《电力电子技术》习题解答(高职高专第5版)第2章习题答案.pdf

第 2 章思考题与习题2.1 什么是整流？它与逆变有何区别？答：整流就是把交流电能转换成直流电能，而将直流转换为交流电能称为逆变，它是对应于整流的逆向过程2.2 单相半波可控整流电路中，如果：(1) 晶闸管门极不加触发脉冲；(2) 晶闸管内部短路；(3) 晶闸管内部断开；试分析上述三种情况负载两端电压ud和晶闸管两端电压uT的波形答： （1）负载两端电压为0，晶闸管上电压波形与U2相同；（2）负载两端电压为U2，晶闸管上的电压为0；（3）负载两端电压为0，晶闸管上的电压为U22.3 某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电，在流过负载电流平均值相同的情况下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些?答：带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些由于具有电感，当其电流增大时，在电感上会产生感应电动势，抑制电流增加电阻性负载时整流输出电流的峰值大些，在流过负载电流平均值相同的情况下，为防此时管子烧坏，应选择额定电流大一些的管子2.4 某电阻性负载的单相半控桥式整流电路，若其中一只晶闸管的阳、阴极之间被烧断，试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形解：设 =0， T2被烧坏，如下图：2.5 相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的Ud与 Id的乘积是否等于负载有功功率，为什么 ?带大电感负载时，负载电阻Rd上的 Ud与 Id的乘积是否等于负载有功功率，为什么 ?答：相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的平均功率dddIUP不等于负载有功功率UIP。

因为负载上的电压、电流是非正弦波，除了直流Ud与 Id外还有谐波分量,21UU和,21II，负载上有功功率为22212PPPPddddIUP相控整流电路带大电感负载时，虽然Ud存在谐波，但电流是恒定的直流，故负载电阻Rd上的 Ud与 Id的乘积等于负载有功功率2.6 某电阻性负载要求024V 直流电压，最大负载电流Id=30A，如采用由220V 交流直接供电和由变压器降压到60V 供电的单相半波相控整流电路，是否两种方案都能满足要求?试比较两种供电方案的晶闸管的导通角、额定电压、 额定电流、 电路的功率因数及对电源容量的要求解：采用由220V 交流直接供电当0时：Udo=0.45U2=0.45220 =99V 由变压器降压到60V 供电当0时：Ud=0.45U2=0.4560 =27V因此，只要调节都可以满足输出024V 直流电压要求1) 采用由 220V 交流直接供电时：2cos145. 02UUd，Ud=24V 时12159121180VUUT31122AtdtRUIT84sin2210228 .03024ddIURAIITAVT5457.18457.1)(取 2 倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为622V 和 108A 。

电源提供有功功率WRIP8.56448 .084222电源提供视在功率kVAIUS58.182208422电源侧功率因数305.0SPPF(2) 采用变压器降压到60V 供电：2cos145. 02UUd，Ud=24V 时39, 14139180VUUT4.8422AtdtRUIT38.51sin2210228 .03024ddIURAIITAVT7 .3257.138.5157.1)(取 2 倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为168.8V 和 65.4A变压器二次侧有功功率WRIP21128.038.51222变压器二次侧视在功率kVAIUS08.338.516022电源侧功率因数68.0SPPF2.7 某电阻性负载，Rd=50, 要求 Ud在 0600V 可调，试用单相半波和单相全控桥两种整流电路来供给，分别计算：(1)晶闸管额定电压、电流值；(2)连接负载的导线截面积(导线允许电流密度j=6A mm2)；(3)负载电阻上消耗的最大功率解： （1）单相半波0时 ,VUUd133345.060045.02,ARUIddd1250600晶闸管的最大电流有效值AIIdT8.1857.1晶闸管额定电流为IT(AV)57.1TI12(A) 晶闸管承受最大电压为22UURM=1885V 取 2 倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为4000V 和 30A 。

所选导线截面积为213.368 .18mmJIS负载电阻上最大功率kWRIPTR7 .172（2）单相全控桥0时,VUUd6679.06009.02,ARUIddd1250600负载电流有效值AIId3.1311.1(Kf=1.11)晶闸管的额定电流为IT(AV)57.1TI6(A) IT=2I晶闸管承受最大电压为22UURM=1885V取 2 倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为4000V 和 20A 所选导线截面积为222.263.13mmJIS负载电阻上最大功率kWRIPR9. 822.8 整流变压器二次侧中间抽头的双半波相控整流电路如图题2.8 所示1) 说明整流变压器有无直流磁化问题?(2) 分别画出电阻性负载和大电感负载在 =60时的输出电压Ud、电流 id的波形，比较与单相全控桥式整流电路是否相同若已知U2=220V，分别计算其输出直流电压值Ud 3）画出电阻性负载=60时晶闸管两端的电压uT波形，说明该电路晶闸管承受的最大反向电压为多少?图题 2.8解： （1）因为在一个周期内变压器磁通增量为零，所以没有直流磁化2）其波形如下图所示，与单相全控桥式整流电路相同电阻性负载：VUUd5.1482)60cos1(2209 .02cos19.002感性负载：VUUd99cos9 .02(3)其波形如下图所示，晶闸管承受的最大反向电压为222U。

2.9 带电阻性负载三相半波相控整流电路，如触发脉冲左移到自然换流点之前15 处，分析电路工作情况，画出触发脉冲宽度分别为10 和 20 时负载两端的电压ud波形解：三相半波相控整流电路触发脉冲的的最早触发时刻在自然换流点，如触发脉冲左移到自然换流点之前15 处，触发脉冲宽度为10 时，不能触发晶闸管，ud=0触发脉冲宽度为 15 时，能触发晶闸管，其波形图相当于=0时的波形2.10 三相半波相控整流电路带大电感负载，Rd=10， 相电压有效值U2=220V 求 =45时负载直流电压Ud、流过晶闸管的平均电流IdT和有效电流IT，画出 ud、 iT2、uT3的波形解：)(sin23/212656ttdUUd1.17cos2U因为：2U220V ，045Ud=1.1745cos2U=182VAVRUIddd2.1810182AIIIddTdT1.6312AIIIddTT5 .10312ud、iT2、uT3波形图如下所示：2.11 在图题 2.11 所示电路中，当 =60时，画出下列故障情况下的ud波形1)熔断器 1FU 熔断2) 熔断器 2FU 熔断3) 熔断器 2FU 、3FU 同时熔断。

图题 2.11解：这三种情况下的波形图如下所示： (a)(b) (c) 2.12 现有单相半波、 单相桥式、 三相半波三种整流电路带电阻性负载，负载电流Id都是40A，问流过与晶闸管串联的熔断器的平均电流、有效电流各为多大?解：设0单相半波： IdT=Id=40A AIIdTT8.6257.1(Kf=1.57)单相桥式： IdT=21Id=20AAIIdT3.2821三相半波： IdT=31Id=13.3A当00时Ud=1.17U2U2=Ud/1.1730o时)2cos2332(212dTRUIAId5 .23)2332(2117.12.13 三相全控桥式整流电路带大电感负载，负载电阻Rd=4，要求 Ud从 0220V 之间变化试求：(1)不考虑控制角裕量时，整流变压器二次线电压2)计算晶闸管电压、电流值，如电压、电流取2 倍裕量，选择晶闸管型号解： （1）因为 Ud=2.34U2cos；不考虑控制角裕量，0时VUUd9434.22VUUl2.168322（2）晶闸管承受最大电压为VU3 .23062取 2 倍的裕量 ,URM=460.6V晶闸管承受的平均电流为IdT=31Id又因为AVRUIddd554220所以 IdT=18.33A ，取 2 倍的裕量IdTmax=36.67(A)选择 KP505 的晶闸管。

2.14 单结晶体管触发电路中，作为Ubb的削波稳压管wD两端如并接滤波电容，电路能否正常工作 ?如稳压管损坏断开，电路又会出现什么情况?答：在稳压管wD两端如并接滤波电容后，电路能否正常工作如稳压管损坏断开，单结晶体管上峰值电压太高，不利于单结晶体管工作2.15 三相半波相控整流电路带电动机负载并串入足够大的电抗器，相电压有效值U2=220V ，电动机负载电流为40A ，负载回路总电阻为0.2 ，求当 =60时流过晶闸管的电流平均值与有效值、电动机的反电势解：电流平均值为：IdT=31Id=40/3=13.3电流有效值为：AIIIddT23511.03设电动机的反电势为ED，则回路方程为：LdDdRIEU而VUttdUUd7.128cos17.1)(sin23/2165622所以VED7 .1202.0407.1282.16 三相全控桥电路带串联Ld的电动机负载， 已知变压器二次电压为100V，变压器每相绕组折合到二次侧的漏感L1为 100H，负载电流为150A，求：(1)由于漏抗引起的换相压降；(2)该压降所对应整流装置的等效内阻及 =0时的换相重叠角解： (1) 231dIXUV5 .121501010050236(2) )62(coscos211UId11)1006150101005021 (cos61等效内阻01. 01505.1AVr2.17 晶闸管装置中不采用过电压、过电流保护， 选用较高电压和电流等级的晶闸管行不行?答：晶闸管装置中必须采用过电压、过电流保护，而不能用高电压、高电流的晶闸管代替，因为在电感性负载装置中，晶闸管在开关断过程中，可能会出现过冲阳极电压，此时极易损坏晶闸管。

当未采取过电流保护，而电路过载或短路时更易损坏晶闸管2.18 什么是有源逆变？有源逆变的条件是什么？有源逆变有何作用？答：如果将逆变电路交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电，反送到电网上去称为有源逆变有源逆变的条件：（1） 一定要有直流电动势，其极性必须与晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平均电压；（2） 变流器必须工作在2的区域内使Ud0有源逆变的作用：它可用于直流电机的可逆调速，绕线型异步电动机的串级调速，高压电流输电太阳能发电等方面2.19 无源逆变电路和有源逆变电路有何区别？答：有源逆变电路是把逆变电路的交流侧接到电网上，把直流电逆变成同频率的交流反送到电网去 无源逆变电路的交流侧直接接到负载，将直流电逆变成某一频率或可变频率的交流供给负载2.20 有源逆变最小逆变角受哪些因素限制？为什么？答：最小有源逆变角受晶闸管的关断时间tq折合的电角度、换相重叠角以及安全裕量角的限制如果不能满足这些因素的要求的话，将导致逆变失败。