电力电子技术复试笔试重点复习题
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id = I m sin (ωt − ϕ ) − I m sin (α − ϕ )e
其中
− R (ω t −α )
(ωL )
− R (ω t −ϕ )
+ Ioe
(ωL )
0 ≤ ωt ≤ π
Im =
2U
R 2 + (ωL )
2
⎛ ωL ⎞ ϕ = arctg⎜ ⎟ ⎝ R ⎠
如果 ωt = π 时所求出的二极管电流的初始值为 I 1 ,则
如图所示 在大电感负载情况下,必须接续流二极管, ,电路才能正常运行。如
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第二章 相控整流电路
U d =90V
Id =
Ud =2A R
1 + cos α ⎞ ⎛ U d = ⎜ 0.45 × 220 ⎟V 2 ⎝ ⎠ α =35 o
θ T = 180 o − 35o = 145o
答:
题图电阻性负载时输出波形如上图 a 所示。 Ud = 1 2π
∫
π
0
2 sinωtd(ω t)=
2 × 100V=45A π
Id =
U d 45 A = =4.5A R 10
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第二章 相控整流电路
U RV = 2 × 100V=141.4V 题图感性负载时输出波形如上图 b 所示。二极管一导通,下面电压方程式成立。 L
1 晶闸管内部短路,显然晶闸管两端电压为零,此时 uT 和 u d 波形如图 b 所示。 2 晶闸管内部断开, u T 和 u d 波形如图 c 所示。
9、某单相可控整流电路给电阻性负载供电和给反电动势负载蓄电池充电,在流过负载电流平 均值相同的条件下,哪一种负载的晶闸管额定电流应选大一点?为什么? 答:在流过负载电流平均值相同的条件下,反电动势负载时晶闸管额定电流应选大一些。因 为反电动势负载时,晶闸管导通的条件除了门极需要触发外,还必须瞬时阳极电压 u a 大于发 电动势 E 值,所以导通角θ比电阻负载小时。因此,在平均电流值相同时,反电动势负载的 电流波形系数 K f 比电阻负载时大,所以晶闸管的额定电流应选大一些。
I1 = I m sin ϕ − I m sin (α − ϕ )e
− R (π −α )
(ωL )
− R (π −α )
+ I oe
(ωL )
在 π ≤ ωt ≤ 2π + α 期间的 id 值为 I 1 ,则
− R (ωt −π )
id 1 = I 1e
(ωt )
ωt = 2π + α 可求出晶闸管电流的初始值,即
)
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四川大学电力电子与电力传动专业 电力电子技术复试笔试重点复习题 1 (U d − E ) = 6.8 A Rr
U RV = E + 2U = 241.4V
2、晶闸管单相半波可控整流,设交流电压有效值为 U ,频率为 f ,负载为电感性负载,延迟 角为 α ,如图所示。绘出输出电压 u d 的波形以及输出电流 id 的波形,并求出 u d 及 id 来。
4、某一电热负载,要求直流电压 60V,电流 30A,采用单相半波可控整流电路,直接由 220V 电网供电,计算晶闸管的导通角及电流有效值。 答:
⎛ 1 + cosα ⎞ U d = 0.45U 2 ⎜ ⎟ 2 ⎝ ⎠
U d = 60V
cos α =
U 2 = 220V α = 78 o
2 × 60 − 1 = 0.21 0.45 × 220
8、单相半波可控整流电路,如门极不加触发脉冲;晶闸管内部电极短开,试分析上述三种情 况晶闸管两端 (uT )和负载两端 (u d ) 波形。 答:晶闸管门极不加触发脉冲,即晶闸管呈阻断状态,可视作开路,所以 uT 和 u d 波形如图 a 所示。
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四川大学电力电子与电力传动专业 电力电子技术复试笔试重点复习题
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四川大学电力电子与电力传动专业 电力电子技术复试笔试重点复习题
− R (π +α )
Io =
e
1− e
(ω L ) (ω L )
− R (2π )
I m [sin ϕ − sin (α − ϕ )e
+ Rid 1 2π
− R (π −α )
(ω L )
]
u d 和 id 的关系为 u d = L did Ud =
Id
= 2.8 ,要求晶闸管额定有效值 1.57 I T (VA ) ≥ K f I d
U Tm ≥ 2U 2 = 311V
考虑安全欲度,晶闸管至少应选 KP100-4 查图示曲线,cos ϕ =0.302 要求电源视在功率 S= U 2 I 2 =(220 × 2.8 × 30 )=18.48KV • A 如采用降压到 60V 供电
1 2π
dt
∫
2 π +α α
u d d (ωt ) =
∫
2 π +α α
L
did 1 d (ωt ) + dt 2π
∫
2 π +α α
Rid d (ωt )
当晶闸管导通时, u d = 2U sin ωt ,当二极管导通时, u d = 0 。
ud =
1 2π
1 2π
∫
π α
2U sin ωtd (ωt ) =
5、某电阻负载要求 0~ 24V 直流电压,最大负载电流 I d =30A,如果用 220V 交流直接供电与 用变压器降压到 60V 供电,都采用单相半波可控整流电路,是否都满足要求?试比较两种供 电方案的晶闸管的导通角,额定电压,电流值,电源与变压器二侧的功率因数,以及对电源 容量的要求。
答: 采用 220V 电源直接供电 α =0 时, U d 0 = 0.45U 2 = 99V 采用 60V 电源供电、 U d 0 = 0.45U 2 = 27V 所以只要适当调节控制角α,均能满足最大整流电压为 24V 的要求。 下面我们分析以下两种情况的利弊。 先计算用 220V 交流电源直接供电的情况。
lim e
R−>0
− R ωt /(ωL )
=1
R − >0
lim arctg (
ωL = π ) R 2
id=
2U (1 − cos ωt ) ωL
β变为 2π,即 ωt = 2π ,4π ,...时, id = 0 ,即二极管在此时刻才截止。
Ud =
1 2π
∫
2π 0
2U (1 − cos ωt )d (ωt ) = 2U = 9 A ωL ωL
4某一电热负载要求直流电压60v电流30a采用单相半波可控整流电路直接由220v电网供电计算晶闸管的导通角及电流有效第二章相控整流电路电压有效值即电流有效值为617a5某电阻负载要求024v直流电压最大负载电流30a如果用220v交流直接供电与用变压器降压到60v供电都采用单相半波可控整流电路是否都满足要求
U d = 0.45U 2
1 + cos α 2
U 2 = 220V
α = 121o
U d = 24V
cos α = −0.515 θ = 180 o − 121o = 59 o
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四川大学电力电子与电力传动专业 电力电子技术复试笔试重点复习题 查图示曲线,波形系数 K f = I 即 I T (VA ) ≥ 2.8 × 30 A = 53.5 A 1.57
U d = 0.45U 2
1 + cos α 2
U 2 = 60V
U d = 24V
α =39 o θ = 180 o − 39 o = 141o 查图示曲线,波形系数 K f = 1.77
I T (VA ) ≥
1.77 × 30 A = 33.8 A 1.57
U Tm ≥ 2U 2 =
所以选 KP50-2 型的晶闸管也就可以了。
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导通角
θ = 180 o − 78 o = 102 o
第二章 相控整流电路
电压有效值
U = U2
1 π −α sin 2α + = 123.4V 4π 2π
R=
I=
即电流有效值为 61.7A
U d 60 = Ω = 2Ω I d 30
U 123.4 A = = 61.7 A R 2
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第二章 相控整流电路
直流电流的平均值 I d ,并绘出输出电压 u d 及电流 id 的波形,若ω L>>R 时,波形又如何?
答: 当晶闸管 VT 导通时
L
d id + Rid = 2U sin ωt dt
当二极管 VD 导通时
L
dit + Rid = 0 dt
设ω t=α时,晶闸管的初始电流为 I o ,则
IT =
θT 145 o I = × 2 A = 1.23 A d 360 o 360 o I T ( AV ) ≥ IT = 0.8 1.57
若不考虑电压、电流欲量,选 KP1-4 型晶闸管即可。 流过二极管 VD 电流有效值 I D = 360 o − θ T I D =0.773 × 2A=1.55A 360 o
10、某电阻负载的单相桥式半控整流电路,若其中一只晶闸管的阳极、阴极之间被烧断,试 画出整流二极管、晶闸管和负载电阻两端的电压波形。
(
2 × 60 V = 84.4V
)
S= U 2 I 2 = (60 × 1.77 × 30)VA = 3.18 KV • A 这样,增加了整流变压器后,使延迟角减小了,选择的晶闸管的额定电压、额定电流都减小 了,要求的电源容量也减小了。由此可以看出,应当尽量使晶闸管电路工作在小延迟角状态。
6、有一转差离合器的励磁绕组,其直流电阻为 45 Ω ,希望在 0~90V 范围内可调,采用单相 半波可控整流电路,由电网直接供电,电源电压为 220V,试选择晶闸管和二极管。 答:
若不考虑电压、电流欲量,选 ZP2-4 行整流二极管即可。
7、图为同步发电机单相半波自励电路,原先运行正常,突然发电机电压很低,经检查,晶闸 管触发电路以及熔断器 FU 均正常,试问是何原因?
答:是续流二极管断开所致。因为发电机励磁线圈为大电感负载,所以晶闸管导通角为θ =2 π-2α, U d 始终为零或零电压很低。
2 (1 + cos α ) 2π
因为
∫
2 π +α α
L
did ωL d (ωt ) = dt 2π ∫
i d ( 2π +α ) i d (α )
did =
ωL ωL [id (2π + α ) − id (α )] = (I o − I o ) = 0 2π 2π
故
Ud =
1 2π
∫
2 π +α α
答: 晶闸管在延迟角α处导通后下面电压方程式成立。
Id
did + Ri d = 2U sin ωt dt
如果电流的初相位为α,则
id =I m sin (ωt − Φ ) − I m sin (α − ϕ )e
其中
− R (ωt −α )
(ωt )
Im =
2U
R + (ωt )
2
2⎛Βιβλιοθήκη ωt ⎞ ϕ = arctg ⎜ ⎟ ⎝R⎠
U Rv = 0
题图 c 反电动势负载时输出波形如图 c 所示。 设二极管导通时的角度为α 1 ,截止时的角度为β 1 ,则 ⎛ E ⎞ α 1 = arcsin ⎜ ⎟ ⎝ 2U ⎠
β1 = arcsin ⎜
U d =E+ 1 2π
⎛ E ⎞ ⎟ = π — α1 ⎝ 2U ⎠
π ≤ β1 ≤ π 2
Rid d (ωt )I d R
输出电流的平均值与 L 无关系。可写作
Id =
∆id = I 1 − I 0 = I 1 [1 − e 当 ωL >> R 时,则
− R (π +α )
Ud R
− R (π +α )
(ωL )
]
e
(ωL )
=1
∆id ≈ 0 这样,我们就可以把电流看作一条直线来计算了。
∫ (
β1 α1
2 × 100 sin ωt − E d (ωt ) =
)
2 × 100 ⎛ β1 − α 1 ⎞ (cos β1 − cos α1 ) = ⎜1 − ⎟E − 2π ⎠ 2π ⎝ 106.8V
Id =
1 2π
∫
β1 α1
1 Rr
(
2 × 100 sin ωt − E d (ωt ) =
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1、在题图所示的单相半波整流电路中,R=10Ω,L=50mH ,E=100V,Rr=1Ω,u=(100 2 sin ωt) V,f=50Hz,当纯电阻负载,纯电感与电阻串联负载以及反电动势负载三种情况下,试 计算:
1 直流输出电压的平均值 Ud 。 2 直流输出电流的平均值 Id。 3 加在二极管上的反向峰值电压。
dit +Ri d = 2 Usinωt dt
当ωt=0 时, id=0 则 其中 i d =Imsin(ω t-Φ) +ImsinvΦe Im= 2U
− Rt
L
R 2 + (ωL) 2
⎛ ωL ⎞ φ = arctg ⎜ ⎟ ⎝ R ⎠
(ωt ) 的减小而增大。 负载为纯电感时,
图 b 中在三种时间常数时电流波形曲线β角随 R
当α = ϕ 时, id 成为正弦半波电流。
Ud =
1 2π
∫
β α
2U sin ωtd (ωt ) = 1 2π
U (cos α − cos β ) 2π
或
Id =
∫
β α d
i d (ωt )
Id =
Ud R
3、单相半波可控整流,电感性负载接有续流二极管,如图所示。求此时直流电压平均值 U d 及