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1、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 5,电感为 0.2H，电源电压 为 220V，直流平均电流为 10A，2U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：d2cos145.0Ud已知直流平均电流 为 10A，故得：dIARd501可以求得控制角 为： 12045.02cos Ud则 =90 。所以，晶闸管的电流有效值求得， AIItdII ddVT 5212212 续流二极管的电流有效值为： IIdVDR6.8晶闸管承受的最大正、反向电压均为电源电压的峰值 ，2UM考虑 23
2、 倍安全裕量，晶闸管的额定电压为 VUMTN 93623123续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值 ，2UM考虑 23 倍安全裕量，续流二极管的额定电压为VUMTN 936231232-2 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
3、况：（1） 以晶闸管 为例。当 导通时，晶闸管 通过 与2个变2VT1T2VT1压器二次绕组并联，所以 承受的最大电压为 。2 U（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：（ ）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 、 导通，输出电压均1VT4与电源电压 相等；( )期间，均无晶闸管导通，输出电压为2u0；( )期间，单相全波电路中 导通，单相全控桥电路中2、 导通，输出电压等于 。2VT3 2u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、 导通，输出电压均与电源电压 相等；（
4、）期1VT4 2u2间，单相全波电路中 导通，单相全控桥电路中 、 导通，输2VTVT3出波形等于 。2u可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。2-3 单相桥式全控整流电路，电阻性负载， ， ，VU202LR，试计算30(1) 输出电压 和输出电流 ；dUdI(2) 晶闸管额定电压和额定电流。解：（1）输出电压平均值为： VUd 7.184230cos19.02cos19.0 输出电流为： ARILd35.927.184（2）晶闸管承受的最大反向电压为电源电压的峰值 ，考虑2U23 倍的安全裕量，晶闸管的额定电压为 VUMTN936232晶闸管流过的电流为负载电流的一
5、半， ARIT7624sin2考虑 1.52 倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为：AIITAVT96735.1)2.()( 2-4 单相桥式全控整流电路， ，负载中 ，L 值极大，U02 2R反电势 E=60V，当 =30时，求：（1）画出 和 的波形；diu,2（2）整流输出平均电压 、电流 及变压器二次侧电流有效值dUdI；I（3）考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：(1) 和 的波形如下图：,diu2（2）输出平均电压 ，电流 ，变压器二次电流有效值 分别为dUdI 2IV97.30cos19.0cos9.02 AREId.867AId9.82（3）晶闸管承受的最大反向电压为
6、： )(4.102U考虑 23 倍的安全裕量，晶闸管的额定电压为： )(283.)3( VTN流过晶闸管的电流有效值为： )(34.62IdAT考虑 1.52 倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为： )(08.6.57.1/346)5.1(IAT 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 .试求：30min（1）交流侧电流有效值；（2）选择晶闸管电压、电流定额。解：（1）交流侧输出电压有效值为：=21sindUtd21cos0.9U=30，此时输出电压最大，代入上式得到：min1
7、23cos9.02cos9.0d得， =119V2U=30100V 变化时， 20A，由于在 30V 时，导通角小，因d dI此此时的电流有效值最大，此时 R=1.5 ，触发角为302cos19.02cos19.0Ud6交流侧电流有效值为： ARUI 382sin12（2）晶闸管承受的最大正反向电压的最大值为 ，考虑 23 倍2U的安全裕量，晶闸管电压定额为： VUTN )48.2()32(晶闸管电流是输出电流的二分之一，考虑 1.52 倍的安全裕量，则晶闸管的额定电流为： AIIITAVT 342657.1).(57.1)2.()( 2-6 在单相桥式全控整流电路中，若有一晶闸管因为过流烧毁
8、断路，画出此时输出电压波形。如果有一晶闸管因为过流烧成短路，结果又会怎样？解：假设 因为过流烧毁断路，则整流电压 ud 波形与单相半1VT波整流电路的波形一样，相位差 180 度。假设 因过流而短路，则当晶闸管 导通时，将发生电源相1 2VT间短路，使得 也可能因为过流而烧毁。如果 因为过流烧毁断2VT2路，则整流电压 ud 波形如上图所示，相位差 180 度；如果 因为2VT过流烧毁而短路，则会引起变压器和电源过流。2-7 单相桥式全控整流电路中给电阻性负载供电和给反电势负载蓄电池供电，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得大一些？为什么？答：反电势负载蓄电池时晶
9、闸管额定电流应该大一些。因为在反电动势负载时，晶闸管导通角变小，波形系数变大，负载电流平均值相同的情况下，有效值电流变大，故要求晶闸管的额定电流比较大。2-8 三相半波整流电路中，如果 U 相电压消失，试画出在电阻性负载与电感性负载下的整流电压波形解 假设 =0，当负载为电阻时， 的波形如下：d当负载为电感时， 的波形如下：dU2-9 三相半波可控整流电路，电阻性负载。已知 ，20,2LRVU当 =90 时，试计算 并画出 波形。dIU, dTui,1解：由输出电压平均值的关系式可求得： VUd 25.746cos20675.cos1675.02 输出电流平均值为： ARUILd1.320.4
10、2-10 三相半波整流电路，已知 ，大电感负载， 5.0,2LRV当 =45 时，试计算 并画出 波形。如果在负载端并接dIU, dTui,1续流二极管，试计算流过晶闸管的电流平均值 、有效值 和续流dTITI二极管的电流平均值 、有效值 。dDRIDRI解：由输出电压平均值的关系式可求得： VUd 9145cos107.cos17.2 输出电流平均值为：ARUILd1825.09并接续流二极管时，输出电压平均值为: Vd 47.93)6cos(1675.02输出电流平均值为： ARUILd94.185.0793晶闸管的电流平均值为： AIIddT 5.4213有效值为： IIdT 96.0续
11、流二极管的电流平均值为： AIIddDR37.21续流二极管电流有效值为： AIIdDR1.63212.11 三相半波整流电路，电感性负载， 调节 达到维,2LR持 为恒值 250A，已知 供电电压经常在 11.15 范围内dI ,08.BX2U变化，求： 的变化范围;和2U解：由题可知：三相半波整流电路， 25023cos1.72d RIXdBU2cos =435.5 为定值，cos（0，1）所以 =0时， 值为 435.5，取 为 440V，则 的变化范围为2U2U2U440506V,=440V 时，得到 =8.2当电压波动到 1.15 =506V 时，得到2 2=30.62.12 三相半
12、波整流电路，反电势电感性负载， ， ，VU102R， ,求：L，30VE5（1）输出电压 和输出电流 ，晶闸管的额定电压和额定电流，dUdI并画出 的波形；1,Tdiu和（2）当 时，输出电压和输出电流，并画出 的mHLB uTdi和1,波形。解： （1） V22.17cos.17cos301.4dUU53EIAR晶闸管的额定电压： N)759(6)(2晶闸管的电流有效值： IdT3.晶闸管的额定电流： AIIAVT 75.39.28)5.1(7.)(（2）考虑 时，有：BL21.cos3ddBdMdUUXIEIR三式联立求解得到： 294.63cos()6dBdUVIAXIU即得出： cos
13、30.75换流重叠角 1.282.13 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 。2.14 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VT 1短路，则当晶闸管VT 3或VT 5导通时，将发生电源相间短路，使得VT 3、VT 5也可能过流烧毁。2.15 三相全控桥，反电势电感性负载， ， ，VE20U20, 求：1RL60（1）输出电压 和输出电流 ，晶闸管的额定电压和额定电流，dUdI并画出 的波形；1,
14、Tdiu和（2）当 时，输出电压和输出电流，并画出 的波形。mHLB uTdi和1,解：（1） )(4.25760cos234.cos34.2 VUd .157AREId（2） 当 时，mHLB1可得：REUIIXdBdd3cos4.2解方程组可得)(15.24VdAI又因为：2cos()660.4853.5BdXIU2.16 在三相桥式全控整流电路中，已知 ， ，电感VU1022.LR足够大，当 时，试计算 及流过晶闸管的电流平均值 和o45dI, dTI有效值 ，并画出 的波形。TI , 1dTui1Ti解： 182 V02 45cos3.cos3.Ud= =910 ARI.08A391d
15、TId.5272.17 试画出三相桥式逆变电路中当 =4 时晶闸管 两端电压4VT波形。2.18 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 ，即 为负。2dU2.19 三相全控桥逆变电路，反电动势电感性负载，=220V，R=1，L=， =400V， =60。求：2UME（1） 输出电压 和输出电流 ，晶闸管的额定电压和额定电dUdI流，并画出 、 和 的波形；du1Ti（2）当 =1mH 时输出电压和输出电流，并画出 、 和 的波形BL du1Tiu解: 由于此三相全控桥电路中，L= ，所以 )(4.2
