No-9-2电力电子技术-ch1,2习题

17
题解2-6
Ud Id IT 1



2U 2 sin td (t )
2 2

U 2 cos 0.9 100 cos 45 63.64V
Ud
63.64 6.36A R 10 1 1 Id Id 6.36 4.5 A 2 2 2
1 2
2U 2 cost

2U 2 1 cos 2
11
1 Ud 2


2U 2 sin t d t
1 2
2U 2 cost

2U 2


1 cos 2
U2=220V，R=10Ω，要 0 求输出整流电压平均值 0~30V连续可调。试求 max 180 cos max 1 控制角α，导通角θ的变 Ud 30V时， 对应 min 化范围，选择晶闸管定 2 220 1 cos cos min 0.39 额并计算变压器次级容 30 2 量。 min 113.2
T+a
T+b
T+c
L a b c ud R
Dห้องสมุดไป่ตู้a
D-b
D-c
38
题图2-17
提问

α=30°连续，输出为
T+a
T+b
T+c
L a b c ud R
D-a
D-b
D-c
39
题图2-17
输出电压计算
当 0<α <60°时，
40
输出电压计算
当α >60°时，电流断续
1 Ud 2


1 cos 2U 2l sin t d t 2.34U 2 2
Id Ud
14.86A
IT
5 6 3 Id 1 Id 7.43A 2 2

ID 6 Id 1 Id 7.43A 2 2 3
29
题
三相桥式全控整流电路，α=60°，分析故障时ud波形 （1）1FU熔断 （2）2FU熔断
30
（1）1FU熔断，凡与a相相关的电压均
7

习题1-5、1-6
晶闸管额定电流的定义
通态平均电流：正弦半波的平均值 晶闸管能否耐受的电流取决于晶闸管的发热，即取决于电流的 有效值
ITav=(1.5~2) IT/1.57= (1.5~2) KfId/1.57
8
题解1.5、1.6
9
题2-1
图2-1为带有续流二极管的单相半波可控整流电路， 大电感负载保证电流连续。试证明输出整流电压 平均值
35
题2-17
三相桥式半控整流电路，分别画出电感性和电 阻性α=60°和α=90°时的ud波形
T+a T+b T+c
L a b c ud R
D-a
D-b
D-c
题图2-17
36

α=60°临界连续，输出为
T+a
T+b
T+c
L a b c ud R
D-a
D-b
D-c
37
题图2-17

α=90°，输出为



解 晶闸管所承受的正、反向电压最大值为输入 正弦交流电源电压的峰值：1.414×220=311V； 取晶闸管的安全裕量为2， 则晶闸管额定电压不低于2×311＝622V。
6
题解1.5、1.6


1-5/6 图中阴影部分表示 流过晶闸管的电流波形， 其最大值为Im。试计算晶 闸管的电流平均值Id、有 效值IT及波形系数Kf； 若选用KP-100型晶闸 管，不考虑安全裕量。试 计算上述4种电流波形下 晶闸管能承受的平均电流 是多少?对应的电流最大 值Im各是多少?
16
习题2-6



单相桥式全控整流电路大电感负载，已知 U2=100V，R=10Ω，α=45° （1）负载端不接续流二极管D，计算输出整流电 压、电流平均值及晶闸管电流有效值 （2）负载端接续流二极管D，计算输出整流电压、 电流平均值及晶闸管、续流二级管电流有效值。 画出ud、id、iT、iD及变压器次级电流i2的波形。
15
题2-4
如图所示为带续流二极管的单相双半波可控整流电路，大电 感性负载，已知：U2=220V,R=20,α=60º. （1）画出ud, id, Id,iT1,uT1波形; （2）试计算晶闸管电流电压定额，考虑安全裕量为2， 选择型号; （3）计算续流二极管电流平均值和有效值; （4）电感电压平均值=？
27
题解2-10

根据触发角和负载性 质，画出各点波形
28
题解2-10

计算输出电压，电流平均值Ud，Id以及晶闸管 和续流二极管电流有效值IT，ID。
3 2
Ud

R

6 3
2U 2 sin t d(t )
3 2 U 2 cost 148.55V 2 2
13
题2-3：

如图所示具有变压器中心抽头的单相双半波可 控整流电路，请画出α=45º 时电阻性负载及大 电感负载下，输出电压ud和SCR承受的电压uT 波形
14
1个T导通时，另一个承受的电压？ 2个T导通都截止，承受的电压？
电阻负载 在电感负载
u2
ud id iT1 iT2 UT1
UT2
自然换向点？
2 220 1 cos max 2
min
U d 0时， 对应 max
题2-2 上题中，
的变化范围 113.2 ~ 180 180 ， 取 max 180， min 0
取 min 113.2， max 66.8
12
晶闸管承受正反间电压 最大值为 2U 2
3 计算变压器容量 I 2 2 IT 18.3A I2max=？
1 求U2 min 30，U
U2
d
80V
Ud 80 95.27V 0.451 cos 0.451 cos30
2 计算各元件的电流有效值（最大）
晶闸管（最大）？
30时，I
ua ub uc
Ta
Tb Tc
23
题解2-9

当触发脉冲uga触发a相晶闸管，则a相晶闸管导通 当 ugb 触发b 相晶闸管时，由于 a相电压高于 b相电压，则 a 相晶闸管继续导通，b相晶闸管因承受反压而不导通 过了自然换相点后，尽管b相电压高于a相电压，但b相晶 闸管的触发脉冲ugb已消失，所以b相晶闸管仍不导通 a相晶闸管导遇到过零点，电流过零而关断 接着导通的是c相晶闸管（分析类似）
南航 电力电子 课程组
电力电子技术 Power Electronics
任课教师：谢少军 xsj@nuaa.edu.cn 课程组网站： http://gc.nuaa.edu.cn/dldz
1
电力电子技术 Power Electronics
可控整流电路
习 题
2

习题1-2 （P17）
晶闸管的特点及导通关断条件


24
题解2-9

对于电感性负载在b相触发时仍不导通，当a相 电压过零时也不关断，继续导通。直到 c 相触 发时（此时C相电压比A相高，C相触发导通）
25
题解

由此可以看出，由于晶闸管间隔导通 出现了输出波形相序混乱现象 输出电压关系不再成立 这是不允许的
26
习题2-10



具有续流二极管的三相半波可控整流电路，大电感 负载R=10Ω，U2=220V，当α=60°时， （1）作出Ud、晶闸管电流iT、续流二极管电流iD的 波形 （2）计算输出电压，电流平均值Ud，Id以及晶闸 管和续流二极管电流有效值IT，ID
无输出，如线电压uba, uca, uab, uac
31

（2）2FU熔断，凡与b+相关的电压均无输出，
如线电压uba, ubc
32
提问


3FU熔断 凡与b+,c+相关的电压均无输出，如线电压uba, ubc, uca, ucb
（3）2FU,
33
提问：如下情况电路如何工作？
34
题2-14
三相桥式可控整流电路，共阴极晶闸管T+a、T+b 、 T+c以控 制角60 °， 60 °， 60 °触发导通，共阳极组晶闸管 T-a 、 T-b 、 T-c以控制角0 °， 30 °， 60 °触发导通。试画出 ud波形，计算其平均值。
T
αmin
6
2 20 12.9 A

整流管（最大）？ αmin 续流管（最大）？ αmax
I DC 122.24
I D I T 12.9 A
122 .24
20

180 20 16.48A
21
S U 2 I 2 95.2718.3 1.7kVA
R t E i (1 e L ) 15 103 R 0.5 t 50 (1 e 0.5 ) 100(1 et ) 15 103 0.5 et 0.99985
最后解得：
t 150 106 ＝150uS
5
题解1.4
1-4 在图b电路中，电源电压有效值为220v,问晶闸 管承受的正反向电压最高是多少？考虑安全裕量 为2，其额定电压应如何选取。
习题2-9

在三相半波可控整流电路中如果触发脉冲出现 在自然换相点之前，会出现什么现象？电路能 否正常换相？试画出电阻性负载和电感性负载 时Ud的波形。
ua ub uc
Ta
Tb Tc
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题解2-9


考虑触发信号是一一对应的，而不是同时给所 有驱动 即与a相自然换点作为参考的触发信号必然是 给a相作为触发
Ud 晶闸管流过电流有效值 IT Id 2 2 R 只考虑 min的情况 180 113.2 30
360 1.2923A 10
电源容量S U 2 I 2 2201.2923 284.31(VA)
选择晶闸管时留出裕量
1.2923 电流：I Tav (1.5 ~ 2) 1.23 ~ 1.65( A)， 取整得2 A 1.57 电压：U RRM (2 ~ 3) 2U 2 622.3 ~ 933.4(V ), 取整得 1000 V 选晶闸管定额 ITav 2 A,U RRM 1000 V
41
思考题
T+a T+b T+c
a b c ip o2 a' b' c'
a b c
u2
o
Lp o1 L R
ud
T-a T-b T -c
Tc Tb Ta T'a T'b T'c
+
电路(a)
电路(b)
.
⑴ 在图(b)中画出变压器的同名端，使变压器无直流磁化； ⑵ 写出电路名称：图(a)是 ；图(b)是 ⑶输出功率同样为10KW, 若输出为1KV/10A，宜选用 50V/200A，宜选 。
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题解2-6
u2
ud
id iT1、4
iD
19

习题2-8
20 0.9 95.27
Ud
cos max
1 cos max 1 cos 0.9U 2 2 2 20 1 0.533 0.45 95.27
单相桥式半控整流电路， 由220V经变压器供电， 负载为大电感性并接有 续流二极管。要求输出 整流电压20~80V连续可 调，最大负载电流为 20A，最小控制角 αmin=30°。试计算晶闸 管、整流管、续流二极 管的电流有效值以及变 压器容量。
可以双向阻断电压 在承受正向阳极电压的时候，加上门极触发后可以导通 当触发后、阳极电流大于擎住电流时可以持续导通（即使门极 触发去除）
当阳极电流小于维持电流后将关断
（a） 不能维持导通（IA<IH) ，不合理 （b） 耐压不够 （KP-100-3，300V），不合理 （c）I=150A（器件：100A，IT :157A）,可用
；若输出为
42
T+a T+b T+c
*
u2
a
* *
b
* *
c ip
a b c
o
*
a'
o2 c'
3
题解1.3

在题图1-3电路中，E=50V，R=0.5Ω，L=0.5H， 晶闸管掣住电流为15mA。要使晶闸管导通， 门极触发电流脉冲宽度至少应为多少？
4
解：晶闸管导通后，有如下回路电压方程：
L di Ri E dt
R t E i (1 e L ) R
解出电流大小：
欲 SCR 可靠导通，脉冲时间需要长到使流过 SCR 的电流≥ 15mA，忽略晶闸管的开通时间，则
2U 2 1 cos Ud 2
,并画出控制角为α时的输出整流电压ud、 晶闸管承受电压uT的波形。
10
题2-1
当U2＞0，Ug＝0时，T不导通。UT ＝U2，Ud＝0 当有Ug，T被导通时，Ud＝U2， UT=0 当U2<0,续流二极管导通, Ud＝0
1 Ud 2


2U 2 sin t d t