中国石油大学电力电子技术张加胜作业习题

作业习题

1-1 通常电力电子器件在开关频率较高和较低时各应主要考虑哪一种损耗？

1-2 电力电子系统需要强弱电隔离的原因是什么？通常采取那些隔离实现措施？ 1-3正向PN 结的电荷存储效应给电力二极管带来的主要优、缺点是什么？

1-4 从影响单向导电性的角度说明反向恢复时间较大的电力二极管，其开关频率较低的原

因。

1-5 使晶闸管导通的条件是什么？

1-6 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？

1-7 怎样理解晶闸管具有双向电压阻断能力？

1-8 图1-13中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，

试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3及其波形系数。 1-9 上题中如果不考虑安全裕量，问100A 的晶闸管能送出平均电流I d1、I d2、I d3各为多少？

这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少？

2-1. 100V 交流电源接于一只晶闸管与8Ω电阻串联的单相半波相控整流电路，用直流电压表测得管子两端电压为40V ，试求输出直流平均电压U d 、平均电流I d 及晶闸管的控制角α。 2-2. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L =20mH ，U 2=100V ，求当α=0︒和60︒时的负载电流I d ，并画出u d 与i d 波形。

2-3. 图2-10为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大正反向电压为222U 。②当负载为电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。

2-4. 单相桥式全控整流电路，U 2=100V ，负载中R =2Ω，L 值极大，当α=30︒时，要求：

① 作出u d 、i d 和i 2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I 2；

③ 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

2-5. 单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周期内承受的电压波形。 2-6. 单相桥式全控整流电路，U 2=100V ，负载中R =2Ω，L 值极大，反电势E =60V ，当α=30︒

图1-13 晶闸管导电波形

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。

2-7 单相桥式全控整流电路，大电感性负载，U2=220V，R=4Ω，试计算当α=60︒时输出电压、电流平均值。如负载端并接续流二极管，其U d、I d又为多大？求流过晶闸管和续流管的电流平均值、有效值并画出两种情况时的电压、电流波形。

晶闸管串联的单相半控桥（桥中VT1、VT2为晶闸管），电路如图2-12所示，U2=100V，电阻电感负载，R=2Ω，L值很大，当α=60︒时求流过器件电流的有效值，并作出u d、i d、i T、i D的波形。

3-1. 在三相半波可控整流电路中，α=30︒，如果a相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压u d的波形。

3-2. 三相半波可控整流电路，带大电感性负栽，α=60︒，如果a相的触发脉冲消失，试绘整流输出电压u d和b相晶闸管VT2的端电压波形。

3-3.三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段的电动势相同，其分段布置及其矢量如图3-24所示，此时线圈的绕组增加了一些，铜的用料约增加10%，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？

3-4. 三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点吗？

如果不是，它们在相位上差多少度？

3-5.有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们的触发角都是α，那末共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如都是a相，在相位上差多少度？

3-6. 三相半波可控整流电路和三相桥式全控整流电路，通常各自在电流连续的条件下推导出的输出平均电U d的计算公式，在电流断续的情况下，为什么不再适用？要求从电流断续对输出波形正负面积影响的角度给出其物理概念解释，并说明此时实测值应该比公式计算值大还是小（设α<90︒）？

3-7.三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当α=60︒时，要求：

①画出u d、i d和i T1的波形；

②计算U d、I d、I dT和I T。

3-8.三相半波可控整流电路，输出端接有续流二极管，电动机负载并串入足够大的电抗器。

U2=220V，电动机负载电流为40A，负载回路总电阻R=0.2Ω。求当α=60︒时流过晶闸管和续流管的电流平均值、有效值和电动机的反电势。

3-9.在三相桥式全控整流电路中，电阻性负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流

电压u d波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响？

3-10.三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：

①画出u d、i d和i T1的波形；

②计算U d、I d、I dT和I T。

3-11. 单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，E=40V，U2=100V，L B=0.5mH，当α=60︒时求U d、I d与γ 的数值，并画出整流电压u d的波形。

3-12.三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U2=100V，R=1Ω，L=∞，L B=1mH，求当α=30︒时、E=50V时U d、I d、γ 的值并作出u d与i T1和i T2的波形。

3-13.三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5Ω，L=∞，U2=220V，X B=0.3Ω，求U d、

I d、I D、I2和γ 的值并作出u d、i D和i2的波形。

3-14.三相全控桥，反电动势阻感负载，E=200V，R=1Ω，L=∞，U2=220V，，当①L B=0和

②L B=1mH情况下分别求U d、I d的值，后者还应求γ 并分别作出u d与i T的波形。

3-15. 三相全控桥式整流电路带电动机负载，并串入足够大的电抗器，已知变压器副边电压U2=100V，变压器副边的每相等效漏感L B=100μH，负载电流为150A，求由于漏感引起的换相压降，该压降所对应的整流器等效内阻及α=0︒时的换流重叠角。

3-16. 单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？

3-17. 触发电路中设置控制电压u CO和负偏压u p各起什么作用？

3-18. 三相全控桥主电路交流侧直接与三相电源相接，同步变压器接法为D,y-11,5，采用锯齿波同步触发电路，试选择同步电压。此时是否需要加R-C滤波器，如要加，则它移相多少度？

3-19. 某实验装置，三相全控桥主电路的电源变压器和同步变压器均采用D,y-11接法,若采用集成触发电路KC04，试说明需要几片集成触发电路，以及它们与各晶闸管的连接对应关系，并选择各自的同步信号。

3-20.三相全控桥，电动机负载，要求可逆，整流变压器的接法是D,y-5，采用普通分立式锯齿波同步触发器，并附有滞后30︒的R-C滤波器，决定晶闸管的同步电压和同步变压器的联结形式。

3-21.图3-25为带中心二极管的三相全控桥式整流电路。该电路在大α角情况下能有效地降低输出电压纹波。试分析在α≤30︒和α>30︒时u d波形的特点，画出α=60︒、90︒和120︒

时的u d波形。

图3-25 带中心二极管的三相全控