电力电子习题

VT1 VT2
ud =60o
i2
id
0
t
u2
a b
L ud
iT1，4
Id 120o
0
R
t
VT3 VT4
iDR 60o
60o Id
0

2
t
3.2.2.2 单相桥式全控整流电路-阻感负载
例题 单相全控桥式整流电路，接大电感负载，U2=220V，负载电 阻R=4Ω。（2）当负载两端接有续流二极管时，试求输出电压、 电流的平均值，流过晶闸管和续流二极管中电流的平均值、有效
解 (1)整流电压平均值
Ud

0.9U
2
1

cos 2

0.9 2201 cos 60 2
148.5 V
(2)负载电流平均值
Id
Ud R
148.5 5
29.7 A
(3)晶闸管和整流二极管每周期的导电角
T 180 180 60 120
DR 360 2T 360 2120 120 2 120
3.2.4 单相桥式半控整流电路-电阻负载
例题：具有中点二极管的单相 半控桥式整流电路如图所示
(1)给出=45o时Ud波形。
u2
VD3 u2 u2
VT1 VT2
R
VD1 VD2
0
π
ud
2 2U2
2U2
2π ωt
0
+
2 t
(4) t 2，VT2和VD1导通，VD3关断，输出电压为2 2U2 sint
t
3.2.2.2 单相桥式全控整流电路-阻感负载
例题 单相全控桥式整流电路，接大电感负载，U2=220V，负载电 阻R=4Ω。（2）当负载两端接有续流二极管时，试求输出电压、 电流的平均值，流过晶闸管和续流二极管中电流的平均值、有效 值，画出波形。
ud =60o
晶闸管中电流平均值和有效值
0
iT1，4 0
(1) Ud Id R 25 4 100 V
设=0时Ud最大
Ud

0.9U2
1 cos
2

0.9U2
100
V
变比 K =U1/U2 =220/111 2
U2 111 V
u2
(2) 0
最大有效值
t
I
1 2π
π 0

I
m
sin
t
2
d(t
)

2 Im 2
阻R=4Ω。（1）=60o时，画出晶闸管中的电流波形，求其平均值
和有效值。（2）当负载两端接有续流二极管时，试求输出电压、 电流的平均值，流过晶闸管和续流二极管中电流的平均值、有效 值，画出波形。
ud =60o
0 iT1，4
0 iT2，3
0
Id Id 2
解：（1）输出电压平均值
Ud 0.9U2 cos 0.9 220 cos60o
例题 三相半波整流电路向大电感性负载供电，已知U2=220V，
R=11.7。计算=60o时负载电流Id、晶闸管电流IT、变压器副边电
流i2的平均值和有效值。改为电阻负载，重复上述计算。
u
v
w
u
v
ud
0
ωt
1、对于大电感负载
Ud 1.17U2 cos 128.7 V
id
Id
Id
Ud R
π
2π Id
π π / 2 10 5A 2π
例题:具有续流二极管的单相半波可控整流电路,带阻感负载,电阻 为5Ω,电感无穷大,电源电压的有效值为220V,直流平均电流为10A, 试计算晶闸管和续流二极管的电流平均值和有效值，并根据晶闸 管承受电压来选择晶闸管（考虑2倍安全裕量）
例题:具有续流二极管的单相半波可控整流电路,带阻感负载,电阻 为5Ω,电感无穷大,电源电压的有效值为220V,直流平均电流为10A, 试计算晶闸管和续流二极管的电流平均值和有效值，并根据晶闸 管承受电压来选择晶闸管（考虑3倍安全裕量）
Id
Ud R
0.45U2 R
1 cos
2
a) u2
b)
2

2U2 sin td(t)
2U2

π
sin td(t) 2sin td(t)
π0

2U2 cost 0 2 cost
π

π

2 π
U
2

3

cos


3.2.4.2 单相桥式半控整流电路-阻感负载(带续流二极管)
例 单相半控桥式整流电路（带续流二极管），阻感负 载，R=5Ω，U2=220V，α=60°。求流过晶闸管、整流二极管 和续流二极管的电流平均值与有效值。

Kf =I/Id = 2
1.11 2
最大平均值
Id

1 π
π 0
Im
sin td(t)

2 π
I
m
3.2.4 单相桥式半控整流电路-电阻负载
例题 带整流变压器的单相半控桥式整流电路，U1=220V，电阻负 载，R=4Ω。要求负载电流Id在0~25A之间变化，试求(1)变压器的 变比;(2)波形系数;(3)变压器容量;(4)负载电阻R的最大功率。
有触发脉冲即可导通，VD2处于关断状态，当电源电压过零时VT1关断。
当电源电压过零变负时，a为负，b为正，VT1关断，VD1导通。当电源
电压再次过零变正时，VD1关断。。
（2）输出平均值Ud。
Ud

1 2π
π π 3
2U
2
sin
td(t)

1 2π
π 0
2U2 sin td(t)

0.45U 2
值，画出波形。
ud =60o
(2)接续流二级管的输出电压平均值
0
iT1，4 0
Id 120o
iDR 60o
60o Id
0

2
Ud 0.9U2(1 cos ) / 2
t 0.9 220 (1 cos60o) / 2 148.5V
t 输出负载电流平均值
Id Ud / R 37.125A
t 99V
输出负载电流平均值
Id Ud / R 99 / 4 24.8A
t 晶闸管中电流平均值
IdT Id / 2 12.4 A
晶闸管中电流有效值
t
IT
Id 2
17.54 A
3.2.2.2 单相桥式全控整流电路-阻感负载
例题 单相全控桥式整流电路，接大电感负载，U2=220V，负载电 阻R=4Ω。（2）当负载两端接有续流二极管时，试求输出电压、 电流的平均值，流过晶闸管和续流二极管中电流的平均值、有效 值，画出波形。
3.2.4 单相桥式半控整流电路-电阻负载
例题：具有中点二极管的单相半控桥式整流电路如图所示
（2）设U2=100V，求输出整流电压平均值Ud。
ud
VD3 u2
2 2U2
VT1 VT2
R
2U 2
u2
VD1 VD2
0
+
2 t
Ud

1 π
0
π
2U2 sin td(t)
3.2.4 单相桥式半控整流电路-电阻负载
例题：具有中点二极管的单相半控桥式整流电路如图所示
（1）给出=45o时Ud的波形。 （2）设U2=100V，求输出整流电压平均值Ud。
ud
VD3 u2
VT1 VT2
2 2U2
R
2U 2
u2
VD1 VD2
0
+
2 t
(1)=45，在0<t 区间，VD3和VD2导通，输出电压为 2U2 sint (2)在 t ，VT1和VD2导通，VD3关断，输出电压为2 2U2 sint (3) t ，VD3和VD1导通，VT1关断，输出电压为 2U2 sint (4) t 2，VT2和VD1导通，VD3关断，输出电压为2 2U2 sint
续流二极管电流平均值
a)
π ππ/ 2
u2
IdVDR 2π Id 2π 10 7.5A
b)
uOd
t1
t
c)
续流二极管电流有效值
O id
t
d)
Id
O
t
π
ππ/2
i VT
Id
IVDR 2π Id
2π
10 8.66Ae) O i VD R
-
+
t
3.2.4 单相桥式半控整流电路-电阻负载
例题：具有中点二极管的单相 半控桥式整流电路如图所示
(1)给出=45o时Ud波形。
u2
VD3 u2 u2
VT1 VT2
R
VD1 VD2
0
π
ud
2 2U2
2U2
2π ωt
0
+
2 t
(3) t ，VD3和VD1导通，VT1关断，输出电压为 2U2 sint
3.2.4 单相桥式半控整流电路-电阻负载
例题：具有中点二极管的单相 半控桥式整流电路如图所示
(1)给出=45o时Ud波形。
u2
VD3 u2 u2
VT1 VT2
R
VD1 VD2
0
π
ud
2 2U2
2U2
2π ωt
0
+
2 t
(2)在 t ，VT1和VD2导通，VD3关断，输出电压为2 2U2 sint
3.2.4 单相桥式半控整流电路-电阻负载
例题：具有中点二极管的单相
半控桥式整流电路如图所示
(1)给出=45o时Ud波形。
(2)设U2=100V，求输出整
流电压平均值Ud。 u2
VD3 u2 u2
VT1 VT2
R
VD1 VD2
0
π
ud
2 2U2
2U2
2π ωt
0
+
2 t
(1)=45，在0<t 区间，VD3和VD2导通，输出电压为 2U2 sint
Id 10A;R 5;U2 220V
uOd
t1
t
源自文库
c)
O
t
/2
id d)
Id
晶闸管电流平均值
O
t
i VT
Id
IdVT

π
2π
Id

π
π/ 2π
2 10

2.5A
e) f)
O i VD R
O
-
+
t t
u VT
晶闸管电流有效值
g) O
t
IVT
u2
b)
uOd
t1
t
（5，10，20，30，50，80，100，200， c)
300，400，500，600，800，1000）
O id
t
d)
Id
O
t
i VT
Id
e)
O i VD R
-
+
t
f)
O
t
u VT
g)
O
t
3.2.2.2 单相桥式全控整流电路-阻感负载
例题 单相全控桥式整流电路，接大电感负载，U2=220V，负载电
1
cos
2

0.45U 2

0.45U 2
1
cos 60 2
1
0.45U2 1.75 0.45 2201.75 173.25V
3.2.4 单相桥式半控整流电路-电阻负载
例题 带整流变压器的单相半控桥式整流电路，U1=220V，电阻负 载，R=4Ω。要求负载电流Id在0~25A之间变化，试求(1)变压器的 变比;(2)波形系数;(3)变压器容量;(4)负载电阻R的最大功率。
f)
O
t
u VT
g)
O
t
例题:具有续流二极管的单相半波可控整流电路,带阻感负载,电阻 为5Ω,电感无穷大,电源电压的有效值为220V,直流平均电流为10A, 试计算晶闸管和续流二极管的电流平均值和有效值，并根据晶闸 管承受电压来选择晶闸管（考虑2倍安全裕量）
晶闸管承受的最大电压为 2U2 311Va)
大电流（角留有20o裕量）。
Ud

0.9U2
1
cos
2

0.9U2
1
cos 2
20

250
V
U2 286.4V 峰值电压Um 2U2 405V
晶闸管承受的最大正向电压为 2U2，最大反向电压为 2U2 晶闸管承受的最大电流Im 2U2 / R 405/ 25 16.2A
128.7 11.7
11A
Id 120o
iDR 60o
60o Id
0

2
t
IdT 120Id / 360 12.4 A
t
IT
T 2π
Id

120 37.125 21.4 A 360
续流二极管中电流平均值和有效值
t
IdDR (60 60)Id / 360 12.4 A
IDR
（3）
I2

U2 R
1 sin2 π 111 / 4 27.75A
2π
π
变压器容量S U2I2 U2I 111 27.75=3.08KVgA
（4） 负载电阻R的最大功率PR
PR

I
2 d
R

252
4

2.5KW
3.2.4 单相桥式半控整流电路-电阻负载
例题 单相半控桥式整流电路，电阻负载，R=25Ω，要 求Ud=0~250V，计算晶闸管实际承受的最大电压与最
DR 2π
Id

2 60 37.125 21.4 A 360
3.2.3 单相全波可控整流电路
例题 单相全波整流电路如图所示，U2=220V，=60o。求
（1）输出直流电压平均值Ud。（2）画出ud、id的波形。
a
VT1
u2 u1
ud R
u2
b VD1
0 /3
2
t
解：（1）当电压为正半周时，即a为正，b为负时，VT1承受正向电压。