《电力电子技术》（专科第二版）习题解答

答：（1）负载两端电压为0，晶闸管上电压波形与U2相同； （2）负载两端电压为U2，晶闸管上的电压为0； （3）负载两端电压为0，晶闸管上的电压为U2。

2.3某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电，在流过负载电流平均值相同的情况下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些?

答：带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些。由于具有电感，当其电流增大时，在电感上会产生感应电动势，抑制电流增加。电阻性负载时整流输出电流的峰值大些，在流过负载电流平均值相同的情况下，为防此时管子烧坏，应选择额定电流大一些的管子。

2.4某电阻性负载的单相半控桥式整流电路，若其中一只晶闸管的阳、阴极之间被烧断，试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。

解：设α=0，T2被烧坏，如下图：

2.5相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的Ud与Id的乘积是否等于负载有功功率，为什么?带大电感负载时，负载电阻Rd上的Ud与Id的乘积是否等于负载有功功率，为什么?

答：相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的平均功率Pd?UdId不等于负载有功功率

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P?UI。因为负载上的电压、电流是非正弦波，除了直流Ud与Id外还有谐波分量U1,U2,?和

I1,I2,?，负载上有功功率为P?Pd?P1?P2??>Pd?UdId。

相控整流电路带大电感负载时，虽然Ud存在谐波，但电流是恒定的直流，故负载电阻Rd上的Ud与Id的乘积等于负载有功功率。

2.6某电阻性负载要求0~24V直流电压，最大负载电流Id=30A，如采用由220V交流直接供电和由变压器降压到60V供电的单相半波相控整流电路，是否两种方案都能满足要求?试比较两种供电方案的晶闸管的导通角、额定电压、额定电流、电路的功率因数及对电源容量的要求。

解：采用由220V交流直接供电当??0时：

Udo=0.45U2=0.45?220 =99V

由变压器降压到60V供电当??0时：

Ud=0.45U2=0.45?60 =27V

因此，只要调节? 都可以满足输出0~24V直流电压要求。

(1) 采用由220V交流直接供电时：

??222Ud?0.45U2?1?cos?， 2???Ud==24V时 ??12 1 ??180?121?59

UT?2U2?311V

IT??2U21[sin?t]2d?t?84A ?2?0RR?Ud24??0.8? Id30IT84??54A 1.571.57IT(AV)?取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为622V和108A。

电源提供有功功率 P?I2R?842?0.8?5644.8W 电源提供视在功率 S?U2I2?84?220?18.58kVA 电源侧功率因数 PF?2P?0.305 S21

(2) 采用变压器降压到60V供电：

Ud?0.45U2?1?cos?， 2???Ud==24V时 ??39, ??180?39?141

UT?2U2?84.4V

IT??2U21[sin?t]2d?t?51.38A ?2?0RR?Ud24??0.8? Id30IT51.38??32.7A 1.571.57IT(AV)?取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为168.8V和65.4A。

变压器二次侧有功功率 P?I2R?51.382?0.8?2112W 变压器二次侧视在功率 S?U2I2?60?51.38?3.08kVA 电源侧功率因数 PF?2P?0.68 S2.7某电阻性负载，Rd=50Ω,要求Ud在0~600V可调，试用单相半波和单相全控桥两种整流电路来供给，分别计算：

(1) 晶闸管额定电压、电流值；

(2) 连接负载的导线截面积(导线允许电流密度j=6A／mm2)； (3) 负载电阻上消耗的最大功率。 解：（1）单相半波??0时,U2??UdU600600??1333V,Id?d??12A 0.450.45Rd50晶闸管的最大电流有效值 IT?1.57Id?18.8A 晶闸管额定电流为 IT(AV)?晶闸管承受最大电压为 URM?IT?12(A) 1.572U2=1885V

取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为4000V和30A。

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所选导线截面积为 S?I?18.8?3.13mm2 J62负载电阻上最大功率 PR?ITR?17.7kW （2）单相全控桥??0时,U2??Ud600U600??667V,Id?d??12A 0.90.9Rd50负载电流有效值 I?1.11Id?13.3A (Kf=1.11) 晶闸管的额定电流为 IT(AV)?晶闸管承受最大电压为 URM?IIT6(A) I= ?T

21.572U2=1885V

取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为4000V和20A。

所选导线截面积为 S?I?13.3?2.22mm2

J6负载电阻上最大功率 PR?I2R?8.9kW

2.8 整流变压器二次侧中间抽头的双半波相控整流电路如图题2.8所示。 (1) 说明整流变压器有无直流磁化问题?

(2) 分别画出电阻性负载和大电感负载在α=60°时的输出电压Ud、电流id的波形，比较与单相全控桥式整流电路是否相同。若已知U2=220V，分别计算其输出直流电压值Ud。

（3）画出电阻性负载α=60°时晶闸管两端的电压uT波形，说明该电路晶闸管承受的最大反向电压为多少?

图题2.8

解：（1）因为在一个周期内变压器磁通增量为零，所以没有直流磁化。 （2）其波形如下图所示，与单相全控桥式整流电路相同。

1?cos?0.9?220?(1?cos600)??148.5V 电阻性负载： Ud?0.9U222感性负载： Ud?0.9U2cos??99V

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