电力电子技术王兆安第5版课后习题答案参考.docx

如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知!目录第1章电力电子器件1第2章整流电路4第3章直流斩波电路20第4章交流电力控制电路和交交变频电路26第5章逆变电路31第6章PWM控制技术35第7章软开关技术40第8章组合变流电路42如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！解：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下：5.单相桥式全控整流电路，U2=100V,负载中R=2。，L值极大，反电势E=60V,当=30 时，要求：作出“、id和i2的波形； 求整流输出平均电压Uq电流变压器二次侧电流有效值5 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：“、id和i2的波形如下图：整流输出平均电压Ud、电流变压器二次侧电流有效值I?分别为Ud=0.9 U2 cosa=0.9X 100Xcos30°=77.97(A)ld = (Ud - E)/R=(77.97- 60)/2=9(A)l2=ld =9(A)晶闸管承受的最大反向电压为：如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！«2U2=100/=141.4 (V)流过每个晶闸管的电流的有效值为：W / /=6.36 (A)故晶闸管的额定电压为：Un=(23)X 141.4=283424 (V)晶闸管的额定电流为：In=(1.52)X6.36/1.57=68 (A)晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。6 .晶闸管串联的单相半控桥(桥中VTp VT2为晶闸管)，电路如图2-11 所示，U2=100V,电阻电感负载，R=2Q, L值很大，当=60 时求流过器件 电流的有效值，并作出“、Lt、ip的波形。ivT、ip的波形如下图:负载电压的平均值为：1 一U - V2U sin td( t) d 21 cos /3, 、0.9U -=67.5 (V)223负载电流的平均值为：ld=Ud/R=67.52 / 2=3375 (A)流过晶闸管VTVT2的电流有效值为：电=£19.49 (A)13流过二极管VD3、VD4的电流有效值为：2lVD= ld=27,56 (A) J如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知!7 .在三相半波整流电路中，如果a相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负 载和电感性负载下整流电压ud的波形。解：假设0 ,当负载为电阻时，”的波形如下：当负载为电感时，”的波形如下:8 .三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接 法，每段的电动势相同，其分段布置及其矢量如图2-60所示，此时线圈的绕组 增加了一些，铜的用料约增加10%,问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？图2-60变压器二次绕组SW折接法及其矢量图如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！答：变压器铁心不会被直流磁化。原因如下：变压器二次绕组在一个周期内：当为巳对应的晶闸管导通时，的电流向 下流，q的电流向上流；当qb2对应的晶闸管导通时，q的电流向下流，b2的 电流向上流；当be2对应的晶闸管导通时，b1的电流向下流，a2的电流向上流； 就变压器的一次绕组而言，每一周期中有两段时间（各为120）由电流流过,流过的电流大小相等而方向相反，故一周期内流过的电流平均值为零，所以变 压器铁心不会被直流磁化。9 .三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相的自然换相 点是同一点吗？如果不是，它们在相位上差多少度？答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相之间换相的的自 然换相点不是同一点。它们在相位上相差180o10 .有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接 法，如果它们的触发角都是，那末共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉 冲对同一相来说，例如都是a相，在相位上差多少度？答:相差180°。11 .三相半波可控整流电路，U2=100V,带电阻电感负载，R=5Q, L值极 大，当=60 时，要求：画出/、id和im的波形；计算4、）、Lt和Ivt°解：4、id和ivri的波形如下图：tUq V、饰和It分别如下如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！Ud=1.17U2cos =1.17X100Xcos60° =58.5 (V)ld=Ud/R=58.5/5=117 (A)1衍=1，3=11.7/3=3.9 (A)lVT=ld/ 圆=6.755 (A)12 .在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通, 此时的整流电压5波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受 什么影响？ 答：假设VT,被击穿而短路，则当晶闸管VT3或VT5导通时，将发生电源相间 短路，使得VT3、VT5也可能分别被击穿。13 .三相桥式全控整流电路，U2=100V,带电阻电感负载，R=5Q, L值极 大，当=60 时，要求：画出5、id和im的波形；计算5、19饰和Ivt。解：山、id和ivri的波形如下：Id = up = 11 加= 23.4 (A)»丁=1外=2343=7.8 (A) 3=1/ 3-23.4/ 3qt3.51 (A)14 .单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1。，L=8, e=40V, U2=100V, LB=0.5mH,当=60 时求U- J与 的数值，并画出整流电压”的波形。 解：考虑Lb时一，有： = 21/71ld=(Ud-E)/R解方程组得：Ud=(7iR 0.9U2cosa+2XBE) / (兀R + 2Xg) =44.55 (V)AUd = 0.455 (V)ld = 4.55 (A)又oos 8S(产产Wb/"即得出cos(60 ) =0.4798如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知!换流重叠角=61.33° 60° =1.33°最后，作出整流电压Ud的波形如下:15 .三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U2=100V, R=1Q, L二 %LB=1mH,求当=30 时、E=50V时Ud> ld>的值并作出“与 3 和iVT2 的波形。解：考虑Lb时，有：Ud=1.17U2cosa-AUd5=3%1沈兀(UE)不解方程组得：Ud= (TiRtiycosa+BXsE) / (2 + 3) =94.63 (V)Ud = 6.7 (V)ld = 44.63 (A)又丁OOS -cos( )=2ldXB/即得出cos(30 ) =0.752换流重叠角=41.28° 30° =11.28°5、3和ivT2的波形如下:16.三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5。，L=8, U2=220V, %=0.3 。，求Ud、Id、Ivd、I2和 的值并作出5、ivD和i2的波形。解：三相桥式不可控整流电路相当于三相桥式可控整流电路a=0时的情况。Ud=2.34U2cosaAUdUd=3Xgl。ld=UA解方程组得：Ud=2.34U2cosa / (1+3Xb/7iR) =486.9 (V)Id = 97.38 (A)又COS 一cos( )=2ldXB / 闻2即得出cos =0.892换流重叠角=26.93°二极管电流和变压器二次测电流的有效值分别为 lvD=ia = 97.3B3 = 32.46 (A) 如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知!2a二79.51 (A)Ud、ivD1和i2a的波形如下:U u 乂 U2/17.三相全控桥，反电动势阻感负载，E=200V, R=1。，L=8, U2=220V, =60 ，当Lb=。和LB=1mH情况下分别求Ud、的值，后者还应求并分 别作出“与 1 的波形。解：当Lb=0时：Ud=N.34U2C0Sa=N.34XNNUXC0SbtrZb/.4 IV)=(Ud-E) /R= (257.4-200) / 1=57.4 (A)当Lb=1itiH时一Ud=2.34U2cosaAUd 5=3%1/ Hld=(UE)不解方程组得：5=(2.34tiU2R cosa+aXgE) / (# + 3%) =244.15 (V)1 = 44.15 (A)5 = 13.25 (V)又 cos - cos( ) =2Xq/ 7GU2cos(60) = 0.44857=6335 60 = 3.35。Ud> 3和1Vl2的波形如下:如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知!18 .单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其 中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要 的是哪几次？答：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有2k (k=1> 2、3.)次谐 波，其中幅值最大的是2次谐波。变压器二次侧电流中含有2k+l (k=1、2、 3)次即奇次谐波，其中主要的有3次、5次谐波。19 .三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其 中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要 的是哪几次？答:三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有6k (k=1、2、3)次的 谐波，其中幅值最大的是6次谐波。变压器二次侧电流中含有6k1(k=K 2、3)次的谐波，其中主要的是5、7次谐波。20 .试计算第3题中i2的3、5、7次谐波分量的有效值/、呢、/。解：在第3题中已知电路为单相全控桥，其输出电流平均值为 ld=38.99 (A)于是可得:如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知!第1章电力电子器件1 .使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电 流(脉冲)。或：Uak>0且Ugk>0。2 .维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电 流，即维持电流。要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸 管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的 晶闸管关断。J与电流有效值*、l2> 13°2a)o 42042 042b)c)大值均为Im，试计算各波形的电流平均值瓜、L、图 1-433 .图143中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最图 1-43 晶闸管导电波形解：a)I . 1"一一1 sin2 Jl - 01一 4td( t)=14I sin t)2d( t)D 0.2717 I m0.47671 mb)I .1七一一 n -4c)l2= I* (Isinv 7 mt)2d( t)=31士 0.674114 2m一 d(m_ 1d3"2 nt)二；Imt) =1夕 m0V 13=2l 2d(20 171如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！/=2/曲=2 2 如38.993i=11.7 (A) 125=2/1 的兀=2 2 殍8.9碗=7.02 (A) 127 = 21/771=2 2 38.9771=5.01 (A)21 .试计算第13题中I2的5、7次谐波分量的有效值/、场。 解：第13题中，电路为三相桥式全控整流电路，且已知Id = 23.4 (A)由此可计算出5次和7次谐波分量的有效值为：125=、/61，5兀=广X23.4/5, =3.65 (A)3=电/7n = £X23.4/7兀=2.61 (A)22 .试分别计算第3题和第13题电路的输入功率因数。解：第3题中基波电流的有效值为：11=2网/ 11 =2 0X38.99/ 冗=35.1 (A) 基波因数为=1/ l = L /35.1 / 38.99=0.9 电路的输入功率因数为：= cos =0.9cos30° =0.78第13题中基波电流的有效值：1=、6ld/ 兀=23.39/ 冗=18.243 (A)基波因数为= /l = li/0.955电路的输入功率因数为：=0.955 cos60° =0.4823 .带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比 有何主要异同？答：带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以 下异同点：三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半 波电路并联，且后者需要用平衡电抗器；当变压器二次电压有效值 与相等时，双反星形电路的整流电压平均值 力是三相桥式电路的1/2,而整流电流平均值V是三相桥式电路的2倍。在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知!如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！Ud和整流电流id的波形形状一样。24 .整流电路多重化的主要目的是什么？答：整流电路多重化的目的主要包括两个方面，一是可以使装置总体的功率容 量大，二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。25 . 12脉波、24脉波整流电路的整流输出电压和交流输入电流中各含哪些 次数的谐波？答：12脉波电路整流电路的交流输入电流中含有11次、13次、23次、25次等 即12k 1、(k=1, 2, 3)次谐波，整流输出电压中含有12、24等即12 (k=1, 2, 3)次谐波。24脉波整流电路的交流输入电流中含有23次、25次、47次、49次等，即 24k 1 (k=1, 2, 3)次嬲 整篇俞出电压中含有24、48等即24k (k=1, 2, 3)次谐波。26 .使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？答：条件有二：直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变 流电路直流侧的平均电压；要求晶闸管的控制角。兀/2,使Ud为负值。27 .三相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R=1。，18, u2=220V, LB=1mH,当Em=400V, =60 时求与的值，此时送回电网的有功功 率是多少？解：由题意可列出如下3个等式：Ud=2.34U2cosc 3)-AUd(U-Em).三式联立求解，得Ud=2.347iU2Rcos(n 6)+3%£乂/(兀R + 3Xb)= 290.3 (V)ld= 109.7 (A)由下式可计算换流重叠角：COS -cos( )=%1/，5 = 0.1279cos(120) = 0.6279如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！7=128.90-120 =8.90送回电网的有功功率为P=|E I | 12R =400X 109.7-109.72X 1097X 1=31.85(W) M d d28 .单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1Q, L=8, u2=100V, L=0,5mH, 当Em=99V, =60 时求Ud、和 的值。解：由题意可列出如下3个等式：Ud=0.9U2cos(7i-p)-AUdAUd=2XBl(7i1(Ud-EM)/R三式联立求解，得Ud=兀R0.9U2cos(兀一P)+2XbEm/(7iR + 2Xb)= -49.91 (V)ld = 49.09 (A)又cos cos( )= 72 ldXB/U2=0.2181即得出cos(120) =-0.7181换流重叠角= 135.9° 120° =15.9°29 .什么是逆变失败？如何防止逆变失败？答：逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形 成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变 电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸 管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角B等。30 .单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电 阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0-180 ,当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是090o三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是 0-120 ，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是090o如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！31 .三相全控桥，电动机负载，要求可逆，整流变压器的接法是D, y-5,采用NPN锯齿波触发器，并附有滞后30的R-C滤波器，决定晶闸管的同步电压和同步变压器的联结形式。解：整流变压器接法如下图所示以a相为例，也的120 d对应于a=90，此时UjO,处于整流和逆变的临界点。该点与锯齿波的中点重合，即对应于同步信号的300,所以同步信 号滞后4 180。，又因为R-C滤波已使同步信号滞后30。，所以同步信号只要 再滞后150°就可以了。满足上述关系的同步电压相量图及同步变压器联结形式如下两幅图所示。a各晶闸管的同步电压选取如下表:晶闸管同步电压YL"Usb如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知!第3章直流斩波电路1 .简述图3-1a所示的降压斩波电路工作原理。答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V导通一段时间5，由电源 E向L、R、M供电，在此期间，u0=E。然后使V关断一段时间t。仟，此时电感L通过二极管VD向R和M供电，u0=Oo 一个周期内的平均电压U0=Eo输出电压小于电源电压，起到降压的作用。t ton off2 .在图3-1a所示的降压斩波电路中，已知E=200V, R=10Q, L值极大, Em=30V, T=50ps t020g计算输出电压平均值U。，输出电流平均值I。 解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为一 t 20 200 八U = -on.E =80(V)° T 50输出电流平均值为U -E 80 3010=5(A)3 .在图3-1a所示的降压斩波电路中，E=100V, L=1mH, R=0.5Q, EM=10V, 采用脉宽调制控制方式，T=20pis,当产5四时，计算输出电压平均值U。， 输出电流平均值I。，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否 连续。当t03|is时，重新进行上述计算。解：由题目已知条件可得：E 10 m=u-=0.1E 100L 0.001人 t= =0.002R 0.5当t0n=5|lS时，有p= L=0.01=二=0.0025由于如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知!e 10)0025 11301 1=0.249>m所以输出电流连续。此时输出平均电压为Uo二二 E二1°。225 (V)T 20输出平均电流为 =U -E_ 25 1QR 0.5输出电流的最大和最小值瞬时值分别为0(A)1maxI min二1 e 0.00251 e O oi60.00251eo.oi 10.1122=30. 19(A)0.5吧二29. 81(A)0.5当 ton=3|ns 时,采用同样的方法可以得出:ap=0.0015由于e 1 eoois 1 =0. 149>me 1 eooi 1所以输出电流仍然连续。此时输出电压、电流的平均值以及输出电流最大、最小瞬时值分别为:Zmax=I min二II = QnT100 3/ 、E=15 (V)_U -EQMo R1 e 0.00151 e Ooie0.00151eo.oi 12022=10 (A)0.10.10.5I 122=10. 13(A) 0.5122=9. 873 (A)0.54 .简述图3-2a所示升压斩波电路的基本工作原理。答：假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通态时，电源E 向电感L充电，充电电流基本恒定为序 同时电容C上的电压向负载R供电， 因C值很大，基本保持输出电压为恒值U0o设V处于通态的时间为t,此阶 段电感L上积蓄的能量为El t o当V处于断态时E和L共同向电容C1 on如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！充电并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为t。仟，则在此期间电感L释 放的能量为U E I t O当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的 01 off能量与释放的能量相等，即：El t U E I t1 on o 1 off 化简得：一t J T LUOQ offE -E0 ttoff off 式中的T/t 1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。 off5 .在图3-2a所示的升压斩波电路中，已知E=50V, L值和C值极大，R=20Q,采用脉宽调制控制方式，当丁=40那，t=25pis时，计算输出电压平均值 onU ,输出电流平均值I。罐：输出电压平均值疗：T 40U =一 E =50=133. 3 (V)。t 口 40 25off输出电流平均值为：U 133,3/ I = 一©-=6. 667 (A)。R 206 .试分别简述升降压斩波电路和Cuk斩波电路的基本原理，并比较其异 同点。答：升降压斩波电路的基本原理：当可控开关V处于通态时，电源E经V向 电感L供电使其贮存能量，此时电流为方向如图3-4中所示。同时，电容 C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。此后，使V关断，电感L中贮存的 能量向负载释放，电流为i2,方向如图3-4所示。可见，负载电压极性为上负 下正，与电源电压极性相反。稳态时，一个周期T内电感L两端电压对时间的积分为零，即Tu dt 00 L当V处于通态期间，ul = E；而当V处于断态期间，uL = - u0o于是：E t U t on o off 所以输出电压为：U L-E -L_E E 。t T t 1 offon改变导通比，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0v如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！<1/2时为降压，当1/2< <1时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。Cuk斩波电路的基本原理：当V处于通态时，ETV回路和Rr_2C V回路分别流过电流。当V处于断态时，ELcVD回路和R-L2VD回 路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路如 图3-5b所示，相当于开关S在A、B两点之间交替切换。假设电容C很大使电容电压忆的脉动足够小时。当开关S合到B点时，B 点电压uB=0, A点电压uA= - uc；相反，当S合到A点时，uB= uA=0o因 此，B点电压电的平均值为U Lu （4为电容电压上的平均值），又因B t C电感L,的电压平均值为零，所以E U屋U 。另一方面，A点的电压平均1B T C值为UL-U，且1_2的电压平均值为零，按图3-5b中输出电压U。的极性，A T C /0有U Lu o于是可得出输出电压U。与电源电压E的关系：o t c0t tU on E QQ E E0 t T t 1offon两个电路实现的功能是一致的，均可方便的实现升降压斩波。与升降压斩 波电路相比，Cuk斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。7. IMUSpeic斩波电路和Zeta斩波电路的原理图，并推导其输入输出关 系。SepicJia）波电路on厂u =ELlu = u解：Sepic电路的原理图如下：在V导通t期间，在V关断t期间L2 C1offu u uClLl如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知!U = UL2 o当电路工作于稳态时，电感L、L的电压平均值均为零，则下面的式子成12E t + (E u u ) t =0on o Cl offu t u t =0,» r r .八1I . /r .Cl OH O off由以上两式即可得出Zeta电路的原理图如下：U =Lr-E ° toffu = ELlu = EL2在V导通t期间,on在V关断t期间offu uCl ouLl uL2uClUo当电路工作于稳态时，电感L、L的电压平均值均为零，则下面的式子成 12由以上两式即可得出E t + u t =0on Cl off(E u u ) t u t =0o Cl on o offU = L-E0 toff8.分析图3-7a所示的电流可逆斩波电路，并结合图3-7b的波形，绘制出 各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。解：电流可逆斩波电路中，和VD1构成降压斩波电路，由电源向直流电动机 供电，电动机为电动运行，工作于第1象限；V2和VD2构成升压斩波电路，把 直流电动机的动能转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于 第2象限。图3-7b中，各阶段器件导通情况及电流路径等如下：V导通，电源向负载供电：如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！4 .上题中如果不考虑安全裕量，问100A的晶闸管能送出的平均电流1打L、 也各为多少？这时，相应的电流最大值口1、Im2、心3各为多少？ld1 0.27171 m1 89.48ld2 0.5434 I m2 126.56Id3Tlm3=78.54解：额定电流Iav)=10°A的晶闸管，允许的电流有效值I =157A,由上题计算 结果知a)b)c)_!_ 329.35, 0.47671 232.90,Im3=2l=314,0.67415 . GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通 晶闸管不能？答：GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，由P1MP2和NF2N2构成两个晶体管Vr V2分别具有共基极电流增益和，由普通晶闸管的分析可得，+ =1121212是器件临界导通的条件。+ >1,两个等效晶体管过饱和而导通；+ <12121,不能维持饱和导通而关断。GTO之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为GTO与普通晶闸 管在设计和工艺方面有以下几点不同：1)GTO在设计时之较大，这样晶体管丫2控制灵敏，易于GTO关断；2)GTO导通时的+ 更接近于1,普通晶闸管+1.15,而GTO则1212为+1.05, GTO的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关1 2断提供了有利条件；3)多元集成结构使每个GTO元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为 缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可6.如何防止电力MOSFET因静电感应应起的损坏？答：电力MOSFET的栅极绝缘层很薄弱，容易被击穿而损坏。MOSFET的输 入电容是低泄漏电容，当栅极开路时极易受静电干扰而充上超过20的击穿电 压，所以为防止MOSFET因静电感应而引起的损坏，应注意以下几点：一般在不用时将其三个电极短接；装配时人体、工作台、电烙铁必须接地，测试时所有仪器外壳必须接地；电路中，栅、源极间常并联齐纳二极管以防止电压过高如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知!V关断,V导通,2V关断，VD导通，向电源回馈能量 229 .对于图3-8所示的桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于反转电动状 态，试分析此时电路的工作情况，并绘制相应的电流流通路径图，同时标明电 流流向。解：需使电动机工作于反转电动状态时，由V3和VD3构成的降压斩波电路工 作，此时需要丫2保持导通，与V3和VD3构成的降压斩波电路相配合。当V3导通时，电源向M供电，使其反转电动，电流路径如下图：当V3关断时，负载通过VD3续流，电流路径如下图:10 .多相多重斩波电路有何优点？答：多相多重斩波电路因在电源与负载间接入了多个结构相同的基本斩波电路， 使得输入电源电流和输出负载电流的脉动次数增加、脉动幅度减小，对输入和 输出电流滤波更容易，滤波电感减小。止匕外，多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波单元之间互为备用，总 体可靠性提高。L (、/2biSin t)2d tV 0I u Uomax R RP U Imax omax omaxIJ2如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知!第4章 交流电力控制电路和 交交变频电路1 . 一调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看作电阻负载，在a =0时输出功率为最大值，试求功率为最大输出功率的80%, 50%时的开通角a0 解：a=0时的输出电压最大，为Uomax此时负载电流最大，为因此最大输出功率为输出功率为最大输出功率的80%时，有：P 0.8P 必数 omaxR此时， u <6bu1 又由。1U U 1- o 1V 2解得a=60.54°同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有：u /oSuO1又由u u /sin 2 Z。修2a=90°2 .一单相交流调压器，电源为工频220V,阻感串联作为负载，其中如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！R=0.5Q, L=2mHo试求：开通角a的变化范围；负载电流的最大有效值;最大输出功率及此时电源侧的功率因数；当圻 X时，晶闸管电流有效值，2晶闸管导通角和电源侧功率因数。解：负载阻抗角为：L、z 250 2 10 3 xq)=arctan ( )=arctan () =0.89864=51.49°R0,5开通角a的变化范围为：(p a<7i即0.89864 a<7i当a=(p时，输出电压最大，负载电流也为最大，此时输出功率最大，为220押2 ( L)22R =37.532(KW)功率因数为P omax U I1 o37532220 273.980.6227实际上，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦，即cos 0.6227a二1时，先计算晶闸管的导通角，由式(4-7)得sin(-+9-0.89864)=sin( - 0.89864)e tan解上式可得晶闸管导通角为：0=2.375=136.1°也可由图4-3估计出的值。此时，晶闸管电流有效值为UVT 7TLz 丫sin cos(2220 I sin 2.375 cos= -j=X J2.375 v2 0.803 V(电源侧功率因数为cos0.89864 2.375)cos0.89864=123.2(A)|2RQU I1 O如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知!其中:Ivt=1 74.2(A)于是可得出4。螭|2R U I 1 03 .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？答：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。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。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。止匕外，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。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。4 .什么是TCR,什么是TSC?它们的基本原理是什么？各有何特点？ 答：TCR是晶闸管控制电抗器。TSC是晶闸管投切电容器。二者的基本原理如下：TCR是利用电抗器来吸收电网中的无功功率（或提供感性的无功功率）， 通过对晶闸管开通角 角的控制，可以连续调节流过电抗器的电流，从而调节 TCR从电网中吸收的无功功率的大小。TSC则是利用晶闸管来控制用于补偿无功功率的电容器的投入和切除来向 电网提供无功功率（提供容性的无功功率）。二者的特点是：TCR只能提供感性的无功功率，但无功功率的大小是连续的。实际应用中如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！往往配以固定电容器（FC）,就可以在从容性到感性的范围内连续调节无功功 率。如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！TSC提供容性的无功功率，符合大多数无功功率补偿的需要。其提供的无 功功率不能连续调节，但在实用