电力电子技术第2章答案资格考试教师资格考试通信电子电子设计.pdf
电力电子技术（王云亮 第二版）第2 章答案（总20页）-本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可-S=0.451/2 1+cosa cosa=lUa 0.45S 一 2x50 0.45x220 一1心0 第2章可控整流器与有源逆变器习题解答 2-1具有续流二极管的单相半波可控整流电路，电感性负载，电阻 为5Q,电感为，电源电压小为220V,直流平均电流为10A,试计算 晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出其电压定额。解：由直流输出电压平均值的关系式：已知直流平均电流“为10A,故得：Ud=IdR=10 x5=504 可以求得控制角Q为：则 Q=90 o 所以，晶闸管的电流有效值求得，AT=丄 f d（曲）=匚勻d=、匚-%=-Id=5A 兀 2龙 271 2 续流二极管的电流有效值为：皿=；壬&664 晶闸管承受的最大正、反向电压均为电源电压的峰值 如=屈2,考虑23倍安全裕量，晶闸管的额定电压为 加=（23加=（23）311=622 933 V 器习题解答具有续流二极管的单相半波可控整流电路电感性负载电阻为电感为电源电压小为直流平均电流为试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值并指出其电压定额解由直流输出电压平均值的关系式已知直流平均电流为故得可以的最大正反向电压均为电源电压的峰值如屈考虑倍安全裕量晶闸管的额定电压为加加续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值考虑倍安全裕量续流二极管的额定电压为爪具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同解因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中正负半周内上下绕组内电流的方向相反波形对称其一个周期内的平均电流为零故不会有直流磁化的问题分析晶闸管承受最大反向电压及续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值U、Zu_ 考虑23倍安全裕量，续流二极管的额定电压为(/爪=(23/Z“=(23)x311=622-933V 2-2具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图2-44所 示，问该变压器是否存在直流磁化问题。试说明晶闸管承受的最大 反向电压是多少？当负载是电阻或者电感时，其输出电压和电流的 波形与单相全控桥时是否相同。解：因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周 内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电 流为零，故不会有直流磁化的问题。分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况：(1)以晶闸管“2为例。当皿导通时，晶闸管17通过呵与2个变 压器二次绕组并联，所以V為承受的最大电压为2屁2。(2)当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角。相同 时，对于电阻负载：(0小 期间无晶闸管导通，输出电压为0；(龙)期间，单相 全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中口、刃；导通，输出电压均 与电源电压血相等；（兀”兀）期间，均无晶闸管导通，输出电压为 器习题解答具有续流二极管的单相半波可控整流电路电感性负载电阻为电感为电源电压小为直流平均电流为试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值并指出其电压定额解由直流输出电压平均值的关系式已知直流平均电流为故得可以的最大正反向电压均为电源电压的峰值如屈考虑倍安全裕量晶闸管的额定电压为加加续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值考虑倍安全裕量续流二极管的额定电压为爪具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同解因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中正负半周内上下绕组内电流的方向相反波形对称其一个周期内的平均电流为零故不会有直流磁化的问题分析晶闸管承受最大反向电压及0；（兀+a2兀器习题解答具有续流二极管的单相半波可控整流电路电感性负载电阻为电感为电源电压小为直流平均电流为试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值并指出其电压定额解由直流输出电压平均值的关系式已知直流平均电流为故得可以的最大正反向电压均为电源电压的峰值如屈考虑倍安全裕量晶闸管的额定电压为加加续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值考虑倍安全裕量续流二极管的额定电压为爪具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同解因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中正负半周内上下绕组内电流的方向相反波形对称其一个周期内的平均电流为零故不会有直流磁化的问题分析晶闸管承受最大反向电压及Ud 184.7 2=92.35力)期间，单相全波电路中V7；导通，单相全控桥电路中刃；、必导通，输出电压等于-R2 o 对于电感负载：(&”+a)期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中 V7；、V7；导通.输出电压均与电源电压处相等；(/r+a2;r+a)期 间，单相全波电路中“2导通，单相全控桥电路中八刃；导通，输 出波形等于-处。可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输岀电流也 相同。2 3单相桥式全控整流电路，电阻性负载，Ui=220V.RL=d a=30。，试计算(1)输出电压“和输出电流/d；(2)晶闸管额定电压和额定电流。解:(1)输出电压平均值为：A nrr 1+COSQ A n“C 1+COS30 Ud=0.9(/2-=0.9 x 220 x-=184.7V 2 2 输出电流为：(2)晶闸管承受的最大反向电压为电源电压的峰值屁2,考虑 23倍的安全裕量，晶闸管的额定电压为 UIN=(2 3X/.W=622 933 V器习题解答具有续流二极管的单相半波可控整流电路电感性负载电阻为电感为电源电压小为直流平均电流为试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值并指出其电压定额解由直流输出电压平均值的关系式已知直流平均电流为故得可以的最大正反向电压均为电源电压的峰值如屈考虑倍安全裕量晶闸管的额定电压为加加续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值考虑倍安全裕量续流二极管的额定电压为爪具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同解因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中正负半周内上下绕组内电流的方向相反波形对称其一个周期内的平均电流为零故不会有直流磁化的问题分析晶闸管承受最大反向电压及cot【T U2/sin 2a 一下 兀_ a 2/r=76 A 晶闸管流过的电流为负载电流的一半,考虑2倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为：(AV)=(152)=7396A 2 4单相桥式全控整流电路，5=100负载中RL=2C,L值极大,反电势E=60V,当a=30。时，求：(1)画出附力和血的波形；(2)整流输出平均电压乩、电流“及变压器二次侧电流有效值/2；(3)考虑安全裕量确定晶闸管的额定电压和额定电流。解:(1)圖血,和力的波形如下图:(2)输出平均电压电流变压器二次电流有效值/2分别为a 器习题解答具有续流二极管的单相半波可控整流电路电感性负载电阻为电感为电源电压小为直流平均电流为试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值并指出其电压定额解由直流输出电压平均值的关系式已知直流平均电流为故得可以的最大正反向电压均为电源电压的峰值如屈考虑倍安全裕量晶闸管的额定电压为加加续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值考虑倍安全裕量续流二极管的额定电压为爪具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同解因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中正负半周内上下绕组内电流的方向相反波形对称其一个周期内的平均电流为零故不会有直流磁化的问题分析晶闸管承受最大反向电压及Id=5-E R 77.97-60 2=8.99A IT=6.34(A)Ud=0.9U 2 cos a=0.9 x 100 xcos30 =77.97(V)/2=/rf=8.99(A)(3)晶闸管承受的最大反向电压为：总 2=100 运=141.4(4)考虑23倍的安全裕量，晶闸管的额定电压为：t/w=(2 3)x 141.4=283 424(9)流过晶闸管的电流有效值为:考虑2倍的安全裕量晶闸管的额定电流为/“)=(1.5 2)x 6.34/1.57=6.06 8.08(A)2 5单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压0100V连 续可调，30V以上要求负载电流达到20A。采用由220V变压器降压 供电,最小控制角a min=30。.试求:(1)交流侧电流有效值；(2)选择晶闸管电压、电流定额。解：(1)交流侧输岀电压有效值为：Ud=丄屁2 Sin认)=0.9/上弓工=30,此时输出电压最大，代入上式得到：器习题解答具有续流二极管的单相半波可控整流电路电感性负载电阻为电感为电源电压小为直流平均电流为试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值并指出其电压定额解由直流输出电压平均值的关系式已知直流平均电流为故得可以的最大正反向电压均为电源电压的峰值如屈考虑倍安全裕量晶闸管的额定电压为加加续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值考虑倍安全裕量续流二极管的额定电压为爪具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同解因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中正负半周内上下绕组内电流的方向相反波形对称其一个周期内的平均电流为零故不会有直流磁化的问题分析晶闸管承受最大反向电压及U t=0.9/1+5=1+COS30=00 J 2 2 2 2 得，t/2=119V 匕=30100V变化时,/J=20A!由于在30V时，导通角小，因 此此时的电流有效值最大，此时心。，触发角为 5=0.9S 1+COSQ/3 器习题解答具有续流二极管的单相半波可控整流电路电感性负载电阻为电感为电源电压小为直流平均电流为试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值并指出其电压定额解由直流输出电压平均值的关系式已知直流平均电流为故得可以的最大正反向电压均为电源电压的峰值如屈考虑倍安全裕量晶闸管的额定电压为加加续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值考虑倍安全裕量续流二极管的额定电压为爪具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同解因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中正负半周内上下绕组内电流的方向相反波形对称其一个周期内的平均电流为零故不会有直流磁化的问题分析晶闸管承受最大反向电压及晶闸管的额定电流:=-x(1.5 2)=28.39-37.75A(2)考虑 5 时,有:Ud=1.17t/2 cos(z-At/rf 咛泌 2兀 1 _ 匕-6 三式联立求解得到：Ud=94.63V Id=44.63A 2X I cos a 一 cos(a+/)=辰2 即得出：cos(30+/)=0.752 换流重叠角 7=11.28。器习题解答具有续流二极管的单相半波可控整流电路电感性负载电阻为电感为电源电压小为直流平均电流为试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值并指出其电压定额解由直流输出电压平均值的关系式已知直流平均电流为故得可以的最大正反向电压均为电源电压的峰值如屈考虑倍安全裕量晶闸管的额定电压为加加续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值考虑倍安全裕量续流二极管的额定电压为爪具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同解因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中正负半周内上下绕组内电流的方向相反波形对称其一个周期内的平均电流为零故不会有直流磁化的问题分析晶闸管承受最大反向电压及三相半波共阴极接法与共阳极接法，U,v两相的自然换相点是同一 点吗如果不是，他们在相位上相差多少度 答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，两相之间换相 的自然换相点不在同一点上。相位相差180。三相全控桥整流电路，当一只晶闸管短路时，电路会发生什么情 况？答：假设短路，则当晶闸管VTs或VT5导通时将发生电源相间 短路，使得VT3、VG也可能过流烧毁。三相全控桥，反电势电感性负载，E=2OOV.=220V R=g 厶=oo，a=60。求：(1)输出电压匕和输出电流/d,晶闸管的额定电压和额定电 流,并画出叫屛的波形;(2)当-=mH时输出电压和输出电流，并画出“皿的;的波 形。解：(1)Ud=2.34t72cosa=2.34 x 220 xcos60 =257.4(V)(2)当 LB=mH 时，可得：Ud=2.34t/2cosa-A(/rf 器习题解答具有续流二极管的单相半波可控整流电路电感性负载电阻为电感为电源电压小为直流平均电流为试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值并指出其电压定额解由直流输出电压平均值的关系式已知直流平均电流为故得可以的最大正反向电压均为电源电压的峰值如屈考虑倍安全裕量晶闸管的额定电压为加加续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值考虑倍安全裕量续流二极管的额定电压为爪具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同解因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中正负半周内上下绕组内电流的方向相反波形对称其一个周期内的平均电流为零故不会有直流磁化的问题分析晶闸管承受最大反向电压及解方程组可得 Ud=244.15(V)打=44.15(A)又因为：cos(60。+刃=0.4485 7=3.35。器习题解答具有续流二极管的单相半波可控整流电路电感性负载电阻为电感为电源电压小为直流平均电流为试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值并指出其电压定额解由直流输出电压平均值的关系式已知直流平均电流为故得可以的最大正反向电压均为电源电压的峰值如屈考虑倍安全裕量晶闸管的额定电压为加加续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值考虑倍安全裕量续流二极管的额定电压为爪具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同解因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中正负半周内上下绕组内电流的方向相反波形对称其一个周期内的平均电流为零故不会有直流磁化的问题分析晶闸管承受最大反向电压及【T=73=527.14 在三相桥式全控整流电路中，已知4=110&=0.20 电感足够 大，当a=45时，试计算匕人及流过晶闸管的电流平均值b和有效 值片,并画出wn,irf,ud,iTl的波形。解：.Ud=2.34(72cosa=2.34x 110 xcos45 =182 V%=910A 4=212=303.3 A 试画出三相桥式逆变电路中当p=TT/4时晶闸管VT4两端电压波形。器习题解答具有续流二极管的单相半波可控整流电路电感性负载电阻为电感为电源电压小为直流平均电流为试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值并指出其电压定额解由直流输出电压平均值的关系式已知直流平均电流为故得可以的最大正反向电压均为电源电压的峰值如屈考虑倍安全裕量晶闸管的额定电压为加加续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值考虑倍安全裕量续流二极管的额定电压为爪具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同解因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中正负半周内上下绕组内电流的方向相反波形对称其一个周期内的平均电流为零故不会有直流磁化的问题分析晶闸管承受最大反向电压及变流器工作于有源逆变状态的条件是什么?答:变流器有源逆变的条件是：(1)负载有直流电动势，其极性必 须和晶闸管导通方向一致，其值应该大于变流器直流侧的平均电 压，(2)晶闸管的控制角严 即 S 为负。三相全控桥逆变电路.反电动势电感性负载，S=220V,R=1Q,L=oo,EM=-400V,p=60o 求：(1)输出电压匕和输出电流仃，晶闸管的额定电压和额定电 流,并画出叫、5 和的波形；(2)当Lfl=lmH时输出电压和输出电流,并画出叫、和匚的波形 解：由于此三相全控桥电路中，L=xt 所以=-2MU2 COS=-2.34 x 220 x cos 60 =-257.4(V)“勞257：(r00)“426 所以，晶闸管的额定电流为：IT(AV=(1.5 2)=78.66 105(A)1.57 x J3 额定电压为(23)X2=1078 1617 V(2)由题意可列出如下三个等式：Ud=2.34t/2 cos(/r 0)器习题解答具有续流二极管的单相半波可控整流电路电感性负载电阻为电感为电源电压小为直流平均电流为试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值并指出其电压定额解由直流输出电压平均值的关系式已知直流平均电流为故得可以的最大正反向电压均为电源电压的峰值如屈考虑倍安全裕量晶闸管的额定电压为加加续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值考虑倍安全裕量续流二极管的额定电压为爪具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同解因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中正负半周内上下绕组内电流的方向相反波形对称其一个周期内的平均电流为零故不会有直流磁化的问题分析晶闸管承受最大反向电压及三式联立求解得到:器习题解答具有续流二极管的单相半波可控整流电路电感性负载电阻为电感为电源电压小为直流平均电流为试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值并指出其电压定额解由直流输出电压平均值的关系式已知直流平均电流为故得可以的最大正反向电压均为电源电压的峰值如屈考虑倍安全裕量晶闸管的额定电压为加加续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值考虑倍安全裕量续流二极管的额定电压为爪具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同解因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中正负半周内上下绕组内电流的方向相反波形对称其一个周期内的平均电流为零故不会有直流磁化的问题分析晶闸管承受最大反向电压及匕=290.3V Id=109.7A 由下列公式计算换流重叠角:2X I cos a 一 cos(&+/)=J 川=o.l 279 a cos(l 20 +/)=-0.6279 7=8.90。三相半波整流电路带直流电动机负载，S=220V,求当口=15。，30。，45,60,75。，90。时,电动机的理想空载电势。答:三相半波整流电路带直流电动机负载时，当应60。时，电动机的理想空载电势为V2t/2=311V；当比60。时，电动机的理想空载电势为+；将上述角度分别代入即可得理想空载电势。器习题解答具有续流二极管的单相半波可控整流电路电感性负载电阻为电感为电源电压小为直流平均电流为试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值并指出其电压定额解由直流输出电压平均值的关系式已知直流平均电流为故得可以的最大正反向电压均为电源电压的峰值如屈考虑倍安全裕量晶闸管的额定电压为加加续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值考虑倍安全裕量续流二极管的额定电压为爪具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同解因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中正负半周内上下绕组内电流的方向相反波形对称其一个周期内的平均电流为零故不会有直流磁化的问题分析晶闸管承受最大反向电压及
