电力电子技术(第二版)第3章答案
电力电子第3章部分答案
3-13. 三相半波可控整流电路带纯电阻负载情况，由整流变压器供电，电源是三相线电压为380V 的交流电网，要求输出电压U d 220V ，输出电流 I d 400 A ，考虑 min30 ，计算整流变压器二次侧容量S 2 ，与 0 时二次侧容量比较，并计算晶闸管定额。
解： α=30 °时， U d1.17U 2 cos ，可得 U 2217VU d 220 0.55R400I d152U 22U 2 1 36 ( sin t)I 2RR3cos2264可得 I 2250.35 A ， P 2 3U 2I 2 163020.39W流过晶闸管的电流就是变压器的二次侧某相的电流， I vt I2晶闸管承受的最大正向电压 UFM2U 2 ，最大反向电压 U RM6U 2考虑 2~3 倍的裕量I T(AV) (2 ~3)I vt318.9 ~ 478.4( A)1.57URM6U 2 (2~3)1077 ~1616(V )可选额定电流为 400A ，额定电压为 1700V 的晶闸管同理 α=0 °时， U d 1.17U 2 cos ， U 2188V1I 2252U 22U 21 36( sin t)R R3 cos264I 2 234.6 AP 2 3U 2 I 2 132314.4W3-14. 三相半波可控整流电路中，相电压U 2 110V ，负载反电势 E 30V ，负载电阻R 15 ，电感 L 值极大以致输出电流可以认为恒定，触发角60 时，求：○1 输出电流平均值和有效值；○ 2 a 相电流 i a 的有效值；○3 画出 u VT 1 、 i d 、 u d 、 i a 波形。
解：在三相整流可控整流电路中：（1）负载电流连续：输出电压平均值：U d 1.17U 2 cos 1.17110 cos 60 64.35输出电流平均值：I d(U d E) / R(64.3530) /15 2.29A输出电流有效值：I 2I d 2.29 A（2） a 相电流的有效值等于晶闸管电流有效值：I a IVT1I d 1.32 A3cos cos 2 X B I d 6U 23.34（3）3-17. 三相桥式全控整流电路，负载电阻R 4 ，电感L0.2H ，要求输出电压U d从0~220V 之间变化，求：○ 1 不考虑控制裕量，整流变压器二次侧相电压；○ 2 计算晶闸管的电压、电流定额（考虑 2倍裕量）；○变压器二次侧电流有效值I 2；○ 变压器二次侧容量34S2。
电力电子课后答案(整理版)
电力电子技术课后习题答案 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，并在门极施加触发电流（脉冲）。
或：u AK >0且u GK >0。
2. 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。
3. 图1-43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 m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。
π4π4π25π4a)b)c)图1-43图1-43 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈0.4767 I m b) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td I m =πmI (122+)≈0.5434 I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =2m I π2123+≈0.898 I m c) I d3=π21⎰2)(πωt d I m =0.25I mI 3 =⎰202)(21πωπt d I m =0.5I m4. 上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶闸管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少？这时，相应的电流最大值I m1、I m2、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 m1≈4767.0I≈329.35， I d1≈0.2717 I m1≈89.48b) I m2≈6741.0I≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56c) I m3=2 I = 314, I d3=41I m3=78.55. GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构，为什么GTO 能够自关断，而普通晶闸管不能？ 答：GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构，由P 1N 1P 2和N 1P 2N 2构成两个晶体管V 1、V 2,分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶闸管的分析可得，1α+2α=1是器件临界导通的条件。
(完整版)《电力电子技术(第二版)》课后习题及解答
《电力电子技术》习题及解答第1章思考题与习题1.1晶闸管的导通条件是什么? 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定?答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。
导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压U A决定。
1.2晶闸管的关断条件是什么?如何实现?晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定?答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流I A减小，I A下降到维持电流I H以下时，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。
进而实现晶闸管的关断，其两端电压大小由电源电压U A决定。
1.3温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化？答：温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流I H会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。
1.4晶闸管的非正常导通方式有哪几种？答：非正常导通方式有：(1) I g=0，阳极电压升高至相当高的数值；(1) 阳极电压上升率du/dt 过高；(3) 结温过高。
1.5请简述晶闸管的关断时间定义。
答：晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。
即gr rr q t t t +=。
1.6试说明晶闸管有哪些派生器件？答：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。
1.7请简述光控晶闸管的有关特征。
答：光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管，在光的照射下，光电二极管电流增加，此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。
主要用于高压大功率场合。
1.8型号为KP100-3，维持电流I H =4mA 的晶闸管，使用在图题1.8所示电路中是否合理，为什么?(暂不考虑电压电流裕量)图题1.8答：（a ）因为H A I mA K V I <=Ω=250100，所以不合理。
电力电子技术课后习题全部答案
电力电子技术2-1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能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
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. 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，并在门极施加触发电流（脉冲）。
或：uAK>0且uGK>0。
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。
2-4 图2-27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 m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。
解：a) I d1= I 1= b) I d2= I 2=c) I d3= I 3=2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2、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 m1A, I m2 I d2c) I m3=2I=314 I d3= 2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能?答：GTO 和普通晶阐管同为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和，由普通晶阐管的分析可得，是器件临界导通的条件。
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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︒ 2 ，2 （设U 2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2 和 22U ；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22U 2 ；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δ时，晶闸管的导通角θ = 180︒-2δ ; 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ = 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 22U ，随负载加重U d 逐渐趋近于0.9 U 2，通常设计时，应取RC≥ 1.5~2.5T ，此时输出电压为U d ≈ 1.2 U 2(U 2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U Fm 2 ，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︒ (U 2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，α的移相范围为 0︒≤a ≤90︒ 。
电力电子技术(第二版)第3章答案
第三章 交流-交流变换器习题解答3-1. 在交流调压电路中，采用相位控制和通断控制各有什么优缺点？为什么通断控制适用于大惯性负载？ 答：相位控制：优点：输出电压平滑变化。
缺点：含有较严重的谐波分量 通断控制：优点：电路简单，功率因数高。
缺点：输出电压或功率调节不平滑。
由于惯性大的负载没有必要对交流电路的每个周期进行频繁的控制，所以可以采用通断控制。
对时间常数比较小负载的工作产生影响。
3-2. 单相交流调压电路，负载阻抗角为30°，问控制角α的有效移相范围有多大？如为三相交流调压电路，则α的有效移相范围又为多大？ 答：单相交流调压电路，负载阻抗角为30°，控制角α的有效移相范围是30°-180°；如为三相交流调压电路，α的有效移相范围是30°-150°。
3-3. 一电阻性负载加热炉由单相交流调压电路供电，如α=0°时为输出功率最大值，试求功率为80%，50%时的控制角α。
解：α＝0时的输出电压最大，为()222max sin 21U t d t U U o ==⎰πωωπ此时负载电流最大，为R U R U I o o 2max max ==因此最大输出功率为R U I U P o o o 22maxmax max ==输出功率为最大输出功率的80%时，有：R U P P o 22max8.08.0⨯==又由παππα-+=22sin 2U U o)22sin (12παππα-+==R R U P o o化简得παα4.02sin 2=- 由图解法解得 α=60°同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有： α=90°3-4. 单相交流调压电路，电源电压220V ，电阻负载R=9Ω,当α=30°时，求： （1）输出电压和负载电流；（2）晶闸管额定电压和额定电流； （3）输出电压波形和晶闸管电压波形。
电力电子技术(第2版)第3章
图3-9 三相全波星形无中线调压电路α=0º时的波形
② 控制角α=30º
各相电压过零30º后触发相应晶闸管。以U相为例，uU 过零变 正30º后发出VT1的触发脉冲ug1，uU过零变负30º后发出VT4的 触发脉冲ug2 。 归纳α=30º时的导通特点如下：每管持续导通150º ；有的区 间由两个晶闸管同时导通构成两相流通回路，也有的区间三个 晶闸管同时导通构成三相流通回路。
(1) 三相调压电路在纯电阻性负载时的工作情况
① 控制角α=0º 由于各相在整个正半周正向晶闸管导通，而负半周反向晶闸管导 通，所以负载上获得的调压电压仍为完整的正弦波。 α=0º时如 果忽略晶闸管的管降压，此时调压电路相当于一般的三相交流电 路，加到其负载上的电压是额定电源电压。图3-9(d)为U相负载 电压波形。 归纳α=0º时的导通特点如下：每管持续导通180º ；每60º区间 有三个晶闸管同时导通。
2 晶闸管交流开关
晶闸管交流开关是一种快速、理想的交流开关。晶闸管交流开关 总是在电流过零时关断，在关断时不会因负载或线路电感储存能 量而造成暂态过电压和电磁干扰，因此特别适用于操作频繁、可 逆运行及有易燃气体、多粉尘的场合。 过零触发虽然没有移相触发时的高次谐波干扰，但其通断频率比 电源频率低，特别当通断比太小时，会出现低频干扰，使照明出 现人眼能察觉到的闪烁、电表指针出现摇摆等。所以调功器通常 用于热惯性较大的电热负载。
3 工作原理和波形
在正组桥整流工作时，使控制角α从 π / 2 → 0 → π / 2 ，输出的平
均电压由低到高再到低的变化。而在正组桥逆变工作时，使控制角α 从 π / 2 → π → π / 2 ，就可以获得平均值可变的负向逆变电压。 输出电压有效值和频率的调节 交-交变频电路的输出电压是由若干段电源电压拼接而成的。在输出电压 的一个周期内，所包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波。 使控制角从 π / 2 → α 0 → π / 2 的频率。 ，改变α0，就改变了输出电压的峰值， 也就改变了输出电压的有效值；改变α变化的速率，也就改变了输出电压
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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a的最大移相范围是_0wa w 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a的最大移相范围是0 w a w 180 ，其承受的最大正反向电压均为—.2U2—, 续流二极管承受的最大反向电压为 _ 2U2_ （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，a角移相范围为0 w a w180 ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为_.2U2_和_、..2匕_；带阻感负载时，a角移相范围为0 w a w 90 ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为2U2和_• 2U2_ ；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a大于不导电角时，晶闸管的导通角二180-2 ;当控制角小于不导电角时，晶闸管的导通角=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_-2U2 —，随负载加重U d逐渐趋近于0.9 U2,通常设计时，应取RO 1.5〜2.5T，此时输出电压为U d~ 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U Fm等于_、6U2_，晶闸管控制角a的最大移相范围是0 w a w 90 ，使负载电流连续的条件为a w 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，的移相范围为0 w a w 90 。
电力电子技术第3章 直流-交流变换电路习题和答案K
一、选择题3-1、当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为（A ）逆变；当交流侧直接和负载连接时，称为（B ）逆变。
A、有源B、无源C、电压型D、电流型3-2、逆变电路最基本的工作原理是把直流电变成交流电，改变两组开关的切换（D ），即可改变输出交流电的频率。
A、周期B、电流C、电压D、频率3-3、不属于换流方式的是（C ）。
A、器件换流B、电网换流C、单相换流D、负载换流3-4、要实现负载换流，负载电流的相位必须（ B ）于负载电压。
A、滞后B、超前C、相同D、三个都不对3-5、可实现有源逆变的电路为（A ）。
A、三相半波可控整流电路，B、三相桥式半控整流电路，C、单相全控桥接续流二极管电路，D、单相半控桥整流电路。
3-6、在一般可逆电路中，最小逆变角βmin选在下面那一种范围合理（A ）。
A、30º-35º，B、10º-15º，C、0º-10º，D、0º。
3-7、在有源逆变电路中，逆变角β的移相范围应选（B ）为最好。
A、β=90º~180º，B、β=35º~90º，C、β=0º~90º3-8、电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式是( C )导电方式。
A、90°B、120°C、180°D、270°3-9、PWM控制是对脉冲的（ C ）进行调制的技术。
A、长度B、高度C、宽度D、面积3-10、在调制法中，通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波，其中（A ）应用最多。
A、等腰三角波B、锯齿波二、判断题3-1、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。
（╳）3-2、变频调速装置是属于无源逆变的范畴。
（√）3-3、有源逆变装置是把逆变后的交流能量送回电网。
（√）3-4、无源逆变电路是把直流电能逆变成交流电能，送给电网，（╳）3-5、变频器总是把直流电能变换成50Hz交流电能。
《电力电子技术(第2版)》 王立夫、金海明版 第三章 部分习题答案
3.1 具有续流二极管的单相半波相控整流电路，U 2=220V ，R=7.5Ω，L 值极大，当控制角当α=︒30和60︒时，要求： ①作出d u ，d i ，2i 的波形②计算整流输出平均电压U d 、输出电流I d 、变压器二次侧电流有效值I 2； ③计算晶闸管和续流二极管的电流平均值和有效值； ④考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
解： 当α=︒30时 ① d u ，d i ，2i 的波形②输出平均电压U d 、输出电流I d 、变压器二次侧电流有效值I 2分别为d 21cos 0.450.4522092.3672U U α+==⨯=（V ） d 92.36712.31567.5d U I R ===（A ）212.31567.95dI I ===（A ） ③晶闸管和续流二极管的电流平均值和有效值 晶闸管的电流平均值 d V T 55.1315212d d I I I παπ-===（A ） 晶闸管的电流有效值 V T 27.95I I ==（A ） 续流二极管的电流平均值 Rd V D 7212d d I I I παπ+===7.1841（A ）续流二极管的电流有效值 R VD 12.31569.4062I I ===（A ）④考虑安全裕量晶闸管的额定电压为正常工作峰值电压的(2~3)倍2(2~3)(2~622.16~933.24R M U U ===（V ） 晶闸管的额定电流为T(AV)7.95(1.5~2)(1.5~2)(1.5~2)7.5955~10.1271.571.57 1.57f d VT k I I I ====（A ） 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
当α=60︒时① d u ，d i ，2i 的波形 略②输出平均电压U d 、输出电流I d 、变压器二次侧电流有效值I 2分别为d 21cos 11/20.450.4522074.2522U U α++==⨯⨯=（V ） d 74.259.97.5d U I R ===（A ）29.9 5.7159dI I ===（A ） ③晶闸管和续流二极管的电流平均值和有效值 晶闸管的电流平均值 d V T 13.323d d I I I παπ-===（A ） 晶闸管的电流有效值 V T 2 5.7159I I ==（A ） 续流二极管的电流平均值 Rd V D 26.623d d I I I παπ+===（A ）续流二极管的电流有效值 R VD 9.98.0833dI I ===（A ） ④考虑安全裕量晶闸管的额定电压为正常工作峰值电压的(2~3)倍2(2~3)(2~622.16~933.24R M U U ===（V ） 晶闸管的额定电流为T(AV) 5.7159(1.5~2)(1.5~2)(1.5~2) 5.46~7.28141.571.57 1.57f d VT k I I I ====（A ） 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
电路与模拟电子技术(第二版第三章习题解答教学文稿
第三章 正弦交流电路3.1 两同频率的正弦电压，V t u V t u )60cos(4,)30sin(1021︒+=︒+-=ωω，求出它们的有效值和相位差。
解：将两正弦电压写成标准形式V t u )18030sin(101︒+︒+=ω V t u )9060sin(42︒+︒+=ω，其有效值为V U 07.72101==，V U 83.2242==︒=︒-︒=150,15021021ϕϕ或︒=-=∆6021ϕϕϕ3.2 已知相量21421321,,322,232A A A A A A j A j A &&&&&&&&⋅=+=++=+=，试写出它们的极坐标表示式。
解： ︒∠=⋅=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=︒304421234301j e j A & ︒∠=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=604232142j A &3122(21)(1)45A A A j j =+=++=+=∠︒&&& 412443060169016A A A j =⋅=⨯∠︒+︒=∠︒=&&& 3.3 已知两电流 A t i A t i )45314cos(5,)30314sin(221︒+=︒+=,若21i i i +=，求i并画出相图。
解：A t i )9045314sin(52︒+︒+=，两电流的幅值相量为1230m I A =∠︒&，A I m︒∠=13552& 总电流幅值相量为)135sin 135(cos 5)30sin 30(cos 221︒+︒+︒+︒=+=j j I I I mm m &&& ︒∠=+-=++-=11285.453.480.1)2251(2253j jA t t i )112314sin(85.4)(︒+= 相量图如右图所示。
3.4 某二端元件，已知其两端的电压相量为V 120220︒∠=U &，电流相量为A I ︒∠=305&，f=50H Z ，试确定元件的种类，并确定参数值。
电力电子技术第三章整流电路的答案
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2.1 电力电子器件概述
2.1.1 电力电子器件的概念和特征 2.1.2 应用电力电子器件的系统组成 2.1.3 电力电子器件的分类 2.1.4 本章内容和学习要点
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2.1.1 电力电子器件的概念和特征
■电力电子器件的概念 电力电子器件（ ◆电力电子器件（Power Electronic Device）是 ） 指可直接用于处理电能的主电路 主电路中 指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的 变换或控制的电子器件 电子器件。 变换或控制的电子器件。 主电路：在电气设备或电力系统中， ☞主电路：在电气设备或电力系统中，直接 承担电能的变换或控制任务的电路。 承担电能的变换或控制任务的电路。 ☞广义上电力电子器件可分为电真空器件和 半导体器件两类，目前往往专指电力半导体器件。 半导体器件两类，目前往往专指电力半导体器件。
A
K A I P J b) N K
K A a)
A
K c)
电力二极管的外形、 图2-2 电力二极管的外形、结构和电气图形符号 a) 外形 b) 基本结构 c) 电气图形符号
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2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 结与电力二极管的工作原理
电力电子技术第3章 习题答案
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U d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U d≈ 1.2U2(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U Fm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。
电路与模拟电子技术(第二版第三章习题解答
元件是电感， ，
3.5有一10μF的电容，其端电压为 ，求流过电容的电流i无功功率Q和平均储能WC，画出电压、电流的相量图。
解： ，
电流超前电压90°，相量图如右图所示。
QC=-UI=-220×0.69=-152Var
3.6一线圈接在120V的直流电源上，流过的电流为20A，若接在220V，50HZ的交流电源上，流过的电流为22A，求线圈的电阻R和电感L。
，
线路功率损耗
单相输电线中的电流： ，线路功率损耗为
现要求功率损耗相等，即：
，
由此得
三相输电线的用铜量为3Sl，单相输电线的用铜量为 ，即三相输电线的用铜量为单相输电线用铜量的3/4。
， ，
，
3.14用电源等效变换的方法求题3.14图所示电路中的 ，已知 。
解：等效电路如图所示
3.15求题3.15图所示电路的戴维宁等效电路和诺顿等效电路。
解：（a）由弥尔曼定理可得
（b）ab端开路时， ，故
用短路电流法求等效阻抗，电路如图所示，对大回路有：
，
， ，
3.16求题3.16图所示电桥的平衡条件。
解：电源额定电流为 ，负载电流为 ，超过电源额定电流。
将负载的功率因数从0.6提高到0.95，需并联的电容容量为
并联电容后，电源电流为
设并联电容后还可接入n只40W灯泡，接入n只灯泡后的功率因数角为 ，则
有功功率8000+40n≤104cos
无功功率8000sin(arccos0.95)=104sin
总功率：
功率因数：
3.40证明：如果电压相等，输送功率相等，距离相等，线路功率损耗相等，则三相输电线（设负载对称）的用铜量为单相输电线用铜量的3/4。
电力电子技术(第二版)第3章答案
第三章 交流-交流变换器习题解答3-1. 在交流调压电路中，采用相位控制和通断控制各有什么优缺点？为什么通断控制适用于大惯性负载？ 答：相位控制：优点：输出电压平滑变化。
缺点：含有较严重的谐波分量 通断控制：优点：电路简单，功率因数高。
缺点：输出电压或功率调节不平滑。
由于惯性大的负载没有必要对交流电路的每个周期进行频繁的控制，所以可以采用通断控制。
对时间常数比较小负载的工作产生影响。
3-2. 单相交流调压电路，负载阻抗角为30°，问控制角α的有效移相范围有多大？如为三相交流调压电路，则α的有效移相范围又为多大？ 答：单相交流调压电路，负载阻抗角为30°，控制角α的有效移相范围是30°-180°；如为三相交流调压电路，α的有效移相范围是30°-150°。
3-3. 一电阻性负载加热炉由单相交流调压电路供电，如α=0°时为输出功率最大值，试求功率为80%，50%时的控制角α。
解：α＝0时的输出电压最大，为()222max sin 21U t d t U U o ==⎰πωωπ此时负载电流最大，为R U R U I o o 2max max ==因此最大输出功率为R U I U P o o o 22maxmax max ==输出功率为最大输出功率的80%时，有：R U P P o 22max8.08.0⨯==又由παππα-+=22sin 2U U o)22sin (12παππα-+==R R U P o o化简得παα4.02sin 2=- 由图解法解得 α=60°同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有： α=90°3-4. 单相交流调压电路，电源电压220V ，电阻负载R=9Ω,当α=30°时，求： （1）输出电压和负载电流；（2）晶闸管额定电压和额定电流； （3）输出电压波形和晶闸管电压波形。
电力电子技术(西电第二版)第3章 有源逆变电路-文档资料
则电流方向如图3-2(b)中所示，回路中的电流I为
(3-2)
此时，变为电源E2输出电能，电源E1却吸收电能。
第3章 有源逆变电路
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图3-2 (a) 提升重物；(b) 下放重物
第3章 有源逆变电路
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在图3-1(c)中，两个电源反极性相连，则电路中的电流 I为
(3-3)
此时电源E1和E2均同时输出电能，输出的电能全部消耗在电 阻R上，如果电阻R的值很小，则电路中的电流必然很大。若
的平波电感，故电流连续。对于α=60°的情况，输出电压瞬
时值均为正，其平均电压也自然为正值。对于在0＜ α＜π/2范围的其他移相角，即使输出电压的瞬时值ud有正也
有负，但正电压的面积总是大于负电压的面积，输出电压的
平均值Ud也总是为正，其极性如图中所示，为上正下负，而 且Ud略大于ED。
第3章 有源逆变电路
式中，R为回路的总电阻。此时电源E1输出电能E1I，其中一
部分为R所消耗的I2R，其余部分则为电源E2所吸收E2I。注意， 在上述情况中，输出电能的电源其电势方向与电流方向一致， 而吸收电能的电源则两者方向相反。
第3章 有源逆变电路
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在图3-1(b)中，两个电源的极性均与图3-1(a)中相反，但 还是属于两个电源间同极性相连的形式。如果电源E2＞E1，
流方向改变，则电能的传送方向也随之改变。
(3) 两个电源反极性相连，如果电路的总电阻很小，将形 成电源间的短路，应当避免这种情况的发生。
第3章 有源逆变电路
11
3.1.3
有源逆变电路的工作过程
1． 提升重物时，变流器工作于整流状态 由第一章的学习已知，对于单相全控整流桥，若控制角α 在0～π/2之间的某个对应角度触发晶闸管，则上述变流电路 输出的直流平均电压为Ud=Ud0 cosα，因为此时α均小于π/2，
电路与模拟电子技术(第二版)第3章习题解答[1]
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第三章 正弦交流电路3.1 两同频率的正弦电压，V t u V t u )60cos(4,)30sin(1021︒+=︒+-=ωω，求出它们的有效值和相位差。
解：将两正弦电压写成标准形式V t u )18030sin(101︒+︒+=ω V t u )9060sin(42︒+︒+=ω，其有效值为V U 07.72101==，V U 83.2242==︒=︒-︒=150,15021021ϕϕ或︒=-=∆6021ϕϕϕ3.2 已知相量21421321,,322,232A A A A A A j A j A ⋅=+=++=+=，试写出它们的极坐标表示式。
解： ︒∠=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=︒304421234301j e j A ︒∠=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=604232142j A3122(23(31)()2(13)45A A A j j =+=+++++∠︒ 412443060169016A A A j =⋅=⨯∠︒+︒=∠︒= 3.3 已知两电流 A t i A t i )45314cos(5,)30314sin(221︒+=︒+=,若21i i i +=，求i 并画出相图。
解：A t i )9045314sin(52︒+︒+=，两电流的幅值相量为 1230m I A =∠︒ ，A I m︒∠=13552 总电流幅值相量为)135sin 135(cos 5)30sin 30(cos 221︒+︒+︒+︒=+=j j I I I mm m ︒∠=+-=++-=11285.453.480.1)2251(2253j jA t t i )112314sin(85.4)(︒+= 相量图如右图所示。
3.4 某二端元件，已知其两端的电压相量为V 120220︒∠=U ，电流相量为A I︒∠=305 ，f=50H Z ，试确定元件的种类，并确定参数值。
解：元件的阻抗为449044305120220j IU Z =︒∠=︒∠︒∠==元件是电感，44=L ω，H L 14.05024444=⨯==πω3.5 有一10μF 的电容，其端电压为V )60314sin(2220︒+=t u ，求流过电容的电流i 无功功率Q 和平均储能W C ，画出电压、电流的相量图。
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第三章交流-交流变换器习题解答3-1. 在交流调压电路中，采用相位控制和通断控制各有什么优缺点？为什么通断控制适用于大惯性负载？答：相位控制：优点：输出电压平滑变化。
缺点：含有较严重的谐波分量通断控制：优点：电路简单，功率因数高。
缺点：输出电压或功率调节不平滑。
由于惯性大的负载没有必要对交流电路的每个周期进行频繁的控制，所以可以采用通断控制。
对时间常数比较小负载的工作产生影响。
3-2. 单相交流调压电路，负载阻抗角为30°，问控制角α的有效移相范围有多大？如为三相交流调压电路，则α的有效移相范围又为多大？答：单相交流调压电路，负载阻抗角为30°，控制角α的有效移相范围是30°-180°；如为三相交流调压电路，α的有效移相范围是30°-150°。
3-3. 一电阻性负载加热炉由单相交流调压电路供电，如α=0°时为输出功率最大值，试求功率为80%，50%时的控制角α。
解：α＝0时的输出电压最大，为()222max sin 21U t d tU U o ==⎰πωωπ此时负载电流最大，为RU RU I o o 2maxmax ==因此最大输出功率为RU I U P o o o 22max max max ==输出功率为最大输出功率的80%时，有：RU P P o 22max 8.08.0⨯==又由παππα-+=22sin 2U U o)22sin (12παππα-+==R RU P o o化简得παα4.02sin 2=-由图解法解得α=60°同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有：α=90°3-4. 单相交流调压电路，电源电压220V ，电阻负载R=9Ω,当α=30°时，求：（1）输出电压和负载电流； （2）晶闸管额定电压和额定电流； （3）输出电压波形和晶闸管电压波形。
解：(1)负载上交流电压有效值为VUU 21663sin212202sin 2120=-+⨯=-+=ππππππαπαπ负载电流为AR UI L 2492160===(2)晶闸管承受的正反向电压最大值是22U ，考虑到2-3倍的安全裕量，晶闸管的额定电压应该为()()VU U TN 933~62223~22==晶闸管流过的电流有效值为AI I T 17414.12420===考虑到1.5~2倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为()()()AI I T AV T 67.21~24.1657.12~5.1==3-5. 如图3-35所示为单相晶闸管交流调压电路，其中VU2202=，.516.5mH L=，.1Ω=R ，求：（1）触发角的移相范围； （2）负载电流的最大有效值； （3）最大输出功率和功率因数。
解：（1）负载阻抗角为：601005516.0502arctan arctan =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=πωϕR L触发角α的变化范围为：600≤α＜1800（2）当α =φ时，输出电压最大为U 2，负载电流也为最大，此时输出功率最大，为()AL R I o 11022022max =+=ω(3) 最大输出功率为()()()KW L R IP o o 2.2410516.5100111023222max2max =⨯⨯+⨯=+=-πω实际上，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦，即5.060cos cos ==oϕ3-6 一台220V ，10KW 的电炉，采用晶闸管单相交流调压，现使其工作在5KW ，试求电路的控制角α、工作电流及电源侧功率因数。
解：电炉可看为纯电阻性负载，由此可求得电阻值为：()Ω==84.42PUR电炉工作在5KW 时，电压有效值为：()VU U 5.1552220==由关系式：παπαπ-+=2sin 2120UU带入数据求得控制角为：90=α工作电流为：()A RU I 1.3200==电源侧功率因数为：7062.01.3222084.41.32cos 2202=⨯⨯==I U R I ϕ3-7. 晶闸管反并联的单相交流调压电路，输出电路VU 2202=，Ω=5R 。
如晶闸管开通100个电源周期，关断80个电源周期，求：（1）输出电压平均值； （2）输出平均功率； （3）输入功率因数；（4）单个晶闸管的电流有效值。
解：（1）由题意可得关系式，20180100UU =代入数据求得输出电压有效值为：VU 1640=（2）输出平均功率为：()KW RUP 379.520==（3）输入功率因数为：75.08.3222058.32cos 2220=⨯⨯==I U R I ϕ(4)单个晶闸管的电流有效值为：AI I T 2.2328.3220===3-8 试分析带电阻性负载的三相Y 形调压电路，在控制角α=30°, 45°，120°，135°四种情况下的晶闸管导通区间分布及主电路输出波形。
3-8 试分析带电阻性负载的三相Y 形调压电路，在控制角α=30°, 45°，120°，135°四种情况下的晶闸管导通区间分布及主电路输出波形。
解：（1）控制角α=30°时，各区间晶闸管的导通、负载电压情况t ω30~0060~30090~600120~90150~120180~150晶闸管导通情况VT5、VT6 导通 VT5、VT6 VT1导通 VT6、VT1 导通 VT6、VT1、 VT2导通 VT1 、VT2 导通 VT1 、VT2VT3导通RUu 0 u uuv)2/1(u u uuw)2/1(u u u（2）控制角α=45°时，各区间晶闸管的导通、负载电压情况t ω045~060~45105~60120~105165~120180~165晶闸管导通情况VT5、VT6 导通 VT5、VT6 VT1导通 VT6、VT1 导通 VT6、VT1、VT2导通 VT1 、VT2 导通 VT1 、VT2VT3导通RUu 0u uuv)2/1(uu uuw)2/1(uu u（3）控制角α=120°时各区间晶闸管的导通、负载电压情况t ω30~0060~30090~60 00120~90150~120180~150晶闸管 导通情况VT4、VT5 导通 VT1~VT6 均不导通 VT5、VT6 导通 VT1~VT6 均不导通 VT6、VT1 导通 VT1~VT6 均不导通RUu uwu )2/1( 0 0 0uv)2/1(u 0（4）控制角α=135°时各区间晶闸管的导通、负载电压情况t ω15~0030~15075~30090~75135~90150~135180~150晶闸管导通情况VT1~VT6 均不导通 VT4、VT5 导通 VT1~VT6 均不导通 VT5、VT6 导通 VT1~VT6 均不导通 VT6、VT1 导通 VT1~VT6 均不导通RUu 0uwu )2/1( 0 0 0wvu )2/1( 0输出波形参见书125-128页3-9 采用晶闸管反并联的三相交流调功电路，线电压U 1=380V ，对称负载电阻R=2Ω，三角形连接，若采用通断控制，导电时间为15个电源周期，负载平均功率为43.3KW ，求控制周期和通断比。
解：已知负载平均功率为43.3KW ，可求得输出电压有效值为：VR P U 17021033.43330=⨯⨯==由关系式 20UN n U =，式中2U 为相电压，负载角接，所以相电压就是线电压， 代入数据可求得，控制周期为N=75 故通断比为25.060153-10 交流调压电路用于变压器类负载时，对触发脉冲有何要求？如果两个半周波形不对称，会导致什么后果？答：用于变压器大电感性负载时，要求触发脉冲采用宽脉冲，触发角应该大于90°；如果两个半周波形不对称，会存在偶次谐波，对电源影响与干扰较大；也会有直流磁化现象。
3-11 单相交-交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同？答：单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路的电路组成是相同的，均由两组反并联的可控整流电路组成。
但两者的功能和工作方式不同。
单相交交变频电路是将交流电变成不同频率的交流电，通常用于交流电动机传动，两组可控整流电路在输出交流电压一个周期里，交替工作各半个周期，从而输出交流电。
而直流电动机传动用的反并联可控整流电路是将交流电变为直流电，两组可控整流电路中哪一组工作由电动机工作状态的需要决定，并没有像交交变频电路那样的固定的周期交替工作。
3-12. 如何控制交-交变频器的正反组晶闸管，才能获得按正弦规律变化的平均电路？答：运行中正、反两组变流器的触发角α随时间线性变化，可以实现输出电压平均值为正弦波。
改变触发角α的变化率，可使输出电压平均值变化的速率变化，即改变了输出电压的频率；改变触发角α的变化范围，可改变了输出电压的最大值，即改变了交流电压的有效值。
同时，正、反组交流器按规定频率不停地切换，以输出频率可变的交流电。
3-13. 交-交变频电路的有环流控制和无环流控制各有何优缺点？答：有环流控制的优点：两组变换器之间流过环流，可以避免出现电流断续现象并可消除电流死区，从而使变频器的输出特性得以改善，还可提高输出上线频率。
缺点：因为要在两组变换器之间要设置环流电抗器，变压器两次侧也需双绕组，使设备成本提高，环流还会增加装置的损耗，增加设计容量。
无环流控制的优点：保证了负载电流反向时无环流，输出效率比有环流方式高。
缺点：系统留有了一定的死区时间，使输出电压的波形畸变增大；此外，负载电流发生断续时，相同α角时的输出电压被抬高，也造成输出波形的畸变。
电流死区和电流断续的影响限制了输出频率的提高。
3-14.三相交-交变频电路有哪两种连接方式？它们有什么区别？答：三相交交变频电路有公共交流母线进线方式和输出星形联结方式两种接线方式。
两种方式的主要区别在于：公共交流母线进线方式中，因为电源进线端公用，所以三组单相交交变频电路输出端必须隔离。
为此，交流电动机三个绕组必须拆开，共引出六根线。
而在输出星形联结方式中，因为电动机中性点不和变频器中性点接在一起，电动机只引三根线即可，但是因其三组单相交交变频器的输出联在一起，其电源进线必须隔离，因此三组单相交交变频器要分别用三个变压器供电。