2022年最全电力电子技术西安交大练习题及答案 .pdf

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1、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 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 46 页2 Im31242pm 1 p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： uAK0 且 uGK0。2. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才

2、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。3. 图 1-43 中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im，试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3 与电流有效值I1、I2、I3。0 2 04 45 2 0 24 2a) b) c)图 1-43 晶闸管导电波形解： a) Id1=1 p I mpI m sinwtd (wt ) =( 2 1 ) 0.271

3、7 I2 42 2 I1=1 p 2p( Im sin wt) d (wt) = I m 3 10.4767 Im2p 41 p2 4 2pI m 2b) Id2 =pI m sinwtd (wt ) =4 ( 1 ) 0.5434 Im2I2 =1 p 2p( Im sin wt) d (wt ) =0.6741Ip 41 p 1c) Id3= 2 I m d (wt ) = Im2 0 4 2 1I3 = 2 I m d (wt) = Im2p 0 2 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Id1、Id2、Id3 各为精选学习资料 - - - - - - -

4、 - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 46 页多少？这时，相应的电流最大值Im1、Im2、 Im3 各为多少 ? 解：额定电流I T(AV) =100A 的晶闸管，允许的电流有效值I =157A，由上题计算结果知Ia) Im1b) Im20.4767 I0.6741 329.35，Id1 0.2717 Im1 89.48232.90, Id2 0.5434 Im2 126.56 1c) Im3=2 I = 314, Id3=4Im3=78.55. 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

5、PNPN 结构，由P1N1P2 和 N1P2N2 构成两个晶体管V1、V2,分别具有共基极电流增益a1 和a2 ，由普通晶闸管的分析可得，a1 + a2 =1 是器件临界导通的条件。a1 + a2 1，两个等效晶体管过饱和而导通；a1+ a2 1，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a2 较大，这样晶体管V2 控制灵敏，易于GTO 关断；2) GTO 导通时的a1 + a2 更接近于1，普通晶闸管a1 + a21.15，而GTO 则为a1 + a2条件；1.05，GTO 的饱和程度

6、不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利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能。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

7、以防止电压过高 漏、源极间也要采取缓冲电路等措施吸收过电压。7. IGBT 、GTR、 GTO 和电力 MOSFET 的驱动电路各有什么特点？答： IGBT 驱动电路的特点是：驱动电路具有较小的输出电阻，IGBT 是电压驱动型器件，IGBT 的驱动多采用专用的混合集成驱动器。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 46 页GTR 驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减小开通损耗，关断时，驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。GTO 驱

8、动电路的特点是：GTO 要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和陡度要求更高， 其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。电力MOSFET 驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。8. 全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析RCD 缓冲电路中各元件的作用。答：全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压，du/dt 或过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。RCD 缓冲电路中，各元件的作用是：开通时，Cs 经 Rs 放电， Rs 起到限制放电电流

9、的作用；关断时，负载电流经VDs 从 Cs 分流，使du/dt 减小，抑制过电压。9. 试说明 IGBT 、GTR、 GTO 和电力 MOSFET 各自的优缺点。解：对 IGBT 、GTR、 GTO 和电力 MOSFET 的优缺点的比较如下表：器件优点缺点IGBT开关速度高， 开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高， 为电压驱动，驱动功率小开关速度低于电力MOSFET, 电压，电流容量不及GTOGTR耐压高，电流大， 开关特性好， 通流能力强，饱和压降低开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题GTO电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电

10、导调制效应，其通流能力很强电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低电力MOSFET开关速度快， 输入阻抗高， 热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高， 不存在二次击穿问题电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW 的电力电子装置精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 46 页第 2 章整流电路1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L 20mH，U2100V，求当 0 和 60 时的负载电流Id，并画出 ud 与 id 波形。解： 0 时，在电源电压u2

11、的正半周期晶闸管导通时，负载电感L 储能，在晶闸管开始导通时刻， 负载电流为零。 在电源电压u2 的负半周期， 负载电感L 释放能量，晶闸管继续导通。因此，在电源电压u2 的一个周期里，以下方程均成立：L d idd t2U 2sin wt考虑到初始条件：当wt0 时 id 0 可解方程得：id1 2pI2U 2 (1wL2U 2 (1coswt) coswt)d(wt)d2p 0= wL2U 2 wL=22.51(A) ud 与 id 的波形如下图：u20 2 wtud0 2 wtid0 2 wt当60 时，在 u2 正半周期 60 180 期间晶闸管导通使电感L 储能，电感L 储藏的能量在

12、 u2 负半周期180 300 期间释放， 因此在 u2 一个周期中60 300 期间以下微分方程成立：L d idd t2U 2sin wt考虑初始条件：当wt60 时 id0 可解方程得：i 2U 2 ( 1coswt)d wL 2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 46 页1 其平均值为5pI d p 32U 2 ( 1coswt)d(wt) =2U 2 =11.25(A)2p 3wL 22wL此时 ud 与 id 的波形如下图：u2+ +0 a wt ud+ +wt idwt2 图 2-9 为具有变压器中心抽头的单相

13、全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？试说明：晶闸管承受的最大反向电压为2 其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。2U 2 ；当负载是电阻或电感时，答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。因为单相全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。以下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。 以晶闸管 VT2 为例。当VT1 导通时，晶闸管VT2 通过 VT1 与 2 个变压器二次绕组并联，所以VT2 承受的最大电压为2 2U 2 。 当单相全波整流电

14、路与单相全控桥式整流电路的触发角a 相同时， 对于电阻负载：（0）期间无晶闸管导通，输出电压为0； （）期间，单相全波电路中VT1 导通，单相全控桥电路中VT1、VT4 导通，输出电压均与电源电压u2 相等； ( )期间，均无晶闸管导通，输出电压为0；( 2)期间，单相全波电路中VT2 导通，单相全控桥电路中VT2、 VT3 导通，输出电压等于 u2。对于电感负载： （ ）期间，单相全波电路中VT1 导通，单相全控桥电路中VT1、VT4 导通，输出电压均与电源电压u2 相等；（ 2 ）期间，单相全波电路中 VT2 导通，单相全控桥电路中VT2、VT3 导通，输出波形等于 u2。可见，两者的输出

15、电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 46 页3单相桥式全控整流电路，U2100V，负载中R2，L 值极大，当 30 时，要求：作出ud、id、和 i2 的波形；求整流输出平均电压Ud、电流 Id，变压器二次电流有效值I2；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解： ud、id、和 i2 的波形如下图：u2O wt udaO wtidIdi2 Id aO wt输出平均电压Ud、电流 Id，变压器二次电流有效值I2 分别为Ud0.9 U2 cos0.9100cos30 77

16、.97（V）IdUd / R77.97/ 238.99（A）I2Id 38.99（A）晶闸管承受的最大反向电压为：2 U2100 2 141.4（V）考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：UN（ 23） 141.4283424（V）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。流过晶闸管的电流有效值为：IVTId2 27.57（A）晶闸管的额定电流为：IN（ 1.52） 27.571.572635（A）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。4单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。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

17、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：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 46 页iu20 2 wtuVD20 wtuVD40 wt5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a=30 时，要求：作出 ud、 id 和 i2 的波形；求整流输出平均电压Ud、电流 Id，变压器二次侧电流有效值I2；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解： ud、id 和 i2 的波形如下图：u2O wtudaO wtid IdId Id2 aO wt整

18、流输出平均电压Ud、电流 Id，变压器二次侧电流有效值I2 分别为Ud0.9 U2 cos 0.9100cos30 77.97(A) Id (UdE)/R(77.9760)/29(A) I2 Id 9(A) 晶闸管承受的最大反向电压为：2 U2100 2 141.4（V）流过每个晶闸管的电流的有效值为：IVTId 2 6.36（ A）故晶闸管的额定电压为：UN(23) 141.4283424（V）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 46 页晶闸管的额定电流为：IN(1.52) 6.361.5768（A） 晶闸管额定电压和电流

19、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 VT1、 VT2 为晶闸管）， 电路如图 2-11 所示， U2=100V ，电阻电感负载，R=2，L 值很大，当 a=60 时求流过器件电流的有效值，并作出ud、id、iVT、iD 的波形。解： ud、id、iVT、iD 的波形如下图：u2pO p wtudO wtid IdiVT1 iVD2 O wtIdO wtIdO 负载电压的平均值为：p+a wt1 p U d p p 32U 2sin wtd(wt) 10.9U 2cos(p / 3)67.5（V）2负载电流的平均值为：IdUd R67.52233.75（A

20、）流过晶闸管VT1、VT2 的电流有效值为：1IVTId19.49（A）3流过二极管VD3、VD4 的电流有效值为：2IVDId27.56（A）37. 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a0 ，当负载为电阻时，ud 的波形如下：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 46 页uuu2 ua ub uc d O wtua ub uc d O a wt当负载为电感时，ud 的波形如下：ua ub ucudO wtua ub uc d O wt8三相半波整流

21、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？A B CCN n NB Aa1 b1 c1 c2a2 b2 c2c1na a1b1b2图 2-60 变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图答：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a1c2 对应的晶闸管导通时，a1 的电流向下流，c2 的电流向上流；当c1b2 对应的晶闸管导通时，c1 的电流向下流，b2 的电流向上流；当b1a2 对应的晶闸管导通时，b1 的电流向下流，a2

22、 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，故一周期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 46 页uuu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180 。10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

23、，如果它们的触发角都是a，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=5，L 值极大， 当a=60 时，要求： 画出 ud、id 和 iVT1 的波形； 计算 Ud、Id、IdT 和 IVT。解： ud、id 和 iVT1 的波形如下图：u2 a =30a b c O wtua ub ucudO a wtiVT1 O wt idOwtUd、Id、IdT 和 IVT 分别如下Ud1.17U2cosa1.17 100cos60 58.5（V）IdUd R 58.5511.7

24、（A） IdVTId3 11.733.9（A）IVTId3 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，此时的整精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 46 页udOu流电压 ud 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VT1 不能导通，整流电压ud 波形如下：wt假设 VT1 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=

25、5，L 值极大， 当a=60 时，要求： 画出 ud、id 和 iVT1 的波形； 计算 Ud、Id、IdT 和 IVT。解： ud、id 和 iVT1 的波形如下：a = 60u2 ua ub ucwt1O wtuab uac ubc uba uca ucb uab uacd O wtidO wt iVT 1O wtUd、Id、IdT 和 IVT 分别如下Ud2.34U2cosa2.34100cos60 117（V）IdUdR117523.4（A） IDVTId323.437.8（A）IVTId3 23.43 13.51（A）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -

26、 - - - - - -第 12 页，共 46 页u14单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1，L=， E=40V ，U2=100V ，LB=0.5mH，当 a=60 时求 Ud、Id 与g 的数值，并画出整流电压ud 的波形。解：考虑LB 时，有：解方程组得：Ud0.9U2cosUd Ud2XBId Id（UdE）RUd（ R 0.9U2cos 2XBE）（ R 2XB） 44.55（V）Ud0.455（ V）Id4.55（A）又即得出cosa cos(ag ) 2 I d X B U2换流重叠角cos(60 g ) =0.4798 g 61.3360=1.33最后，作出整流电压Ud 的波形如

27、下：u2O wtgd O wta15三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U2=100V ，R=1，L=，LB=1mH，求当 a=30 时、 E=50V 时 Ud、 Id、g 的值并作出ud 与 iVT1 和 iVT2 的波形。解：考虑LB 时，有：解方程组得：Ud1.17U2cos Ud Ud3XBId 2 Id（ UdE）RUd（ R 1.17U2cos 3XBE）（ 2R3XB） 94.63（V）Ud6.7（V）Id44.63（A）又精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 46 页I即得出换流重叠角cosa cos(a

28、cos(30 g ) 2 I d X B 6 U2g ) =0.752 ud、iVT1 和 iVT2 的波形如下：g 41.2830 =11.28u2 ua ub uc Oud aua ub ucO wtiVT1 IdO gwt iVT2 d O gwt16三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5，L=， U2=220V ，XB=0.3，求Ud、Id、IVD、 I2 和 g 的值并作出ud、 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0 时的情况。Ud2.34U2cosUd Ud 3XBId IdUdR解方程组得：又Ud2.34U2cos（ 13XB/R）

29、486.9（V）Id97.38（A）即得出cosa cos(ag ) 2 I d X B 6 U2换流重叠角cosg =0.892 g 26.93精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 46 页I2 u二极管电流和变压器二次测电流的有效值分别为IVDId397.38332.46（ A）2ud、iVD1 和 i2a 的波形如下：I2aId 79.51（A）3u ua ub uc O wt1 wtuab uac ubc uba uca ucb uab uac d O wtiVD1 Id O wti2ad O wt17三相全控桥，反

30、电动势阻感负载，E=200V ，R=1，L=， U2=220V ， a=60 ，当 LB=0 和 LB=1mH 情况下分别求Ud、 Id 的值，后者还应求 g 并分别作出ud 与 iT 的波形。解：当LB0 时：Ud2.34U2cos2.34220cos60 257.4（V） Id（ UdE） R（ 257.4200） 157.4（A）当 LB1mH 时解方程组得：Ud2.34U2cosUd Ud3XBId Id（UdE）RUd（ 2.34U2R cos 3XBE）（ R 3XB） 244.15（V）Id44.15（A）Ud13.25（ V）又cosa cos(ag ) 2XBId6 U2co

31、s(60g ) 0.448563.35 60 3.35精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 46 页2 ud ud、IVT1 和 IVT2 的波形如下：u ua ub uc O wtuab uac ubc uba uca ucb uab uac d O wtiVT1 Id O wt iVT2 IO wt18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

32、幅值最大的是 2 次谐波。变压器二次侧电流中含有2k1（k1、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（k1、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6k 1(k=1、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I23、I25、I27。解：在第3 题中已知电路为单相全控桥，其输出电流平均

33、值为Id38.99（A）于是可得：I23 2 2 Id32 2 38.993 11.7（A）I25 2 2 Id52 2 38.995 7.02（A）I27 2 2 Id72 2 38.99 7 5.01（ A）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 46 页21试计算第13 题中 i2 的 5、7 次谐波分量的有效值I25、I27。解：第 13 题中，电路为三相桥式全控整流电路，且已知Id23.4（A）由此可计算出5 次和 7 次谐波分量的有效值为：I256 Id 56 23.45 3.65（A）I276 Id 76 23.

34、47 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：I12 2 Id2 2 38.99 35.1（A）基波因数为电路的输入功率因数为：nI1II1Id35.138.990.9 l ncosa 0.9 cos30 0.78第 13 题中基波电流的有效值：I16 Id6 23.3918.243（A）基波因数为电路的输入功率因数为：l nnI1II1Id0.955 cosa 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

35、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U2 相等时，双反星形电路的整流电压平均值Ud 是三相桥式电路的1/2，而整流电流平均值Id 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，整流电压 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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -

36、- - - - -第 17 页，共 46 页2512 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 12k（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 ）次谐波，整流输出电压中含有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

37、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 /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，L=， U2=220V ，LB=1mH ，当EM=-400V，b=60 时求 Ud、Id 与g 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：Ud2.34U2cos( )Ud Ud3XBId Id（ UdEM）R三式联立求解，得Ud2.34U2R cos( )3XBEM(R3XB) 290.3（V）Id109.7（A）由下式可计算换流重叠角：cosa cos(ag ) 2XBId6 U20.1279co

38、s(120g ) 0.6279送回电网的有功功率为P= | E M I d |128.90 120 8.90 I 2 R =400109.7-109.72 109.71=31.85(W)d28 单相全控桥， 反电动势阻感负载， R=1， L=，U2=100V， L=0.5mH， 当 EM=- 99V，b=60 时求 Ud、Id 和 g 的值。解：由题意可列出如下3 个等式：Ud0.9U2cos(- ) Ud精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 46 页三式联立求解，得Ud2XBIdId（ UdEM）RUdR 0.9U2cos

39、(- )2XBEM（ R2XB） 49.91（V）Id49.09（A）又即得出cos a cos(ag ) 2 I d X B U2=0.2181 换流重叠角cos(120 g ) =- 0.7181 g 135.9120=15.929什么是逆变失败？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等。30单相桥式全控整流电路

40、、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0 90 。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0 90 。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A aB bC c以 a 相为例，

41、ua 的 120 对应于 =90 ，此时 Ud=0，处于整流和逆变的临界点。该点精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 46 页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ua 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 sac A sa-sb -scB sbC scb scC sb -sa B-sa-sba 各晶闸管的同步电压选取如下表：-sc晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6同步电

42、压- usbusa- uscusb- usausc精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 46 页o 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ton，由电源 E 向 L、R、 M 供电，在此期间， uo E。然后使V 关断一段时间toff，此时电感L 通过二极管VD 向 R t和 M 供电， uo0。一个周期内的平均电压Uoon E 。输出电压小于电源电压，起到降压的作用。tontoff2在图 3-1a 所示的降压斩波电路中，已知E=

43、200V， R=10，L 值极大， EM=30V，T=50s, ton=20s, 计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。解：由于L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为输出电流平均值为U = ton E =T20 200 50 =80(V) Io =U o - EM = 8030=5(A)R 10 3在图 3-1a 所示的降压斩波电路中，E=100V ， L=1mH， R=0.5 ，EM=10V ，采用脉宽调制控制方式，T=20 s，当 ton=5s 时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io，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ton=3s 时，重新进

44、行上述计算。解：由题目已知条件可得：m= EME10=100 =0.1 当 ton=5s 时，有L= =R0.001 0.5 T=0.002 = =0.01ttar = ont由于=0.0025 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 46 页o o 所以输出电流连续。此时输出平均电压为eare r1 e0.0025=1 e0.011=0.249m1输出平均电流为U = ton E =T100 20 5=25(V) Io =U o - EM = 2510=30(A)R输出电流的最大和最小值瞬时值分别为0.5 1Imax=e a

45、rm E = 1e 0.0025 0.1100 =30.19(A)1 e rR 1 e 0.010.5Imin=ear 1e r1m E =Re0.0025 1e0.01 10.1 100 0.5=29.81(A) 当 ton=3s 时，采用同样的方法可以得出： =0.0015由于所以输出电流仍然连续。eare r1 e 0.015=1 e 0.011=0.149m1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：U = ton E =T100 203=15(V) Io =U o - EM = 1510=10(A)Imax=R1 e 0.0015 1 e 0.010.5 0.1

46、1000.5 =10.13(A) Imin=e0.0015 1e0.01 10.1 100 0.5=9.873(A) 4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I1，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Uo。设 V 处于通态的时间为ton，此阶段电感L 上积蓄的能量为EI1ton 。当 V 处于断态时E 和 L 共同向电容C 充电并向负载R 提供能量。设V 处于断态的时间为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结

47、- - - - - - -第 22 页，共 46 页Uo o toff，则在此期间电感L 释放的能量为U oE I1toff 。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感 L 积蓄的能量与释放的能量相等，即：化简得：EI1tonU o E I1toff ton o tofftoff ET Etoff式中的T / toff1 ，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。5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=20 ，采用脉宽调制控制方式，当T=40s，ton=25s 时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。解：输出电压平均值为：T 40Uo =

48、E = 50 =133.3(V)输出电流平均值为：toff40 25 UIo =R133.3=20 =6.667(A) 6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i1，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uL 对时间的积分为零，即Tu d t

49、 00 L当 V 处于通态期间，uL = E；而当 V 处于断态期间，uL = - uo。于是：所以输出电压为：EU ton Etoffton TU oton tontoff E aE1 a改变导通比 a，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0a 1/2 时为降压，当 1/2a 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， EL1 V 回路和 RL2 CV 回路分别流过电流。当V 处于断态时， EL1CVD 回路和 RL2VD 回路分别流过电流。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -

50、-第 23 页，共 46 页o L2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uC 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= uC，uA=0。因此， B 点电压 uB 的平均值toff为U BT U C （UC 为电容电压uC 的平均值），又因电感L1 的电压平均值为零，所以E U Btoff TU C 。另一方面， A 点的电压平均值为U Atonton UT C，且 L2 的电压平均值为零，按图3