《电力电子技术》习题课.ppt

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1、电力电子技术电力电子技术习题课习题课2022年7月21日第2页 1.电力二极管有哪些类型？ 2.电力二极管的重要参数有哪几个？ 3.在下表找出该二极管的参数。并说明该二极管属于何种类型。2022年7月21日第3页2022年7月21日第4页晶闸管的主要参数2022年7月21日第5页 普通晶闸管导通与关断的条件是什么? 2022年7月21日第6页 普通晶闸管导通与关断的条件是什么? 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。 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

2、流以下，便可使导通的晶闸管关断。2022年7月21日第7页 试画出负载试画出负载Rd上的电压波形上的电压波形(不考虑管子的导不考虑管子的导通压降通压降)。 2022年7月21日第8页2022年7月21日第9页 （1）设f()表示电压或电流的周期函数，试写出它在12期间的平均值和有效值的表达式。 （2）下图中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，最大值为Im，试问电流的平均值Id和电流的有效值I为多少？ 2022年7月21日第10页2022年7月21日第11页 若要使用单次脉冲触发晶闸管若要使用单次脉冲触发晶闸管T导通，门极触发信导通，门极触发信号（触发电压为脉冲）的宽度最小应为多少微秒号（触

3、发电压为脉冲）的宽度最小应为多少微秒（设晶闸管的擎住电流（设晶闸管的擎住电流IL=15mA）？）？ 2022年7月21日第12页 型号为型号为KP100-3，维持电流，维持电流IH=4mA的晶闸管，的晶闸管，使用在图所示电路中是否合理，为什么使用在图所示电路中是否合理，为什么?(暂暂不考虑电压电流裕量不考虑电压电流裕量) 华南理工大学电力学院The Electric Engineering College of SCUT第2.1章 第13页华南理工大学电力学院The Electric Engineering College of SCUT堂上练习堂上练习1.在单相桥式全控整流电路中，若有一只晶

4、闸管被烧断，在单相桥式全控整流电路中，若有一只晶闸管被烧断，结果会怎样？结果会怎样？2.单相全波可控整流电路，当负载分别为电阻性负载与单相全波可控整流电路，当负载分别为电阻性负载与电感性负载（电感性负载（L很大）的情况下，画出很大）的情况下，画出a ap p/2时输出时输出电压电压ud以及晶闸管以及晶闸管VT1两端的电压两端的电压uVT1的波形。的波形。3.晶闸管串联的单相半控桥，阻感负载（晶闸管串联的单相半控桥，阻感负载（L很大），当很大），当a ap p/3时，画出时，画出ud、 id、iVT1、 iVD4的波形。的波形。u1TRu2u2i1VT1VT2udRTu1u2i2abVT1VT3

5、VT2VT4udid负载Tu2VD3VD4VT1VT2 单相半波可控整流电路，电阻性负载。要求输出的直流平均电压为 50V92V之间连续可调，最大输出直流平均电流为30A，直接由交流电网220V供电，试求: （1）控制角的可调范围; （2）负载电阻的最大有功功率及最大功率因数; （3）选择晶闸管型号规格（安全裕量取2倍）。 单相半波可控整流电路，电阻性负载。要求输出的直流平均电压为 50V92V之间连续可调，最大输出直流平均电流为30A，直接由交流电网220V供电，试求: （1）控制角的可调范围; （2）负载电阻的最大有功功率; （3）选择晶闸管型号规格（安全裕量取2倍）。 解: （1） 当U

6、d =50V时 cos=(2500)/(0.45220)-10 所以 =90 当Ud =92V时 cos=(2920)/(0.45220)-10.86 所以 =30 （2）=30时，输出直流电压平均值最大为92V，这时负载消耗的有功功率也最大， I=1.66Id =1.6630A50A P=I2 Rd =（502 92/30）W7667W （3）选择晶闸管，因=30时，流过晶闸管的电流有效值最大为50A。 所以 IVT（AV） =2(ITM/1.57)=2(50/1.57)64A 取100A 晶闸管的额定电压为 UVTn =2UVTM =22220V622V 取700V 故选择KP100-7型

7、号的晶闸管。Page 19制作者：制作者：Page 20制作者：制作者：为了保证晶闸管在出现瞬时过电压时不致损坏，通常根据下式选取晶闸管所承受的正向和反向重复峰值电压 UFRM和 URRM：UFRM930620310)32()32(FMU（V）UFRM930620310)32()32(FMU（V）（3）负载电阻为：306180ooLIUR（）所以，当输出电压120oUV时的输出电流 Io为：430120LooRUI（A）此时晶闸管的控制角为：75.7712209 . 01202arccos19 . 02arccos2oUUa晶闸管的导通角为：25.10275.77180180aPage 21制

8、作者：制作者：Page 22制作者：制作者： u2OtOtOtudidi2OtIdIdIdppaa Page 23制作者：制作者：Page 24制作者：制作者： 图为中、小型发电机采用的单相半波自激稳压可控整流电路。当发电机满负载运行时，相电压为220V，要求的励磁电压为40V。已知:励磁线圈的电阻为2，电感量为0.1H。 试求:晶闸管及续流二极管 的电流平均值和有效值各是多少? 晶闸管与续流二极管可能承受的 最大电压各是多少?请选择晶闸 管与续流二极管的型号。 解: 先求控制角。 因为 Ud =0.45 U2 (1+cos)/2 cos=(2/0.4540/220)-1 =-0.192 所以

9、 101 则 VT =-=180-101=79 VD =+=180+101=281 由于Ld =2fLd =（23.14500.1） =31.4Rd =2， 所以为大电感负载，各电量分别计算如下。 Id =Ud /Rd =40/2=20A IdVT =(180-)/360Id =(180-101)/ 36020= 4.4A IVT =(180-)/360Id = (180-101)/360 20= 9.4A IdVD =(180+)/360Id =(180+101)/36020= 15.6A UVTM =2 U2 =1.41220=311V UVDM =2 U2 =1.41220=311V 根

10、据以上计算选择晶闸管及续流二极管型号考虑如下。 U VTn =（23）UVTM =（23）311=（622933）V 取1000V2022年7月21日第28页整流变压器二次侧中间抽头的双半波相控整流变压器二次侧中间抽头的双半波相控整流电路如图所示。整流电路如图所示。 说明整流变压器有无直流磁化问题说明整流变压器有无直流磁化问题? 分别画出电阻性负载和大电感负载在分别画出电阻性负载和大电感负载在=60时的输出时的输出电压电压Ud、电流、电流id的波形，比较与单相全控桥式整流电的波形，比较与单相全控桥式整流电路是否相同。若已知路是否相同。若已知U2=220V，分别计算其输出直流，分别计算其输出直流

11、电压值电压值Ud。 （3）画出电阻性负载）画出电阻性负载=60时晶闸管两端的电压时晶闸管两端的电压uT波形，波形，说明该电路晶闸管承受的最大反向电压为多少说明该电路晶闸管承受的最大反向电压为多少?2022年7月21日第29页2022年7月21日第30页三相半波可控整流电路，大电感负载=60，已知电感内阻R=2，电源电压U2 =220V。试计算不接续流二极管与接续流二极管两种情况下的平均电压Ud 、平均电流Id 并选择晶闸管的型号。 三相半波可控整流电路，大电感负载=60，已知电感内阻R=2，电源电压U2 =220V。试计算不接续流二极管与接续流二极管两种情况下的平均电压Ud 、平均电流Id 并

12、选择晶闸管的型号。 解: （1）不接续流二极管时 Ud =1.17U2 cos=1.17220cos60=128.7V Id =Ud/Rd =128.7/2=64.35A IVT =(1/3)Id =37.15A IVTn =（1.52）IVT/1.57=35.547.3A 取50A UVTn =（23）UVTM =（23）6 U2 =10781616V 取1600V 所以选择晶闸管型KP50-16。 （2）接续流二极管时 Ud =0.675 U2 1+cos(/6+) =0.6752201+cos（30+60）=148.5V Id =Ud/Rd =148.5/2=74.25A IVT =(1

13、50-60)/36074.2537.13A IVTn =（1.52）IVT/1.5735.547.3A 取50A UVTn =（23）UVTM =（23）6 U2 =10781616V 取1600V 所以选择晶闸管型号为KP50-16。2022年7月21日第36页2022年7月21日第37页2022年7月21日第38页2022年7月21日第39页三、简答题（24分）（1）画出晶闸管的电气图形符号，并说明英文名称及其通断控制方法。（2）电压型逆变电路有何特点？（3）产生有源逆变的条件是什么？如何避免逆变失败？（4）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？2022年7月21日第40页2022年7月21日第41页