电力电子技术经验王兆安第五版课后习题全部参考答案.docx

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1、电力电子技术经验王兆安第五版课后习题全部参考答案电 力 电 子 技 术2 2- -1 1 与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的实力？ 答：1.电力二极管大都采纳垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显着提高了二极管的通流实力。2.电力二极管在 P 区和 N 区之间多了一层低掺杂 N 区，也称漂移区。低掺杂 N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂 N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。2 2- - 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

2、施加触发电流（脉冲）。或：uAKgt;0 且 uGKgt;0。2 2- - 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。2 2- -4 4 图 图 2 2- -7 27 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I I m m ，试计算各波形的电流 平均值 I I d1 、I I d2 、I I d3 与电流有效值 I I 1

3、 1 、I I 2 2 、I I 3 3 。解：a)I d1 =Im 2717 . 0 ) 122(2Im) ( sin Im214 + =pwppptI 1 =Im 4767 . 021432Im) ( ) sin (Im2142 + =pvpppwt d t b)I d2 =Im 5434 . 0 ) 122(2Im) ( sin Im14= + =wt d tppvp I 2 =Im 6741 . 021432Im 2) ( ) sin (Im142 + =pvpppwt d t c)I d3 =20Im41) ( Im21pwpt d I 3 =Im21) ( Im21202=t d

4、wpp 2 2- -5 5 上题中假如不考虑平安裕量, ,问 问 A 100A 的晶阐管能送出的平均电流 I I d1 、I I d2 、I I d3 各为多少这时，相应的电流最大值 I I m1 、I I m2 、I I m3 各为多少 解：额定电流 I T(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)I m135 . 3294767 . 0 IA,I d1 0.2717I m1 89.48A b)I m2, 90 . 2326741 . 0AI I d2A I m 56 . 126 5434 . 02 c)I m3 =2I=314I d3 =5 .

5、78413=mI 2 2- -O 6GTO 和一般晶闸管同为 N PNPN 结构, , 为什么 O GTO 能够自关断, , 而一般晶闸管不能答：GTO 和一般晶阐管同为 PNPN 结构，由 P1N1P2 和 N1P2N2 构成两个晶体管 V1、V2，分别具有共基极电流增益 1 a 和2 a，由一般晶阐管的分析可得，1 2 1 = + a a是器件临界导通的条件。1 2 1 a a +两个等效晶体管过饱和而导通；1 2 1 a a +不能维持饱和导通而关断。GTO 之所以能够自行关断，而一般晶闸管不能，是因为 GTO 与一般晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：l)GTO 在设计时2 a较大，

6、这样晶体管 V2 限制灵敏，易于 GTO 关断；2)GTO导通时2 1 a a +的更接近于l，一般晶闸管5 . 1 2 1 + a a，而GTO则为05 . 1 2 1 + a a，GTO 的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极限制关断供应了有利条件；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。2 2- -7 7 与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得它具有耐受高电压电流的实力？ 答1.电力二极管大都采纳垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显着提高

7、了二极管的通流实力。2.电力二极管在 P 区和 N 区之间多了一层低掺杂 N 区，也称漂移区。低掺杂 N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂 N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。2 2- -8 8 试分析 T IGBT 和电力 T MOSFET 在内部结构和开关特性上的相像与不同之处 IGBT 比电力 MOSFET 在背面多一个 P 型层，IGBT 开关速度小，开关损耗少具有耐脉冲电流冲击的实力，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。电力 MOSFET 开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好。所需驱动功率小

8、且驱动电路简洁，工作频率高，不存在二次击穿问题。IGBT 驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻，GBT 是电压驱动型器件，IGBT 的驱动多采纳专用的混合集成驱动器。电力 MOSFET 驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简洁。2 2- -1 11 目前常用的全控型电力电子器件有哪些？ 答：门极可关断晶闸管,电力晶闸管，电力场效应晶体管，绝缘栅双极晶体管。3 3- - 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L L 20mH ， U2 100V ，求当 α 0?和 和 60?时的负载电流 Id ，并画出 d ud 与 与 d id 波形。解：&

9、alpha;0?时，在电源电压 u 2 的正半周期晶闸管导通时，负载电感 L 储能，在晶闸管起先导通时刻，负载电流为零。在电源电压 u 2 的负半周期，负载电感 L 释放能量，晶闸管接着导通。因此，在电源电压 u 2 的一个周期里，以下方程均成立：t UtiL w sin 2dd2d=考虑到初始条件：当 ?t 0 时 i d 0 可解方程得：) cos 1 (22dtLUi ww- =LUw22=22.51(A) u d 与 i d 的波形如下图：当 α60°时，在 u 2 正半周期 60?180?期间晶闸管导通使电感 L 储能，电感 L 贮存的能量在 u 2 负半周期 1

10、80?300?期间释放，因此在 u 2 一个周期中 60?300?期间以下微分方程成立：考虑初始条件：当 ?t 60?时 i d 0 可解方程得：) cos21(22dtLUi ww- =其平均值为 ) ( d ) cos21(2213532dt tLUI w ww ppp- =LUw 222=11.25(A) 此时 u d 与 i d 的波形如下图：3 3- -2 2图 图 3 3- -0 10 为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流：磁化问题吗？试说明： 晶闸管承受的最大反向电压为 2 222U； ； 当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。

11、答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。因为单相全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。以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的状况。 以晶闸管 VT 2 为例。当 VT 1 导通时，晶闸管 VT 2 通过 VT 1 与 2 个变压器二次绕组并联，所以 VT 2 承受的最大电压为 222U 。 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：（0α）期间无晶闸管导通，输出电压为 0；（απ）期间，单

12、相全波电路中 VT 1 导通，单相全控桥电路中 VT 1 、VT 4 导通，输出电压均与电源电压 u 2 相等；(ππα)期间，均无晶闸管导通，输出电压为 0；(πα2π)期间，单相全波电路中 VT 2 导通，单相全控桥电路中 VT 2 、VT 3 导通，输出电压等于? ?u 2 。对于电感负载：（απα）期间，单相全波电路中 VT 1 导通，单相全控桥电路中 VT 1 、VT 4 导通，输出电压均与电源电压 u 2 相等；（πα2πα）期间，单相全波电路中 VT 2导通，单相全控

13、桥电路中 VT 2 、VT 3 导通，输出波形等于? ?u 2 。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。3 3- -3 3 单相桥式全控整流电路， U2 100V ，负载中 R R 2Ω ，L L 值极大，当 α 30° 时，要求： 作出 ud 、 id 、和 2 i2 的波形； 求整流输出平均电压 Ud 、电流 Id ，变压器二次电流有效值 I2 ； 考虑平安裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解： u d 、 i d 、和 i 2 的波形如下图：输出平均电压 U d 、电流 I d ，变压器二次电流有效值 I 2 分别为 U d

14、0.9 U 2 cosα0.9³100³cos30°77.97（V）I d U d / R 77.97/238.99（A）I 2 I d 38.99（A）晶闸管承受的最大反向电压为：2 U 2 100 2 141.4（V）考虑平安裕量，晶闸管的额定电压为：U N （23）³141.4283424（V）详细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：I VT I d 2 27.57（A）晶闸管的额定电流为：I N （1.52）³27.571.572635（A）详细数值可按晶闸管产品系列参数选取。3 3- -4 4。单相桥式

15、半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。解：留意到二极管的特点：承受电压为正即导通。因此，二极管承受的电压不会出现正的部分。在电路中器件均不导通的阶段，沟通电源电压由晶闸管平衡。整流二极管在一周内承受的电压波形如下：3 3- -5 5， 单相桥式全控整流电路， U2=100V ，负载中 R=2Ω， ，L L 值极大，反电势 E=60V ，当 ?=30?时，要求：作出 ud 、d id 和 和 2 i2 的波形； 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； ； 考虑平安裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解： u d 、 i d

16、 和 i 2 的波形如下图：整流输出平均电压 U d 、电流 I d ，变压器二次侧电流有效值 I 2 分别为 U d 0.9 U 2 cosα0.9³100³cos30°77.97(A) I d ( U d E )/ R (77.9760)/29(A) I 2 I d 9(A) 晶闸管承受的最大反向电压为：2 U 2 100 2 141.4（V）流过每个晶闸管的电流的有效值为：I VT I d 2 6.36（A）故晶闸管的额定电压为：U N (23)³141.4283424（V）晶闸管的额定电流为：I N (1.52)³6.361.

17、5768（A）晶闸管额定电压和电流的详细数值可按晶闸管产品系列参数选取。3 3- -6 6. 晶闸管串联的单相半控桥（桥中 VT1、 、 VT2 为晶闸管），电路如图2 2- - 11， 所示， U2=100V ，电阻电感负载， R=2Ω ，L L 值很大，当 ?=60? 时求流过器件电流的有效值，并作出 ud 、 id 、iVT 、D iD 的波形。解：u d 、 i d 、 i VT 、 i D 的波形如下图：负载电压的平均值为：2) 3 / cos( 19 . 0 ) ( d sin 21232 dpw wppp+= =U t t U U 67.5（V）负载电流的平均值为：I

18、 d U d R 67.52233.75（A）流过晶闸管 VT 1 、VT 2 的电流有效值为：I VT 31I d 19.49（A）流过二极管 VD 3 、VD 4 的电流有效值为：I VD 32I d 27.56（A）3 3- - 7. 在三相半波整流电路中，假如 a a 相的触发脉冲消逝，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压 d ud 的波形。解：假设 = 0 a ，当负载为电阻时， u d 的波形如下：当负载为电感时， u d 的波形如下：3 3- -8 8 三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段的电动势相同，其分段布置及其矢量如图 2 2- -0

19、60 所示，此时线圈的绕组增加了一些，铜的用料约增加 10% ，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？ 图 2-60 变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图 答：变压器铁心不会被直流磁化。缘由如下：变压器二次绕组在一个周期内：当 a 1 c 2对应的晶闸管导通时，a 1 的电流向下流，c 2 的电流向上流；当 c 1 b 2 对应的晶闸管导通时，c 1的电流向下流，b 2 的电流向上流；当 b 1 a 2 对应的晶闸管导通时，b 1 的电流向下流，a 2 的电流向上流；就变压器的一次绕组而言，每一周期中有两段时间（各为 120?）由电流流过，流过的电流大小相等而方向相反，故一周期内流过的电流平均值为

20、零，所以变压器铁心不会被直流磁化。3 3- -9 9 三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a a 、b b 两相的自然换相点是同一点 吗？假如不是，它们在相位上差多少度？ 答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b 两相之间换相的的自然换相点不是同一点。它们在相位上相差 180°。3 3- - 10 有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，假如它们的触发角都是? ? ，那末共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如都是 a a 相，在相位上差多少度？ 答：相差 180°。3 3- - 11 三相半波可控整流电路， U2=10

21、0V ，带电阻电感负载， R=5Ω ，L L 值极大，当 ?=60?时，要求：画出 ud 、d id 和 和 1 iVT1 的波形；计算 Ud 、 Id 、T IdT 和 和 IVT。解： u d 、 i d 和 i VT1 的波形如下图：u du a u b u ci dOw tO w tO w tai VT1a =30°u 2u a u b u cO w t U d 、 I d 、 I dT 和 I VT 分别如下 U d 1.17 U 2 cos ? 1.17³100³cos60°58.5（V）I d U d R58.5511.7（A）I

22、dVT I d 311.733.9（A）I VT I d 3 6.755（A）3 3- - 12 在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，假如有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压 d ud 波形如何？假如有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响？ 答：假设 VT1 不能导通，整流电压 ud 波形如下：假设 VT 1 被击穿而短路，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 也可能分别被击穿。3 3- - 13 三相桥式全控整流电路， U2=100V ，带电阻电感负载， R=5Ω， ，L L 值极大，当 ?=60?时，要求：画出 ud

23、 、d id 和 和 1 iVT1 的波形；计算 Ud 、 Id 、T IdT 和 和 IVT。解： u d 、 i d 和 i VT1 的波形如下： U d 、 I d 、 I dT 和 I VT 分别如下 U d 2.34 U 2 cos ? 2.34³100³cos60°117（V）I d U d R 117523.4（A）I DVT I d 323.437.8（A）I VT I d 3 23.4 3 13.51（A）3 3- - 14 单相全控桥，反电动势阻感负载， R=1Ω ， L=∞ ， E=40V ， U2=100V ， LB=

24、0.5mH ，当 ?=60? 时求 Ud 、d Id 与 ? 的数值，并画出整流电压 d ud 的波形。解：考虑 L B 时，有：U d 0.9 U 2 cosαΔ U dΔ U d 2 X B I d π I d （ U d E ） R解方程组得：U d （π R 0.9 U 2 cos α 2 X B E ）（π R 2 X B ）44.55（V）Δ U d 0.455（V）I d 4.55（A）又 a cos ) cos( g a + 2B d XI U 2即得出 ) 60 cos( g + =0.4798 换

25、流重叠角 ? 61.33°?60°=1.33° 最终，作出整流电压 U d 的波形如下：3 3- - 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 ?=30? 时、V E=50V 时 时 Ud 、 Id 、 ? 的值并作出 d ud 与 与 1 iVT1 和 和 2 iVT2 的波形。解：考虑 L B 时，有：U d 1.17 U 2 cosαΔ U dΔ U d 3 X B I d 2π I d （ U d E ） R解方程组得：U

26、d （π R 1.17 U 2 cos α 3 X B E ）（2π R 3 X B ）94.63（V）Δ U d 6.7（V）I d 44.63（A）又 a cos ) cos( g a + 2B d XI 6 U 2即得出 ) 30 cos( g + =0.752 换流重叠角 ? 41.28°?30°=11.28° u d 、 i VT1 和 i VT2 的波形如下：3 3- - 16 三相桥式不行控整流电路，阻感负载， R=5Ω ， L=∞ ， U2=220V ， XB=0.3Ω ，求Ud 、

27、 Id 、 IVD 、2 I2 和 ? 的值并作出 ud 、D iVD 和 和 2 i2 的波形。解：三相桥式不行控整流电路相当于三相桥式可控整流电路 α0°时的状况。U d 2.34 U 2 cosαΔ U dΔ U d 3 X B I d π I d U d R解方程组得：U d 2.34 U 2 cos α （13 X B /π R ）486.9（V）I d 97.38（A）又 a cos ) cos( g a + 2B d XI 6 U 2即得出 g cos =0.892 换流重叠角 ? 26.93°

28、; 二极管电流和变压器二次测电流的有效值分别为 I VD I d 397.38332.46（A）I 2a 32I d 79.51（A）u d 、 i VD1 和 i 2a 的波形如下：3 3- - 17 三相全控桥，反电动势阻感负载， E=200V ， R=1Ω ， L=∞ ， U2=220V ， ?=60? ，当0 LB=0 和 H LB=1mH 状况下分别求 Ud、 、d Id 的值，后者还应求 ? 并分别作出 d ud 与 与 T iT 。的波形。解：当 L B 0 时：U d 2.34 U 2 cosα2.34³220³cos60

29、°257.4（V）I d （ U d E ） R （257.4200）157.4（A）当 L B 1mH 时 U d 2.34 U 2 cosαΔ U dΔ U d 3 X B I d π I d （ U d E ） R解方程组得：U d （2.34π U 2 R cosα3 X B E ）（π R 3 X B ）244.15（V）I d 44.15（A）Δ U d 13.25（V）又 a cos ) cos( g a + 2 X B I d 6 U 2) 60 cos( g + 0.4485 γ

30、 63.35°60°3.35° u d 、 I VT1 和 I VT2 的波形如下：3 3- - 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 2 k （ 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 2 k 1（ k 1、2、3）次即奇次谐波，其中主要的有 3 次、5 次谐波。3 3- - 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

31、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 6 k （ 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 6 k ?1( k =1、2、3)次的谐波，其中主要的是 5、7 次谐波。3 3- - 20 试计算第 3 3 题中 2 i2 的 的 3 3 、5 5 、7 7 次谐波重量的有效值 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 I d 38.99（A）于是可得：I 23 2 2 I d 3π2 2 ³38.993π11.7（A）I 25 2

32、2 I d 5π2 2 ³38.995π7.02（A）I 27 2 2 I d 7π2 2 ³38.997π5.01（A）3 3- - 21 试计算第 3 13 题中 2 i2 的 的 5 5 、7 7 次谐波重量的有效值 I25 、 I27。解：第 13 题中，电路为三相桥式全控整流电路，且已知 I d 23.4（A）由此可计算出 5 次和 7 次谐波重量的有效值为：I 25 6 I d 5π 6 ³23.45π3.65（A）I 27 6 I d 7π 6 ³23.47π2.61（A）3 3- -2 22

33、 试分别计算第 3 3 题和第 3 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：I 1 2 2 I d π2 2 ³38.99π35.1（A）基波因数为 ? I 1 I I 1 I d 35.138.990.9 电路的输入功率因数为：? ? a cos 0.9cos30°0.78 第 13 题中基波电流的有效值：I 1 6 I d π 6 ³23.39π18.243（A）基波因数为 ? I 1 I I 1 I d 0.955 电路的输入功率因数为：? ? a cos 0.955cos60°0.483 3- - 23

34、 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同？ 答：带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以下异同点：三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者须要用平衡电抗器； 当变压器二次电压有效值 U 2 相等时，双反星形电路的整流电压平均值 U d 是三相桥式电路的 1/2，而整流电流平均值 I d 是三相桥式电路的 2 倍。在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的安排关系是一样的，整流电压 u d 和整流电流 i d 的波形形态一样。3 3- - 24 整流电路多重化的主要目的是什么？ 答：整流电路多重化的目的

35、主要包括两个方面，一是可以使装置总体的功率容量大，二是能够削减整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。3 3- - 252 12 脉波、4 24 脉波整流电路的整流输出电压和沟通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沟通输入电流中含有 11 次、13 次、23 次、25 次等即 12 k ?1、（ k =1，2，3²²²）次谐波，整流输出电压中含有 12、24 等即 12 k （ k =1，2，3²²²）次谐波。24 脉波整流电路的沟通输入电流中含有 23 次、25 次、47 次、49 次等，即 24 k ?1

36、（ k =1，2，3²²²）次谐波，整流输出电压中含有 24、48 等即 24 k （ k =1，2，3²²²）次谐波。3 3- - 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样，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；要求晶闸管的限制角 αgt;π/2，使 U d 为负值。3 3- - 27 三相全控桥变流器，反电动势阻感负载， R R =1Ω ， L L =∞ ， U U 2 2 =220V ， L L B B =1mH ，当E

37、 E M M = =- - 400V ， ? ? =60? 时求 U U d d 、 I I d d 与 ? 的值，此时送回电网的有功功率是多少？ 解：由题意可列出如下 3 个等式：U d 2.34 U 2 cos(π? β )Δ U dΔ U d 3 X B I d π I d （ U d E M ） R三式联立求解，得 U d 2.34π U 2 R cos(π? β )3 X B E M (π R 3 X B )290.3（V）I d 109.7（A）由下式可计算换流重叠角：a cos ) cos( g a + 2

38、 X B I d 6 U 2 0.1279 ) 120 cos( g + ?0.6279 γ 128.90?120?8.90? 送回电网的有功功率为P = R I I Ed d M2| | - =400³109.7-109.72 ³109.7³1=31.85(W) 3 3- - 28 单相全控桥，反电动势阻感负载， R R =1Ω ， L L =∞ ， U U 2 2 =100V ， L L =0.5mH ，当 E E M M = =- - 99V ，=60? 时求 U U d d 、 I I d d 和 ? 的值。解：由题意可

39、列出如下 3 个等式：U d 0.9 U 2 cos(π-β)Δ U dΔ U d 2 X B I d π I d （ U d E M ） R三式联立求解，得 U d π R 0.9 U 2 cos(π-β)2 X B E M （π R 2 X B ）49.91（V）I d 49.09（A）又 a cos ) cos( g a + 2B d XI U 2 =0.2181 即得出 ) 120 cos( g + =-0.7181 换流重叠角 ? 135.9°?120°=15.9°3 3- - 29 什

40、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：采纳精确牢靠的触发电路，运用性能良好的晶闸管，保证沟通电源的质量，留出足够的换向裕量角 β 等。3 3- - 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

41、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?。4 4- -l l 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：有源逆变电路的沟通侧接电网即沟通侧接有电源。而无源逆变电路的沟通侧干脆和负载联接。4 4- -2 2 换流方式各有那儿种？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实力进行换流。全控型器件采纳此换流方式。电网换流：由电网供应换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。负载换流：由负载供应换流电压，当负载为电容性负载即负载

42、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追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。晶闸管电路不能采纳器件换流,依据电路形式的不同采纳电网换流、负载换流和强迫换流 3 种方式。4 4- -3 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：根据逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为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持点是：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

43、用，沟通侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而沟通侧输出电流波形和相位因负载阻抗状况的不同而不同。当沟通侧为阻感负载时须要供应无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给沟通侧向直流侧反馈的无功能量供应通道，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变更直流电流的流通路径，因此沟通侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而沟通侧输出电压波形和相位则因负载阻抗状况的不同而不同。当沟通侧为阻感负载时须要供应无功功率，直流测电惑起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直

44、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。4 4- -4 4 电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？ 在电压型逆变电路中,当沟通侧为阻感负载时须要供应无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给沟通侧向直流侧反馈的无功能量供应通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出沟通电压和电流的极性相同时,电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时,由反馈二极管供应电流通道。4 4- -5 5 三相桥式电压型逆变电路，o 180o 导电方式，U U d d =100V 。试求输出相电压的基波幅值U U UN1m 和有效

45、值U U UN1 输出线电压的基波幅值U U UV1m 和有效值U U UV1 输出线电压中5 5 次谐波的有效值 值 U U UV5 。解：) ( 7 . 63 637 . 021V UUUddm UN= = =p 并联谐振式逆变电路利用负载电源进行变换4 4- - 6. 并联谐振式逆变电路利用负载电压进行换相, , 为保证换相应满意什么条件 答;假设在 t 时刻触发 VT2、VT3使其导通,负载电压 u。就通过 VT2、VT3施加在 VTl、VT4上,使其承受反向电压关断,电流从 VTl、VT4向 VT2、VT3转移触发 VT2、VT3时刻/必需在 u。过零前并留有足够的裕量,才能使换流顺

46、当完成。4 4- -7 7 串联二极管式电流型逆变电路中, , 二极管的作用是什么试分析换流过程。答:二极管的主要作用,一是为换流电容器充电供应通道,并使换流电容的电压能够得以保持,为晶闸管换流做好打算;二是使换流电容的电压能够施加到换流过程中刚刚关断的晶闸管上,使晶闸管在关断之后能够承受肯定时间的反向电压,确保晶闸管牢靠关断，从而确保晶闸管换流胜利。以 VTl 和 VT3之间的换流为例,串联二极管式电流型逆变电路的换流过程可简述如下: 给 VT3施加触发脉冲,由于换流电容 C13电压的作用,使 VT3导通 而 VTl 被施以反向电压而关断。直流电流 Id 从 VTl 换到 VT3上,C13通过 VDl、U 相负载、W 相负载、VD2、VT2、直流电源和 VT3放电