电力电子技术第3章-习题答案.doc

3章 交流-直流变换电路 课后复习题
第1部分：填空题
1.电阻负载的特点是 电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能 ，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是 0° ≤a ≤ 180° 。
2.阻感负载的特点是 电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变 ，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是 0° ≤a ≤ 180° ，其承受的最大正反向电压均为 ，续流二极管承受的最大反向电压为 （设U2为相电压有效值）。
3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为 0° ≤a ≤ 180° ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 和 ；带阻感负载时，α角移相范围为 0° ≤a ≤ 90° ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和 ；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个 平波电抗器(大电感) 。
4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角d时，晶闸管的导通角q = 180°-2d ; 当控制角a小于不导电角 d 时，晶闸管的导通角 q = 0° 。
5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与 单相全波可控整流电路 的波形基本相同，只是后者适用于 较低 输出电压的场合。
6.电容滤波单相不可控整流带电阻负载电路中，空载时，输出电压为 ，随负载加重Ud逐渐趋近于0.9 U2，通常设计时，应取RC≥ 1.5~2.5T，此时输出电压为Ud≈ 1.2 U2(U2为相电压有效值)。
7.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压UFm等于 ，晶闸管控制角α的最大移相范围是 0°≤a≤90° ，使负载电流连续的条件为 a≤30° (U2为相电压有效值)。
8.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差 120° ，当它带阻感负载时，a的移相范围为 0°≤a≤90° 。
　　9.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是
电压最高 的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是电压最低 的相电压；这种电路 a 角的移相范围是 0°≤a≤120° ，ud波形连续的条件是 a≤60° 。
10*.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流 id 断续和连续的临界条件是 ，电路中的二极管承受的最大反向电压为 U2。
11.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当 a 从0°～90°变化时，整流输出的电压ud的谐波幅值随 a 的增大而 增大 ，当 a 从90°～180°变化时，整流输出的电压 ud 的谐波幅值随 a 的增大而 减小 。
12.三相桥式全控整流电路带阻感负载时，设交流侧电抗为零，直流电感L为足够大。当 a ＝30°时，三相电流有效值与直流电流的关系为I = Id ，交流侧电流中所含次谐波次数为 6k±1,k=1,2,3… ，其整流输出电压中所含的谐波次数为 6k, k=1,2,3…。
13.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使输出电压平均值 减小 。
14.逆变电路中，当交流侧和电网连结时，这种电路称为 有源逆变 ，欲实现有源逆变，只能采用 全控 型可控整流电路 ，当控制角 0<a < p /2 时，整流电路工作在 整流 状态； p /2< a < p 时，整流电路工作在 有源逆变 状态。
15.在整流电路中，能够实现有源逆变的有单相全控 、三相全控桥 等（可控整流电路均可），其工作在有源逆变状态的条件是有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压 和晶闸管的控制角a 大于π/2 。
16*.晶闸管直流电动机系统工作于整流状态，当电流连续时，电动机的机械特性为一组平行的直线，当电流断续时，电动机的理想空载转速将 增大 ，随 a 的增加，进入断续区的电流 加大 。
17*.直流可逆电力拖动系统中电动机可以实现四象限运行，当其处于第一象限时，电动机作 电动 运行，电动机 正 转，正组桥工作在 整流 状态；当其处于第四象限时，电动机做 发电机 运行，电动机 反 转， 正 组桥工作在逆变状态。
　　18.大、中功率的变流器广泛应用的是 锯齿波 触发电路，同步信号为锯齿波的触发电路，可分为三个基本环节，即脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相 和 同步环节。
第3部分：计算和画图题
1.单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：①作出ud、id、和i2的波形；②求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2；③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
2.单相桥式全控整流电路带电阻负载工作，设交流电压有效值U2＝220V，控制角 a ＝p/3 ,负载电阻Rd＝5Ω,试求：（1）输出电压的平均值 Ud ；（2）输出电流有效值I。
解：输出电压的平均值为
输出电压的平均值为
3.晶闸管串联的单相半控桥（桥中VT1、VT2为晶闸管，电路如下图所示，U2=100V，电阻电感负载，R=2Ω，L值很大，当a =60°时求流过器件电流的有效值，并作出ud、id、iVT、iD的波形。
4. 单相桥式半控整流电路，电阻性负载。要求输出的直流平均电压为0～100V之间连续可调，30V以上时要求负载电流达到20 A，由交流220V供电，最小控制角，试
（1） 画出主电路图；
（2） 求交流侧电流有效值及变压器容量；
（3） 选择晶闸管的型号规格（安全余量取2倍）。
解：1）单相桥式半控整流电流的主电路图如下所示：
2）单相桥式半控整流电流接电阻性负载时输出电压的平均值为：
当控制角为最小时，对应的整流输出电压为最大值，即
，代入，可得：
当时所对应的控制角为：
，即，
当时，要保证整流电路输出电流为20A，所需变压器二次侧电流有效值为：
所以，变压器的容量为：
由此可得，变压器一次侧电流有效值为：
3）当时，流过晶闸管电流的有效值为：
所以，考虑2倍安全裕量时所选晶闸管的电流平均值为：
考虑2倍安全裕量时，晶闸管所承受的最大电压为：
，取为400V。
因此，应选型号为型的晶闸管。
5. 三相桥式全控整流电路带电阻负载工作，设交流电压有效值U2＝400V，负载电阻Rd＝10Ω, 控制角 a=p/2 , 试求：（1）输出电压平均值Ud；（2）输出电流平均值Id。
6. 三相全控桥式整流电路，L=100mH，Rd=6，要求Ud从0～468V之间变化，试求：
（1） 变压器二次电压有效值U2
（2） 考虑2倍安全裕量，选择晶闸管的型号
（3） 变压器二次电流有效值I2
（4） 整流变压器容量S
（5） 电源侧功率因数
解：1).
∴整流器所接负载可视为大电感负载。三相桥式可控整流电路接大电感负载时有：
，
∴ ，即：
∴
2). 流过晶闸管电流有效值的最大值为：
考虑2倍安全裕量时，有：
，取60A
，取1000V；
∴ 晶闸管的型号可选为：KP60-10。
3). 变压器二次电流有效值为：
4). 整流变压器容量S为：