电力电子第四章习题解答

第四章 习题与思考题

２．某电阻负载要求获得U d ＝0～24V 的可调直流平均电压，负载电流I d ＝30A 。分别由交流电网220V 供电，与由整流变压器降压后60V 的变压器二次侧电压供电。采用单相半波可控整流电路，说明是否都能满足要求？并比较两种供电方案的晶闸管导通角、晶闸管的电压电流额定值、电源与整流变压器二次侧的功率因数及对电源要求的容量等何不同？两种供电方案哪种合理？

答：方案一：采用交流电网220V 供电

︒

︒=-=∴︒︒=∴+====59~0180~1212

cos 145.030,24~0,22022απθαa

U U A I V U V U d d d 又

晶闸管的额定电压：)7(622220222级取系列值V V U U TM Tn =⨯== 晶闸管的额定电流：）

取系列值A A U I a

a U R U I

I d

d d T AV T 200(7.10857

.142sin 2257

.1/257.122

)

(=⨯+-⨯

=⨯=⨯=πππ 功率因数： )121(31.022sin 41cos ︒==-+=απ

ππϕa

a 电源容量：KVA R I P S d

T 78.18cos cos 2

===

ϕ

ϕ 方案二：由整流变压器降压后60V 的变压器二次侧电压供电

︒

︒=-=∴︒︒=∴+====1.141~0180~9.382

cos 145.030,24~0,602

2απθαa U U A I V U V U d d d 又

晶闸管的额定电压:)2(7.16960222级取系列值V V U U T M T n =⨯== 晶闸管的额定电流：）

取系列值A A U I a

a U R U I I d

d d T

AV T 100(9.6557

.142sin 2257

.1/257.122

)

(=⨯+

-⨯=⨯=⨯

=πππ 功率因数： )9.38(69.022sin 41cos ︒==-+=απ

ππϕa

a 电源容量：KVA R

I P S d T 1.3cos cos 2===ϕ

ϕ

分析：比较方案一和方案二，可知若采用单相半波可控整流电路，两种方案均能满足移相范围的要求。方案二的晶闸管最大导通角较大、晶闸管的电压电流额定值较小，对晶闸管要求较低，功率因数较高，设备利用率较高，对电源要求的容量较小，

因而第二种方案较为合理。

5．单相全控桥整流电路，大电感负载。已知： U ＝220V ；R ＝4Ω。试求:当α＝60°时，分别计算负载两端并接续流二极管前后的U d 、I dT 、I dD 及I T 、I D 值；画出ｕd 、

i T 、u T 的波形；选择晶闸管的型号。 答：1)不接续流二极管时，

V 99cos602200.9cos 9.0U 2d =︒⨯⨯==αU

24.75A 4 99I d =Ω

==

V R U d d A 4.12I 21 I d dT == A I I d T 5.1721

=⨯=

22.3A ~7.16/1.575.712)~5.1(/1.572)I ~5.1(I TM TA V =⨯==（取系列值20A ）

420V ~280=2993)~2U 3~2=U TM n T ⨯=（）（(取系列值

4级)

因此，可选晶闸管型号为KP20-4。

2) 接续流二极管时 V 5.1482

60cos 19.02

cos 129.0U 2

d =︒

+=+=U U α

A 125.734 5.148I d =Ω

==V R U d

d A 375.12I 2- I d dT ==π

απ A I I d T

4.212=⨯-=

π

α

π A I I d

dD 375.12=⨯=π

α A I I d D 4.21=⨯=

π

α

27.3A ~4.2021.4/1.572)~5.1(/1.572)I ~5.1(I TM TA V =⨯==（取系列值30A ） 933.3V ~622.2=2 2203)~2U 3~2=U TM n T ⨯=（）（(取系列值8级) 因此，可选晶闸管型号为KP30-8。

6．单相半控桥电路，对直流电动机电枢供电，串入了大电感量的平波电抗器L d ，电枢电阻为0.2Ω，单相交流电压220V 输入。试画出当α＝90°时的u d 、i T 、i D 及u T 的波形; 并求：负载电流为50A 时的I dT 、I T 、I dD 、I D 与电动机反电势E 各为多少？

V 992

90cos 19.02cos 12

9.0U 2d =︒

+=+=U U α V R I U E R E U d d d d

d 892.05099I d =⨯-=-=∴-=

A I d 50= A 5.12I 2-

I d dT ==∴παπ A I I d T 252=⨯-=π

α

π A I I d dD 25=⨯=

πα A I I d D 36.35=⨯=π

α

7．如图4-42所示的可控整流电路，试画出α＝60°时的u d 、i T 、i D 及u T 的波形；如果u 2＝220V ，R ＝5Ω。试计算选择晶闸管与二极管的型号。

答

：

148

)/2c

o s 60(12200.9U d =︒+⨯⨯= 29.7A 148.5/5I d ==

A 8.19I )/18060-(180 I d dT =⨯︒︒︒=

A I I d T 3.24180/)60(180=⨯︒︒-︒=

A

17.2 I D =

A I I d dD 9.9180/60=⨯︒︒=

933.3V ~622.2=2 2203)~(2=U n T ⨯（取

8级） 图4-42 题7图

24.3A I TM =

31A ~23.224.3/1.572)~(1.5/1.572)I ~(1.5I TM TA V =⨯==（取30A ）

选择晶闸管型号：KP30-8。

10．对三相半波可控整流电路大电感负载，电感内阻为10Ω，不接接续流二极管。负载电压要求U d ＝220V ，画出当α＝45°时u d 、i T3、u T3波形；满足负载要求的整流变压器二次侧相电压有效值U 2及整流变压器容量S １、S 2。

KVA

U I S KVA U I S A

V

R U I V

U U U U d d d d d d d d d 163.72222048.148.1856.52222021.121.1221022026645cos 17.1220

cos 17.1cos 17.12122=⨯⨯===⨯⨯==∴=Ω

==∴=︒

==

∴=αα

波形略。

12．对三相半波可控整流电路，负载为直流电动机串入足够大的平波电抗器，并续流二极管。U 2＝220V ，电动机在额定负载下运行，额定电流为40A ，电枢回路总电阻为0.2Ω，试求：当α＝60°时的U d 、I dT 、I T 、I dD 及反电势E 值的大小。画出u d 、i T1、

u T1波形。

答：148.5V )]30cos([12200.675U d =︒++⨯⨯=α A I d 40=

5.1402.0405.148=⨯-=-=d d d R I U E