大学科目电力电子技术各章节课后练习答案.docx

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1、第1章电力电子器件1 .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：WAKO且“GKOo2 .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。解:3 .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八,di=-jmsintd(t)=(-+)0.2717Im2j-22

2、(+1)0.5434m0.6741w/1=J；(/,sin.)2,(.)20.4767Imb)c)1产/2=d2=-1Imsintd(t)=HJT1f1如二加IMM的=彳/mO()=/m4 .上题中如果不考虑安全裕量,问IOoA的晶闸管能送出的平均电流如、如、出各为多少？这时，相应的电流最大值/m1、/m2、/m3各为多少？解：额定电流/T(AV)=IooA的晶闸管，允许的电流有效值=157A,由上题计算结果知a) Zm1-329.35,d0.2717m89.480.4767b) m2-232.90,d20.5434m2126.560.6741=2/=314,d3=-378.549.试说明IG

3、BT、GTRGTO和电力MoSFET各自的优缺点。解：对IGBT、GTR.GTO和电力MOSFET的优缺点的比较如下表:器件优点缺点IGBT开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小开关速度低于电力MOSFET,电压，电流容量不及GTOGTR耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题GTO电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电导调制效应，其通流能力很强电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低电力MOSFET开

4、关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路筒单，工作频率高，不存在二次击穿问题电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过IOkW的电力电子装置第2章整流电路3.单相桥式全控整流电路，S=IOOV,负载中R=2Q,1值极大，当=30时，要求：作出如、id、和的波形；求整流输出平均电压、电流G变压器二次电流有效值/2；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：d、id、和，2的波形如下图：输出平均电压4、电流d,变压器二次电流有效值/2分别为Ud=O.9Scosa=0.9X1OOcos30u=77.97(V)/d=Ud/R=77.97/2=38.99(A)I2=Id=38.

5、99(A)晶闸管承受的最大反向电压为：2(2=1002=141.4(V)考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：UN=(2-3)X141.4=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：v=d/V2=27.57(A)晶闸管的额定电流为：Zn=(1.5-2)X27.571.57=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，S=IOOV,负载中R=2C,1值极大，反电势E=60V,当0=30。时，要求：作出八id和，2的波形；求整流输出平均电压乂、电流An变压器二次侧电流有效值，2；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：如

6、、id和，2的波形如下图:整流输出平均电压、电流d,变压器二次侧电流有效值12分别为Ud=O.9U2cosa=0.9100cos30=77.97(A)Zd=(UdBR=(77.97-60)2=9(A)h=I=9(A)晶闸管承受的最大反向电压为：2t2=1002=141.4(V)流过每个品闸管的电流的有效值为：IVT=Id/叵=6.36(A)故品闸管的额定电压为：UN=(23)X141.4=283424(V)晶闸管的额定电流为：n=(152)X6.36/1.57=68(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。当O=60。时，13.三相桥式全控整流电路，S=IOOV,带电阻电

7、感负载，R=5Q,1值极大,要求：出d、id和iv的波形;计算Ud、小ZdT和v解：d、id和iv的波形如下：Ud、A、d和v分别如下Ud=2.34U2Cs=2.34X100cos60=117(V)AI=UdR=U75=23.4(A)Dv=d/3=23.4/3=7.8(A)v=d/3=23.4/3=13.51(A)14.单相全控桥，反电动势阻感负载，R=IC,1=,E=40V,S=IOOV,当O=60。时求Ud、，d与/的数值，并画出整流电压d的波形。解：考虑1B时，有：Ud=O95cosa一AUd=2X1dUId=(Ud-E)/R解方程组得：Ud=(rR0.9Scos+2XBE)/(乃R+2

8、Xb)=44.55(V)(d=0.455(V)d=4.55(A)又coscos(+/)=V2IiX/U2即得出1B=O5mH,换流重叠角cos(60o+/)=0.4798=61.33-60o=1.33o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，i2=100V,R=IC,1=8,11j=ImH,求当用30。时、E=50V时、/d、y的值并作出d与M和iv2的波形。解：考虑1B时，有：Ud=I17t2cos一Ud=3Xd/2;TId=(Ud-E)/R解方程组得：Ud=(TrR1I7Scos4+3XbE)/(2ttR+3Xb)=94.63(V)AUd=6.7(V

9、)d=44.63(A)又,COSaCOSQ+7)=211Xb/遍S即得出cos0Oo+y)=0.752换流重叠角/=41.28-30=11.28Wd%/VT1和/VT2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象（上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2Z+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

10、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（&=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6任1（七1、2、3）次的谐波，其中主要的是5、7次谐波。16.三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5Q,1=8,S=220V,XB=O3C,求1、N/VD、，2和7的值并作出d、ivD和，2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Q=0。时的情况。Ud=2.345cos-AUdid=3XBd/Ttd=A解方程组得：(d=2.34osa/(1+3XbttR)=486.9(V)Zd=97

11、.38(A)又YCOSaCOSQ+y)=2dX/瓜Ui即得出COS/=0.892换流重叠角/=26.93二极管电流和变压器二次测电流的有效值分别为Zvd=/d/3=97.38/3=32.46(A)2a=d=79.51(A)d、ivD1和ha的波形如下:20.试计算第3题中i2的3、5、7次谐波分量的有效值/23、，25、Z27O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Zd=38.99(A)于是可得:23=227d3-=2238.99/3TZ-=11.7(A)25=22/d5=2238.995r=7.02(A)727=22d7=2238.997r=5.01(A)21 .试计算第13

12、题中i2的5、7次谐波分量的有效值，25、27o解：第13题中，电路为三相桥式全控整流电路，且已知d=23.4(A)由此可计算出5次和7次谐波分量的有效值为：/25=67d/5=623.45=3.65(A)/27=6/d7=623.47=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：第3题中基波电流的有效值为：Z,=22d/=2238.99/=35.1(A)基波因数为V=/I=Id=35.1/38.99=0.9电路的输入功率因数为：=Vcosa=0.9cos30o=0.78第13题中基波电流的有效值：=6d/=6X23.39/=18.243(A)基波因数为v=I/=/

13、d=0.955电路的输入功率因数为：A=Vcosa=0.955cos60o=0.4825.12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2kk=f2,3)次谐波，整流输出电压中含有12、24等即124(上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2软1(k=1,2,3)次谐波，整流输出电压中含有24、48等即24&(41,2,3)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：直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方

14、向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；要求品闸管的控制角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，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角等。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0180。，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是090。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0120。，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是090。第二章17.三相全控桥，反电动势阻感