第2至第8章作业 （黎华）第2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，并在门级施加触发电流（脉冲）。或：UAK0且UGK0.2.维持晶闸管导通的条件是什么？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。3.怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：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。4.图1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、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。图1 晶闸管导电波形解：a）b）C）7.晶闸管的触发脉冲需要满足哪些条件？答：A触发信号应有足够的功率 B触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通 C触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求第3章整流电路1.单相半波可控整流电路对电感负载供电，L20mH，U2100V，求当0和60时的负载电流Id，并画出ud与id波形。解：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： ：考虑到初始条件：当时，id=0可解方程得： id ud与id波形如下图： 当0时，在u2半周期60180期间晶闸管导通使电感L储能，电感L储藏的能量在U2负半周期180300期间释放，因此在u2一个周期中60300期间以下微分方程成立：考虑到初始条件：当600时，id=0可解方程得： id 其平均值为此时ud与id波形如下图2单相桥式全控整流电路，U2100V，负载中R2，L值极大，当30时，要求：作出ud、id、和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；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：作出ud、id、和i2的波形如图下：输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2 分别为Ud=0.9 U2 cos=0.9100cos30=77.97（V）（A）(A)晶闸管承受的最大反向电压为： （V）考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为： U你=（23）141.4=283424（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：（A）晶闸管的额定电流为：（A）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。3单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2，L值极大，反电势E=60V，当a=30时，要求：作出ud、id和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；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：作出ud、id和i2的波形如下图：流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2分别为：Ud=0.9 U2 cos a=0.9100cos30=77.97（A）Id=（Ud -E）/R=（77.97-60）/2=9（A） I2=Id=9（A）晶闸管承受的最大反向电压为：（A）流过每个晶闸管的电流的有效值为：（A）故晶闸管的额定电压为：UN=（23）141.4=238424（V）晶闸管的额定电流为：IN=（1.52）6.36/1.57=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。4单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。解：注意到二极管的特点：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。在电流中器件均不导通的阶段，交流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图如下：5单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1，L=，E=40V，U2=100V，LB=0.5mH，当a=60时求Ud、Id与g 的数值，并画出整流电压ud的波形。解：考虑LB 有： Ud=0.9U2 cos-Ud Ud=2XBId / Id=（Ud -E）/ R解：方程组得： Ud=()/（V）又 既得出 换流重叠角 最后，作出整流电压Ud的波形图如下： 6单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01800，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是09007.在三相半波整流电路中，如果a相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压ud的波形。解：=00，当负载为电阻时，ud的波形图如下当负载为电感是，ud的波形图如下 8三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5，L值极大，当a=60时，要求：画出ud、id和iVT1的波形；计算Ud、Id、IdT和IVT。解：画出ud、id和iVT1的波形图如下Ud、Id、IdT和IVT分别如下 （V） （A） （A）（A）9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ud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？ 答：假设VT1不能导通，整流电压ud 波形图如下假设VT1被击穿而短路，则当晶闸管VT3或VT5导通时，将发生电源相间短路，使得VT3、VT5也可能分别被击穿。10三相桥式全控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5，L值极大，当a=60时，要求：画出ud、id和iVT1的波形；计算Ud、Id、IdT和IVT。解：画出ud、id和iVT1的波形图如下 Ud、Id、IdT和IVT分别如下 （V） （A） （A）（A）11三相全控桥，反电动势阻感负载，E=200V，R=1，L=，U2=220V，a=60，当LB=0和LB=1mH情况下分别求Ud、Id的值，后者还应求g 并分别作出ud与iT的波形。解：当LB=0时： （V） （A）LB=1mH时 解方程组得： （V） （V） 又 ud与iT的波形如下： 12三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：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01200，当负载为电感负载是，要求的晶闸管移相范围是090013三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流的整流输出电压中含有6K（K=1/2/3.）次的谐波，其中幅值最大的是6次谐波，变压器二次测电流中含有6K1（K=1、2、3）次的谐波，其中主要的是5、6次谐波。14三相桥式全控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5，L值极大，当a=60时，要求：（1）计算Ud、Id、IdT和IVT；（2）i2的5、7次谐波分量的有效值I25、I27；（3）输入功率因数。解：（1）计算Ud、Id、IdT和IVT分别如下 （V） （A） （A） （A）（2）由此可计算出5次和6次谐波分量的有效值： （A） （A）（3）基波电流的有效值： （A）基波因数为 电路的输入功率应数为： 15使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？答：条件有二： 1、直流测要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于交流电路直流测的平均电压。 2、要求晶闸管的控制角/使Ud 为负值。16什么是逆变失败？如何防止逆变失败？答：叛变运行时，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，由于叛变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为叛变失败或者叛变颠覆。 防止叛变失败的方法有;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。第4章逆变电路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： 有源叛变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。而无源叛变电路的交流侧直接和负载联接。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：由电网提供电流压，只要把负的电网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：按照叛变电路直流测电源性质分类，直流侧的电源的称为叛变电路称为电压型叛变电路，直流侧是电流的叛变路称为电流型叛变电路 电压型叛变电路的主要特点是：1、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。2、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数负载阻抗情况的不同而