《电力电子技术课后答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子技术课后答案（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章电力电子器件2. 使晶闸管导通的条件是什么？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：“ak0且“GK0。3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变 为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导 通的最小电流，即维持电流。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 流以下，便可使导通的晶闸管关断。4a)2c)2兀 0兀52兀044解:a)图1-43晶闸管导电波形3丄2n :Im SinO如)=2n (乎 +1)Jm4-J-(I sino
2、t)2d(ot) 一 m 丄丄 m m 丿 242-m4d2 一 - J-1 sin otd (ot) = m ( 2n mn44. 图1-43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波 形的电流最大值均为Im，试计算各波形的电流平均值Id1、/d2 Id3 与电流有效值人、12、13。b)c)乎+1)人3丄+ -,.2兀mI 一 1 严一 1 IId3 J 2 1 d(ot)m2n 0 m413=21 2d()=2 m2兀 o m2I = ：1” 、= 込I ：3_1I2J (I sin cot )2 d (rot)mm2445. 上题中如果不考虑安全裕量，问100A的晶闸管能送出的平均
3、 电流Id1、0、Id3各为多少？这时，相应的电流最大值Im1、血、诬 各为多少？解：额定电流It(av)=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A, 由上题计算结果知a)b)0.4767IHH，H H0.6741C)Im3=21 = 314，Id3= 1 Im3=6. GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关 断，而普通晶闸管不能？答：GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，由P1N1P2和N1P2N2构成 两个晶体管V、V2,分别具有共基极电流增益a和a，由普通晶闸 管的分析可得，a + a =1是器件临界导通的条件。a2+a 1,两个 等效晶体管过饱和而导通；a + a
4、 V1,不能维持饱和导通而关断。GTO之所以能够自行关断,2而普通晶闸管不能，是因为GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：1) GTO在设计时a较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO2关断；2) GTO导通时的a +a更接近于1,普通晶闸管a +a ，而GTO 则为a + a h， GTO的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门 极控制关断提供了有利条件；3) 多元集成结构使每个GTO元阴极面积很小，门极和阴极间 的距离大为缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极 抽出较大的电流成为可能。第3章整流电路1.单相半波可控整流电路对电感负载供电，L=20mH，U2= 10
5、0V，求当a=o。和60。时的负载电流Id，并画出Ud与id波形。 解：a=0。时，在电源电压u2的正半周期晶闸管导通时，负载电感 L储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压u2的 负半周期，负载电感L释放能量，晶闸管继续导通。因此，在电源 电压u2的一个周期里，以下方程均成立：L d = x2U sin w t d t2考虑到初始条件：当wt=0时id=0可解方程得:迈U、i =2(1 cos wt)dwLI = J2八 2J(i 一 cos wt)d(wt) d 2兀 o wL=至=(A)w L当a=60。时，在u2正半周期60。180。期间晶闸管导通使电感 L储能，电感L储藏
6、的能量在u2负半周期180。300。期间释放，因 此在u2一个周期中60。300。期间以下微分方程成立：L d = V2U sin & td t2考虑初始条件：当=60。时id=0可解方程得：2U .1、i =2（ 一 cost）d L 2v2u其平均值为r1 血 J2U /I、一讨2UI = J 32( COS t)d(t) =2 =(A)d 2兀血 wL 22w L3此时ud与id的波形如下图：3 单相桥式全控整流电路，q=100V，负载中R=2Q, L值 极大，当a=30。时，要求：作出叫、勺、和i2的波形； 求整流输出平均电压匕、电流珀，变压器二次电流有效值 厶； 考虑安全裕量，确定晶
7、闸管的额定电压和额定电流。解：ud、id、和i2的波形如下图：输出平均电压乞、电流Id，变压器二次电流有效值I分别为Ud= U2 cosa=X100Xcos30 = (V)d2Id=Ud /R=2=(A)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/2 =(A)晶闸管的额定电流为：In=(2)X/=2635 (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，q=200V,负载中R=2Q, L值极大，反电势E=100V,当a=45。时，要求： 作出ud、id和i2的波形； 求整流输出平均电压匕、电流Id,变压器二次侧电流有效值 12； 考虑安全裕量
8、，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：ud、id和i2的波形如下图： 整流输出平均电压匕、电流Id，变压器二次侧电流有效值i2 分别为Ud= U2 cos a=X200Xcos45=(A)Id = (Ud-E)/R =-100)/2=(A)I2=Id =(A) 晶闸管承受的最大反向电压为：迈 U2=200j2 =(V) 流过每个晶闸管的电流的有效值为：IVT=Id / 逅=(a) 故晶闸管的额定电压为：Un=(23)X=566848 (V)晶闸管的额定电流为：Tn=2)X/=912 (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。11.三相半波可控整流电路，q=1O0V,带电阻
9、电感负载，R=5 Q, L值极大，当0=60。时，要求：d、id和iVT1的波形； 计算Ur妇、G和IVT解：ud、5Id=Ud/R=/5=(A)IdVT=Id/3=/3=(A)IVT=Id/，3 =(A)12.在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸 管不能导通，此时的整流电压叫波形如何？如果有一个晶闸管被击 穿而短路，其他晶闸管受什么影响？假设VT1被击穿而短路，则当晶闸管VT3或VT5导通时，将发答：生电源相间短路，使得vt3、vt5也可能分别被击穿。 13三相桥式全控整流电路，U2=100V,带电阻电感负载，R=5Q, L值极大，当0=60。时，要求： 画出ud、id和iVT
10、1的波形； 计算乞、兔、1班和Ivt。解：Id=Ud/R=117/5=(A) d dIDVT=Id / 3=/ 3=( A)IVT=Id/ 七3 = /=(A)15 三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U2=100V, R=1Q, L=8, LB=1mH，求当0=30。时、E=50V 时 Ud、Id、丫的值 并作出ud与iVT1和iVT2的波形。解：考虑LB时，有：Ud=a-AUdAUd=3XBId/2n Id=(Ud-E)/R 解方程组得：Ud=(nR a+3XBE)/(2nR+3XB)=(V)AUd=(V)d妇=(A)又cos a cos(a +丫) =21 X / v 6 U2即得出
11、dB厶cos(30 +y )=换流重叠角丫 = - 30 =ud、ZVT1和iVT2的波形如下: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： 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； 要求晶闸管的控制角an/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
12、，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角B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。逆变电路1无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。而无源逆 变电路的交流侧直接和负载联接。
13、2 换流方式各有那几种？各有什么特点？答：换流方式有4种：器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件 采用此换流方式。电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲 换流的器件上即可。负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电 流超前于负载电压时，可实现负载换流。强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向 电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称 电容换流。晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换 流、负载换流和强迫换流3种方式。3什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么 特点。答：按照逆变电路直
14、流测电源性质分类，直流侧是电压源的逆变 电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型 逆变电路电压型逆变电路的主要特点是： 直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电 压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。 由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波， 并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗 情况的不同而不同。 当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲百度文库 无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道, 逆变桥各臂都并联了反馈二极管。电流型逆变电路的主要特点是： 直流侧串联有大电感,相当于电流源。直流侧电流基本无脉动, 直流回路呈现高阻抗。 电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交 流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电 压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。 当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲 无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不 必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。直流-直流变流电路2在图5-1a所示的降压斩波电路中，已知E=200V, R=10Q, L值极大，EM=50V。采用脉宽调制控制方式，当T=40 u s, ton=20 u s,计算输出电压平均值q,输
