电力电子技术课后答案第2章[1](精品).doc

第2章 整流电路 3．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：①作出ud、id、和i2的波形； ②求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2； ③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流解：①ud、id、和i2的波形如下图：②输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2分别为Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97（V）Id＝Ud /R＝77.97/2＝38.99（A）I2＝Id ＝38.99（A） ③晶闸管承受的最大反向电压为：U2＝100＝141.4（V）考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：UN＝（2~3）×141.4＝283~424（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：IVT＝Id∕＝27.57（A）晶闸管的额定电流为：IN＝（1.5~2）×27.57∕1.57＝26~35（A）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取 5．单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势E=60V，当a=30°时，要求：① 作出ud、id和i2的波形；② 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；③ 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

解：①ud、id和i2的波形如下图： ②整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2分别为Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97(A)Id ＝(Ud－E)/R＝(77.97－60)/2＝9(A)I2＝Id ＝9(A) ③晶闸管承受的最大反向电压为：U2＝100＝141.4（V）流过每个晶闸管的电流的有效值为：IVT＝Id ∕＝6.36（A）故晶闸管的额定电压为：UN＝(2~3)×141.4＝283~424（V） 晶闸管的额定电流为：IN＝(1.5~2)×6.36∕1.57＝6~8（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13．三相桥式全控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当a=60°时，要求：① 画出ud、id和iVT1的波形；② 计算Ud、Id、IdT和IVT解：①ud、id和iVT1的波形如下： ②Ud、Id、IdT和IVT分别如下Ud＝2.34U2cosa＝2.34×100×cos60°＝117（V）Id＝Ud∕R＝117∕5＝23.4（A）IdT＝Id∕3＝23.4∕3＝7.8（A）IVT＝Id∕＝23.4∕＝13.51（A） 14．单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1Ω，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：Ud＝0.9U2cosα－ΔUdΔUd＝2XBId∕πId＝（Ud－E）∕R 解方程组得：Ud＝（πR 0.9U2cosα＋2XBE）∕（πR＋2XB）＝44.55（V）ΔUd＝0.455（V）Id＝4.55（A）又∵－＝∕U2 即得出=0.4898 换流重叠角g ＝ 60.67°- 60°=0.67° 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=1Ω，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：Ud＝1.17U2cosα－ΔUdΔUd＝3XBId∕2πId＝（Ud－E）∕R 解方程组得：Ud＝（πR 1.17U2cosα＋3XBE）∕（2πR＋3XB）＝94.63（V）ΔUd＝6.7（V）Id＝44.63（A）又∵－＝2∕U2 即得出=0.752 换流重叠角g ＝ 41.28°- 30°=11.28°ud、iVT1和iVT2的波形如下： 16．三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5Ω，L=∞，U2=220V，XB=0.3Ω，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α＝0°时的情况Ud＝2.34U2cosα－ΔUdΔUd＝3XBId∕πId＝Ud∕R 解方程组得：Ud＝2.34U2cosα∕（1＋3XB/πR）＝486.9（V）Id＝97.38（A）又∵－＝2∕U2 即得出=0.892 换流重叠角g ＝26.93° 二极管电流和变压器二次测电流的有效值分别为IVD＝Id＝56.22（A）I2＝ Id＝79.51（A）ud、iVD1和i2a的波形如下：17．三相全控桥，反电动势阻感负载，E=200V，R=1Ω，L=∞，U2=220V，a=60°，当①LB=0和②LB=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：①当LB＝0时：Ud＝2.34U2cosα＝2.34×220×cos60°＝257.4（V）Id＝（Ud－E）∕R＝（257.4－200）∕1＝57.4（A）②当LB＝1mH时Ud＝2.34U2cosα－ΔUdΔUd＝3XBId∕πId＝（Ud－E）∕R解方程组得：Ud＝（2.34πU2R cosα＋3XBE）∕（πR＋3XB）＝244.15（V）Id＝44.15（A）ΔUd＝13.25（V）又∵－＝2XBId∕U2＝0.4485γ＝63.35°－60°＝3.35°ud、IVT1和IVT2的波形如下：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＋1（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，其输出电流平均值为Id＝38.99（A）于是可得：I23＝2Id∕3π＝2×38.99∕3π＝11.7（A）I25＝2Id∕5π＝2×38.99∕5π＝7.02（A）I27＝2Id∕7π＝2×38.99∕7π＝5.01（A）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Id＝23.4（A）由此可计算出5次和7次谐波分量的有效值为：I25＝Id∕5π＝×23.4∕5π＝3.65（A）I27＝Id∕7π＝×23.4∕7π＝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：①第3题中基波电流的有效值为：I1＝2Id∕π＝2×38.99∕π＝35.1（A）基波因数为n＝I1∕I＝I1∕Id＝35.1∕38.99＝0.9电路的输入功率因数为：l＝n ＝0.9 cos30°＝0.78 ②第13题中基波电流的有效值：I1＝Id∕π＝×23.39∕π＝18.243（A）基波因数为n＝I1∕I＝I1∕Id＝0.955电路的输入功率因数为：l＝n ＝0.955 cos60°＝0.48.…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：条件有二：①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；②要求晶闸管的控制角α>π/2，使Ud为负值。

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β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°。