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1、2-1.2-1.一个开关器件的数据表的详细开关时间如下（对应图 2.7(a)）所示固定感 应开关的线性特性）：tri=100ns，tfv=50ns，trv=100ns，tfi=200ns。试计算当频率 范围为 25100khz 时的开关能量损失，并绘图。假设图 2.7(a)的电路中 Ud=300V，I0=4A。解：解：(1)先求出时的开关能量损失25sfkHzTP1)开关损耗：由： 7 ()1501.5 10c onrifvtttnss7 ()3003 10c offrvfitttnss 4 ()()4.5 10sonoffttctcs得：47 011300 4 2.5 104.5 106.7
2、522sdSsPUIftw 2)导通损耗：000onon onons sUVtPUIftQ3)关断损耗：014.52of fdsoffPUIftw开关的平均能量损耗： 6.75TsonsPPPPw开关损耗如图 2-1(2)同理：当时：100sfKHz1)开关损耗：由： 7 ()1501.5 10c onrifvtttnss7 ()3003 10c offrvfitttnss 4 ()()4.5 10sonoffttctcs57 011300 4 1 104.5 102722sdSsPUIftw 2)导通损耗： 000onon onons sUVtPUIftQ3)关断损耗：01182of fds
3、offPUIftw开关的平均能量损耗： 27TsonsPPPPw开关损耗如图 2-2图 2-1 图 2-2 2-2.2-2.在下图的开关电路中，有 Ud=300V，fV=100kHz，R=75。通态电流同上 题。假定开关导通时间为上题中的 tri与 tfv之和。同 样的，开关的关断时间为 trv和 tfi之和。假定开关电 压、电流为线性特性，请画出开关电压、开关电流以 及开关能量损耗与时间的函数关系波形，并与上题中 的平均能量损耗相比较。 解：解：开关能量损耗与时间的函数关系波形如下图：开通关断时间 7 ()1501.5 10c onrifvtttnss7 ()3003 10c offrvfi
4、tttnss 4 ()()4.5 10sonoffttctcs通态电流 A475300 0RUId可知开通过程能量损耗9511300 4 (10050) 109 10 ( )22ondo onWU I tJ 关断过程能量损耗9511300 4 (100200) 1018 10 ( )22offdo offWU I tJ 总损耗42.7 10 ( )onoffWWWJ对比：本题开关损耗与题 2.1 中的频率为 100kHZ 时完全相同。3-1.3-1.一个 RLC 串联电路，其 R=11，L=0.015H，C=70F，外加电压为V( )11 141.4cos(1000 )35.4sin(2000
5、 )u ttt试求电路中的电流和电路消耗的功率。( )i t解：解：当直流分量作用时，U=11V，由于电容相当于开路，故 I(0)=0.当基波作用于电路时，电路的复阻抗0672. 302.11715. 011)107010001015. 01000(11)1(jjCLjRZA72. 3074. 972. 302.1101000 00)1(. I当二次谐波作用时，电路的复阻抗)107020001015. 02000(11)212(6jCLjRZ86.2211j03 .6437.25电源电压 V003.250. UA3 .64987. 03 .6437.25003.250 00)2(Z. .UI电
6、路中的电流为A)3 .642000sin(2987. 0)72. 31000cos(2074. 900tti电路消耗的功率W4 .9167 .107 .90511987. 011074. 9222 )2(2 )1(RIRIP3-23-2.已知一 RLC 串联电路的端口电压和电流为AtttiVtttu )942cos(755. 1)314cos(10)()30942cos(50)314cos(100)(30试求：（1）R,L,C 的值；（2）的值；3（3）电路消耗的功率。解：解：利用叠加原理可以看出：=314 时，电压和电流是同相位，此时该电路处于串联谐振状态；因此有： ; 12LC此时，R=1
7、00/10=10；当 3=942 时，又可得另一个表达式，代入已知值后，可由下面的两个联立方程求解： ICLRULC222)313(1求得 L32 mH C317 F设为该串联电路的阻抗角，则有：05 .6968. 2arctan68. 2107952.26313 tan RCL所以： 00 35 .3930 19.825 .69sin73.103073.3035. 050755. 15 .69cos1000101000 22210 222111IUQPPPIUPIUP3-33-3 .求下图所示波形的傅立叶级数的系数。解解:由图可知: f(t)在一个周期内（1T=2）内的表达式为当 -,使得
8、Ud 为负值。25-8.5-8.单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压在 0100V 连续可调， 输出电压平均值为 30V 时，负载电流平均值达到 20A。系统采用 220V 的交流 电压通过降压变压器供电，且晶闸管的最小控制角min=30， （假设变压器为 理想变压器） 。试求：变压器二次侧电流有效值 I2；考虑安全裕量，选择晶 1 2 闸管电压、电流额定值；作出 =60时，ud、id 和变压器二次侧 i2 的波形。 3解：解：由得：d dUIR301.5( )20dURR21 cos0.92dUU226036(V)0.9(1 cos)0.9 (1 cos30)dUU 则由上述计算结
9、果得：22 2221sin()1sin22 23.65(A)UIwtd wtRU R2116.73(A)2VTII取余量系数 2，则：，233.5(A)VTI22 2102(V)U 故选额定电流为 50A，额定电压为 200V 的晶闸管电。波形如图：5-95-9.具有续流二极管的单相半波可控整流电路，带阻感性负载，电阻为 5，电感为 0.2H，电源电压的有效值为 220V，直流平均电流为 10A，试计算晶闸 管和续流二极管的电流有效值，并指出晶闸管的电压额定值（考虑电压 23 倍 裕度） 。 解解:根据题意,得 =2f=100 L=2fL=20=62.8R=5 负载为感性负载，具有平波恒流作用
10、，在接 有续流二极管条件下，VDR持续导通，所以 id连续。 晶闸管电流有效值为：(A)2102)(212 VT ddItdII=0 时，IVT=7.07A=30 时，IVT=6.45 A=60 时，IVT=5.77 A续流二极管电流有效值为：(A)221022)(2122 VDR IddtdII=0 时，IVDR=10 A=30 时，IVDR=9.57 A=60 时，IVDR=9.13 A晶闸管两端电压波形如图所示，其移相范围为 180，承受的最大正反向电压均为 u2的峰值，即。22U晶闸管通常取正向峰值电压和反向峰值电压中较小的值作为晶闸管的额定电压， 所以取V4 .9333 .6222)
11、32(VTUU取晶闸管额定电压为 800V。5-105-10三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳极接法，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？试做出共阳极接法的三 相半波可控的整流电路在=30时的 ud、iVT1、u VT1的波形。 解解: :两种接法中,a,b 两相自然换相点不是同一点,相位上相差 1800 共阴极和共阳极三相半波可控整流电路分别如图:共阳极接法的三相半波可控的整流电路在=30时的 ud、iVT1、u VT1的波形如下:5-115-11三相半波可控整流电路带大电感性负载，=60，R2，U2220V，试计算负载电流 Id，并按裕量系数 2 确定
12、晶闸管的额定电流和电压。 解解：根据三相半波可控整流电路可知 V7 .12860cos22017. 1cosU17. 1U2dA35.6427 .128 RUId对于晶闸管：最大反向电压 V53922045. 2U32U2RM最大正向电压 V1 .311220414. 1U2U2FM晶闸管通常取正向峰值电压和反向峰值电压中较小的值作为晶闸管的额定电压， 所以取 U=2539V=1078V 作为额定电压，可满足安全性。 负载为大电感，id近似为直线： A35.64IId效效A7 .128I2I)AV(T效效取晶闸管额定电流 I=130A5-125-12Us=100V，带阻感性负载，R5，Ld=，
13、当=60，试求：出 1ud、id和iVT1的波形；计算整流输出电压的平均值 Ud、电流 Id，以及流过晶 2 闸管电流的平均值 IdVT和有效值 IVT；求电源侧的功率因数；估算晶闸管的 3 4 电压、电流额定值。 解：解：（1）根据三相半波可控整流电路可知 整流输出电压平均值V5 .5860cos10017. 1cosU17. 1U2d整流输出电流平均值A7 .115V5 .58 RUId d（2）晶闸管电流的平均值A9 . 3A7 .1131i31IddVT晶闸管电流的有效值A755. 6I31tdI21Id32 222dVT(3)将电流波形分解为傅里叶级数（以 a 相为例）：33d09
14、. 3t)d(21Ia0bk )46, 36(3)26, 16(3)3(0 )sin()cos(13313311 nknknknknk tkkItdtkIad dkL)7cos(73)5cos(53)4cos(43)2cos(23)cos(39 . 311111tItItItItIiddddd a基波的有效值为：d3312 1d 137. 0tdtcos3(21III效效效基波因数： 37. 01II功率因数： 185. 060cos37. 0cos1 电源侧功率因数为 0.185。 （4）由于负载电流连续，晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次侧线电压 峰值V24510045. 245. 23222RMFMUUUU电压额定值取 1.5 倍裕量: U=1.5245V=367.5V 所以，晶闸管电压额定值取 370V。 电流 IVT=Id=11.7A
