电力电子技术习题与解答

《电力电子技术》习题及解答

思考题与习题

2.1 什么是整流？它与逆变有何区别？

答：整流就是把交流电能转换成直流电能，而将直流转换为交流电能称为逆变，它是对应于整流的逆向过程。 2.2 单相半波可控整流电路中，如果： (1) 晶闸管门极不加触发脉冲； (2) 晶闸管内部短路； (3) 晶闸管内部断开；

试分析上述三种情况负载两端电压ud和晶闸管两端电压uT的波形。

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。

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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：

U1?cos?d?0.45U22，

U==24V时 ??121? ??180??121??59?d

UT?2U2?311V

?IT?12??[2U2d?t?84A

0Rsin?t]2R?Ud?24I?0.8?

d30ITT(AV)?I1.57?841.57?54A

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?I222R?84?0.8?5644.8W

2

电源提供视在功率 S?U2I2?84?220?18.58kVA 电源侧功率因数 PF?PS?0.305

(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?12????[02U2Rsin?t]2d?t?51.38A

R?UdId2430?0.8?

IT(AV)?IT1.57?51.381.57?32.7A

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?51.38?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?22PS?0.68

2.7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

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