2013作业3章
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黑龙江省精品课程
电力电子技术基础
作业(3章)
2013年2月
第3章整流电路习题
第1部分:简答题
1.什么是半波整流器?什么是全波整流器?举例说明其拓扑结构有什么不同?
2. 针对晶闸管变流器,给出下列名词的定义:自然换流点,触发延迟角,导通角和移相控制范围。
3.什么是变流器的相位控制方式?
4.什么是有源逆变?简述有源逆变产生的条件,并比较晶闸管变流器整流工作模式与逆变工作模式的差别。
5.逆变角是如何定义的?简述当晶闸管变流器工作于逆变状态时,应如何限制逆变角才能保证正常换流?简述逆变失败的原因及逆变失败所产生的后果。
6.晶闸管三相桥式变流电路,在设计触发电路时,为什么要采用“双窄脉冲”触发方式?晶闸管单相桥式变流电路,是否也需要采用这种双窄脉冲触发方式,为什么?
7.为什么随着触发角α的增加,晶闸管整流器的功率因数会变降低?
8.二极管桥式整流电路,负载侧并联大电容时,为什么在启动时会产生突入电流,突入电流有何危害,如何抑制突入电流?
第2部分:画图及计算题
1.当要求设备即可以在115V,又可以在230V交流输入电压下工作时,可采用如图3-1所
示倍压整流电路为设备提供直流电源。当输入电压为230V时,电压选择开关断开;当输入电压为115V时,电压选择开关闭合。试说明在这两种情况下整流输出电压是相同的。
图 3-1
2. 图3-2所示单相桥式半控整流电路(半控指将变流器中的一半晶闸管换成二极管,所以只有一半器件是可控的),大电感负载(近似认为负载电流恒定为Id ),回答下列问题: 1)画出在α=0º,α=90º时直流输出电压vd ,电源电流is ,S1中电流is1,D1中电流iD1的波形(规定:器件的正向导电方向为电流的正方向)。
2)推导直流输出电压Vd 的解析表达式(即Vd 与相电压有效值Vs,触发角α的关系表达式)。 3)说明该电路能否工作于有源逆变状态。试说明单相桥式半控整流电路与全控变流电路(全部器件都是晶闸管)相比,有那些优缺点?
图3-2
3. 单相桥式晶闸管变流电路如图3-3所示,交流电源电压有效值Vs=100V ,负载中rd =2Ω,Ld 值极大,反电势Ed=60V ,假定Ls =0。回答下列问题: 1)计算使晶闸管能触发导通的最小触发角;
2)当
时,求整流输出平均电压Vd 、平均电流Id ,输入电流有效值Is ,输入电流畸
变率THD ,功率因数PF 。 提示:
图3-
3
)
]
4.图3-4为简化的三相晶闸管变流电路(Ls=0),交流电源线电压有效值为VLL,负载电流为Id,回答下列问题:
1)试画出α=30º时,输出电压vd,电源电流is,晶闸管T1上电压vT1(电压的参考方向:阳极正,阴极负),和晶闸管T1中电流iT1的波形。
2) 再画出此时其它5只晶闸管上的电压和电流波形。
3)计算晶闸管上承受的反向峰值电压vT_peak,晶闸管中电流的平均值idT和有效值IT_eff。(用VLL和Id来表达)
4)如果有一个晶闸管T1不能导通,画出此时的整流电压vd波形;如果有晶闸管T1被击穿而短路,其它晶闸管受什么影响?
图3-4
5.三相桥式晶闸管变流电路如图3-5所示,交流电源线电压有效值VLL=380V(50Hz),反电动势阻感负载,Ed=200V,rd=1Ω,Ld=∞,α=60°。Ls=0情况下,计算整流输出平均电压Vd 、平均电流Id,输入电流有效值Is,输入电流畸变率THD,功率因数PF。
提示:
))
图3-5
第3部分:仿真题
1.利用Simulink 对图3-6中的单相桥式整流电路进行电路仿真,并回答下列问题: 1)记录电源电压vs 及整流输出电压vd 和电流id 的波形。 2)记录整流输出平均电压Vd 及平均电流Id ; 3)计算输入电流畸变率THD 及功率因数PF
4) 当滤波电容为Cd =200,500,1000,1500uF 时,观察并估计各种情况下整流输出电压的脉动幅度(峰-峰值)ΔVdpp,并说明滤波电容的取值对整流输出电压脉动的影响。
图3-6
提示:可在下图基础上绘制波形图。
120V (60Hz)
1mH 1m Ω1000μF 20s s s d load V L R C R =====Ω
2.利用Simulink对图3-7中的单相逆变器进行电路仿真,电路参数如下:
vs=120V(60Hz),Ls=1.3mH, Ld=20mH, Ed=88V, α=135º
回答下列问题:
1)记录电源电压vs、电流is及整流输出电压vd、电流id的稳态波形。
2)当α继续增加时,寻找负载电流连续和断续临界点处的α值。
图3-7
图3-7
第4部分:书后习题
3.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2Ω,L值极大,当α=30°时,要求:
①作出u d、i d、和i2的波形;
②求整流输出平均电压U d、电流I d,变压器二次电流有效值I2;
③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。
5.单相桥式全控整流电路,U2=200V,负载中R=2Ω,L值极大,反电势E=100V,当α=45︒时,要求:
①作出u d、i d和i2的波形;
②求整流输出平均电压U d、电流I d,变压器二次侧电流有效值I2;
③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。
13.三相桥式全控整流电路,U2=100V,带电阻电感负载,R=5Ω,L值极大,当α=60︒时,要求: