电力电子技术习题解答

壹

第一章

1 什么是电力电子技术？它有几个组成部分？

答：电力电子技术是与电能处理相关的技术学科。将电子技术与控制技术应用到电力领域，通过电力电子器件组成各种电力变换电路，实现电能的转换与控制，称为电力电子技术，或电力电子学。

电力电子技术是一门融合了电力技术、电子技术和控制技术的交叉学科，包括电力电子器件、变流电路和控制技术三个主要组成部分。 3 电力电子技术的基础与核心分别是什么？

答：电力电子技术的基础是电力电子器件，电力电子技术的核心是变流电路。 7 变流电路有哪几种形式？各自功能是什么？ 答：有四种形式：其各自的功能是

（1）整流电路：将交流电能转换为直流电能。

（2）斩波电路：将一种直流电能转换成另一固定电压或可调电压的直流电。 （3）逆变电路：将直流电能转换为交流电能。

（4）调压电路或称交流变换电路：将固定大小和频率的交流电能转换为大小和频率可调的交流电能。 第二章

7 晶闸管中通过的电流波形如图所示，求晶闸管电流的有效值、平均值及相应的正弦半波平均值和波形系数。 解：电流的有效值为

()()()m m m m T I I I t d I I 333103222122

3

/20

==⎪⎭

⎫

⎝⎛-=

=

⎰

π

πωπ

π 电流平均值为：

()

()m m m AV T I I t d I I 3

10322121

3

/20

=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=

=⎰

ππωπ

π 则波形系数为：()

33

133

'

===

m m

AV T T f I I I I K 则对应的正弦半波平均值：根据有效值相等的原则，有

()m AV T I I 3357.1'

=

，所以，()m m AV T I I I 368.057

.133'=⨯= 第三章

3-3 单相桥式全控整流电路，阻抗负载，V U 1002=，负载中Ω=2R ，L 值极大，当︒

=30α时，要求：

（1）画出d u 、2i i d 和的波形；

（2）求整流输出平均电压d u 、电流

d i 以及变压器二次电流有效值2I ；

贰

解：①由已知条件可知，该电路为大电感负载电路，所以其负载电流d i 连续且近似为一水平线，其d u 、d i 、2i 的波形如图所示：

②整流输出电压平均值V)(7830cos 1009.0cos 9.02=︒⨯⨯==αU U d

则输出电流平均值()A 392/78/===R U I d d ，（大电感时其两端电压平均值为0） 变压器二次电流有效值()A 392==d I I

③在该电路中，晶闸管承受的最大正反向电压均为22U ，考虑2倍的安全裕量，则晶闸管的额定电压为()V 8.28210022222=⨯=U ，取其额定电压为300V 。

通过晶闸管的电流有效值为()A 57.2739707.0707.0V T =⨯==d I I ，考虑2倍安全裕量，则晶闸管的额定电流为()()A 12.3557

.157

.272AV VT =⨯=

I ，取为40A 。

3-5 单相桥式全控整流电路，V U 1002=，负载中Ω=2R ，L 值极大，反电动势V E 60=，

当︒=30α时，要求： （1）画出d u 、2i i d 和的波形；

（2）求整流输出平均电压d u 、电流d i 以及变压器二次电流有效值2I ；

叁

解：①由于反电动势负载中串入了L 值极大的平波电抗器，使整流输出电压d u 的波形出现了负值部分，负载电流d i 的波形连续且近似为水平线，其波形如图所示：

②整流输出电压平均值V)(7830cos 1009.0cos 9.02=︒⨯⨯==αU U d ， 则输出电流平均值为()A 92

60

78=-=-=

R E U I d d ，则()A 92==d I I 。 ③该电路中晶闸管承受的最大正反向电压均为22U ，考虑2倍的安全裕量，则晶闸管的额定电压为()V 8.28210022222=⨯=U ，取其额定电压为300V 。

由于晶闸管每次导通︒180，所以通过晶闸管的电流有效值为

()A 4.69707.0707.0V T =⨯==d I I ，考虑2倍安全裕量，则晶闸管的额定电流为

()()A 11.857

.14

.62AV VT =⨯=

I ，取为10A 。 3-10 三相半波可控整流电路，电阻性负载。已知V U 2202=，Ω=20R ，当︒=90α时，试画出1T u 、d i 、d u 波形并计算d U 、d I 的值。 解：由于是纯电阻负载，其波形如下图所示。 因为︒=90α，所以其输出电压的平均值为

V 25.74)]9030cos(1[220675.0)]30cos(1[675.02=︒+︒+⨯⨯=+︒+=αU U d

负载电流平均值为A 7125.320

25

.74===

R U I d d

肆

3-11 大电感负载的三相半波电路，已知V U 1102=，Ω=5.0d R ，当︒=45α时，试画出

1T u 、d i 、d u 波形并计算d U 、d I 的值。如果并接续流二极管，试计算流过晶闸管的电流

平均值dT I 、有效值T I 和续流二极管的电流平均值dD I 、有效值D I 。

解：由于是大电感负载，所以其输出电流平均值近似为一条直线，其波形如图所示：

整流输出电压平均值为V 9145cos 11017.1cos 17.12=︒⨯⨯==αU U d 整流输出电流平均值为A 1825

.091

===

R U I d d 如果并接续流二极管，其整流输出电压平均值为

V 467.93)]4530cos(1[110675.0)]30cos(1[675.02=︒+︒+⨯⨯=+︒+=αU U d