二極管的電流有效值,并指出其電壓定額.解：由直流輸出電壓平均值的關(guān)系式：已知直流平均電流為10A,故得：可以求得控制角α為：則α=90°.所以,晶閘管的電流有效值求得,續(xù)流二極管的電流有效值為：晶閘管承受的最大正、反向電壓均為電源電壓的峰值,考慮2~3倍安全裕量,晶閘管的額定電壓為續(xù)流二極管承受的最大反向電壓為電源電壓的峰值,考慮2~3倍安全裕量,續(xù)流二極管的額定電壓為2-2具有變壓器中心抽頭的單相雙半波可控整流電路如圖2-44所示,問該變壓器是否存在直流磁化問題.試說明晶閘管承受的最大反向電壓是多少？當(dāng)負載是電阻或者電感時,其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時是否相同.解：因為單相雙半波可控整流電路變壓器二次測繞組中,正負半周內(nèi)上下繞組內(nèi)電流的方向相反,波形對稱,其一個周期內(nèi)的平均電流為零,故不會有直流磁化的問題.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：〔1以晶閘管為例.當(dāng)導(dǎo)通時,晶閘管通過與2個變壓器二次繞組并聯(lián),所以承受的最大電壓為.〔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,對于電阻負載：〔期間無晶閘管導(dǎo)通,輸出電壓為0；〔期間,單相全波電路中VT1導(dǎo)通,單相全控橋電路中、導(dǎo)通,輸出電壓均與電源電壓相等；<>期間,均無晶閘管導(dǎo)通,輸出電壓為0；<>期間,單相全波電路中導(dǎo)通,單相全控橋電路中、導(dǎo)通,輸出電壓等于.對于電感負載：〔期間,單相全波電路中VT1導(dǎo)通,單相全控橋電路中、導(dǎo)通,輸出電壓均與電源電壓相等；〔期間,單相全波電路中導(dǎo)通,單相全控橋電路中、導(dǎo)通,輸出波形等于.可見,兩者的輸出電壓相同,加到同樣的負載上時,則輸出電流也相同.2-3單相橋式全控整流電路,電阻性負載,,,,試計算輸出電壓和輸出電流；晶閘管額定電壓和額定電流.解：〔1輸出電壓平均值為：輸出電流為：晶閘管承受的最大反向電壓為電源電壓的峰值,考慮2~3倍的安全裕量,晶閘管的額定電壓為晶閘管流過的電流為負載電流的一半,考慮1.5~2倍的安全裕量,晶閘管的額定電流為：2-4單相橋式全控整流電路,,負載中,L值極大,反電勢E=60V,當(dāng)α=30°時,求：〔1畫出和的波形；〔2整流輸出平均電壓、電流及變壓器二次側(cè)電流有效值；〔3考慮安全裕量,確定晶閘管的額定電壓和額定電流.解：<1>和的波形如下圖：〔2輸出平均電壓,電流,變壓器二次電流有效值分別為〔3晶閘管承受的最大反向電壓為：考慮2~3倍的安全裕量,晶閘管的額定電壓為：流過晶閘管的電流有效值為：考慮1.5~2倍的安全裕量,晶閘管的額定電流為： 2-5單相橋式全控整流電路接電阻性負載,要求輸出電壓0~100V連續(xù)可調(diào),30V以上要求負載電流達到20A.采用由220V變壓器降壓供電,最小控制角.試求： 〔1交流側(cè)電流有效值； 〔2選擇晶閘管電壓、電流定額.解：〔1交流側(cè)輸出電壓有效值為：==30°,此時輸出電壓最大,代入上式得到：得,=119V=30~100V變化時,20A,由于在30V時,導(dǎo)通角小,因此此時的電流有效值最大,此時R=1.5,觸發(fā)角為交流側(cè)電流有效值為：〔2晶閘管承受的最大正反向電壓的最大值為,考慮2~3倍的安全裕量,晶閘管電壓定額為：晶閘管電流是輸出電流的二分之一,考慮1.5~2倍的安全裕量,則晶閘管的額定電流為：2-6在單相橋式全控整流電路中,若有一晶閘管因為過流燒毀斷路,畫出此時輸出電壓波形.如果有一晶閘管因為過流燒成短路,結(jié)果又會怎樣？解：假設(shè)因為過流燒毀斷路,則整流電壓ud波形與單相半波整流電路的波形一樣,相位差180度.假設(shè)因過流而短路,則當(dāng)晶閘管導(dǎo)通時,將發(fā)生電源相間短路,使得也可能因為過流而燒毀.如果因為過流燒毀斷路,則整流電壓ud波形如上圖所示,相位差180度；如果因為過流燒毀而短路,則會引起變壓器和電源過流.2-7單相橋式全控整流電路中給電阻性負載供電和給反電勢負載蓄電池供電,在流過負載電流平均值相同的情況下,哪一種負載的晶閘管額定電流應(yīng)選得大一些？為什么？答：反電勢負載蓄電池時晶閘管額定電流應(yīng)該大一些.因為在反電動勢負載時,晶閘管導(dǎo)通角變小,波形系數(shù)變大,負載電流平均值相同的情況下,有效值電流變大,故要求晶閘管的額定電流比較大.2-8三相半波整流電路中,如果U相電壓消失,試畫出在電阻性負載與電感性負載下的整流電壓波形解假設(shè)α=0,當(dāng)負載為電阻時,的波形如下：當(dāng)負載為電感時,的波形如下：2-9三相半波可控整流電路,電阻性負載.已知,當(dāng)α=90°時,試計算并畫出波形.解：由輸出電壓平均值的關(guān)系式可求得： 輸出電流平均值為：2-10三相半波整流電路,已知,大電感負載,當(dāng)α=45°時,試計算并畫出波形.如果在負載端并接續(xù)流二極管,試計算流過晶閘管的電流平均值、有效值和續(xù)流二極管的電流平均值、有效值.解：由輸出電壓平均值的關(guān)系式可求得： 輸出電流平均值為： 并接續(xù)流二極管時,輸出電壓平均值為:輸出電流平均值為：晶閘管的電流平均值為：有效值為： 續(xù)流二極管的電流平均值為： 續(xù)流二極管電流有效值為：2.11三相半波整流電路,電感性負載,調(diào)節(jié)達到維持為恒值250A,已知供電電壓經(jīng)常在1~1.15范圍內(nèi)變化,求：的變化范圍;解：由題可知：三相半波整流電路,U2cosα=435.5為定值,cosα∈〔0,1所以α=0°時,值為435.5,取為440V,則的變化范圍為440~506V,=440V時,得到α=8.2°當(dāng)電壓波動到1.15=506V時,得到α=30.6°2.12三相半波整流電路,反電勢電感性負載,,,,,求：〔1輸出電壓和輸出電流,晶閘管的額定電壓和額定電流,并畫出的波形；〔2當(dāng)時,輸出電壓和輸出電流,并畫出的波形.解：〔1V晶閘管的額定電壓：晶閘管的電流有效值：晶閘管的額定電流：〔2考慮時,有：三式聯(lián)立求解得到：即得出：換流重疊角2.13三相半波共陰極接法與共陽極接法,u,v兩相的自然換相點是同一點嗎？如果不是,他們在相位上相差多少度？答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法,兩相之間換相的自然換相點不在同一點上.相位相差180°.2.14三相全控橋整流電路,當(dāng)一只晶閘管短路時,電路會發(fā)生什么情況？答：假設(shè)VT1短路,則當(dāng)晶閘管VT3或VT5導(dǎo)通時,將發(fā)生電源相間短路,使得VT3、VT5也可能過流燒毀.2.15三相全控橋,反電勢電感性負載,,,,求：〔1輸出電壓和輸出電流,晶閘管的額定電壓和額定電流,并畫出的波形；〔2當(dāng)時,輸出電壓和輸出電流,并畫出的波形.解：〔1〔2當(dāng)時,可得：解方程組可得又因為：2.16在三相橋式全控整流電路中,已知,,電感足夠大,當(dāng)時,試計算及流過晶閘管的電流平均值和有效值,并畫出的波形.解：182V==910AA2.17試畫出三相橋式逆變電路中當(dāng)β=π∕4時晶閘管兩端電壓波形.2.18變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：變流器有源逆變的條件是：〔1>負載有直流電動勢,其極性必須和晶閘管導(dǎo)通方向一致,其值應(yīng)該大于變流器直流側(cè)的平均電壓,<2>晶閘管的控制角,即為負.2.19三相全控橋逆變電路,反電動勢電感性負載,=220V,R=1Ω,L=∞,=﹣400V,β=60°.求：〔1輸出電壓和輸出電流,晶閘管的額定電壓和額定電流,并畫出、和的波形；〔2當(dāng)=1mH時輸出電壓和輸出電流,并畫出、和的波形解:由于此三相全控橋電路中,L=,所以所以,晶閘管的額定電流為：額定電壓為<2>由題意可列出如下三個等式：