电力电子变流技术课后答案 第一章

2-4．将单相半波可控整流电路中电阻负载和电感性负载的工作原理作个比较，找出差别，并画出电阻负载输出电压ud、电流id和晶闸管电压uV1波形；写出Ud、Id计算公式。 解：电阻性负载电路

输出电流id 与输出电压ud相位相同，波形相似。晶闸管导通区间从α至π，导通角θ＝π－α。ud波形从α至变压器二次电压正变负的过零点。 电感性负载电路

由于电感的储能作用，输出电流id 与输出电压ud相位不相同，电流id滞后于电压ud。而且，电流id不能随电压ud突变。晶闸管导通区间从α开始并超过π过零点，导通角θ>π－α。ud波形从α开始至变压器二次电压正变负的过零点后，进入负半周。导通角θ的大小，与负载电感值L有关，L越大，储能越多，θ亦越大，ud波形进入变压器二次电压负半周的部分亦越多，输出电压的平均值Ud亦下降的越多。当负载为大电感负载时，Ud近似等于零，此时输出平均电流Id亦很小。

电阻负载输出电压ud、电流id和晶闸管电压uV1波形参阅教材 Ｐ27中的图2-1。

电阻负载Ud、Id计算公式如下： (1)整流输出平均电压 Ｕd=

12???2?2U2sin?.td(?.t)=

12????2U2sin?.td(?.t)

= (2).负载电流平均值

1?cos??1?cos?? U2???0.45U2?22??2Ud R Id=

2-5．单相半波大电感负载可控整流电路中，带续流二极管和不带续流二管在输出电压ud和电流id、晶闸管电压uV1和电流iV1、续流二极管电压uV2和电流iV2波形上有何区别。写出带续流二极管时ud、id、iV1、iV2的平均值和有效值计算公式。

解：不带续流二管时，当负载为大电感负载时，输出电压ud波形与横坐标所围的正负面积相等，Ud近似等于零，此时输出平均电流Id亦很小。输出电压ud和电流id、晶闸管电压uV1和电流iV1的波形参阅教材P30中的图2-2。其中，iV1的波形与id的波形相同。 带续流二极管时，由于续流二极管的作用，晶闸管从α开始导通，至变压器二次电压正变负的过零点时，由于电感应电动势的作用使续流二级管导通，晶闸管被迫关断，所以，晶闸管导通区间从α至π，导通角θ＝π－α。由于负载为大电感负载，所以负载电流id脉动

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电力电子变流技术课后答案 第一章

很小，近似为一平行横坐标的直线，晶闸管电流iV1、续流二极管电流iV2近似为正向矩形波，导通角分别为θ＝π－α和θ＝π＋α。

输出电压ud和电流id、晶闸管电压uV1和电流iV1、续流二极管电压uV2和电流iV2波形参阅教材P31中的图2-3。

带续流二极管时ud、id、iV1、iV2的平均值和有效值计算公式如下： （１）输出电压的平均值Ud为 Ud=0.45U2 （２）输出电压的有效值值U为 U =

1?cos? 212?????2U2sin?td??t?=U2?21??? sin2??4?2? （３）输出电流的平均值Id为 Id? （４）输出电流的有效值值I为 I ＝Id? （５）晶闸管的平均电流IV1AR为 IV1AR= （６）晶闸管电流的有效值IV1为 IV1=

Ud RUd R12????Idd??.t?????Id 2?12?12?????Idd(?t)?2???.Id 2????.Id 2? （７）续流二极管的平均电流IV2AR为 IV2AR=

???0Idd??.t?? （８）续流二极管电流的有效值IV2为

1 IV2=

2?

????0Idd??.t??2???.Id 2? 2-6．有一单相桥式全控整流电路，负载为电阻性，要求α=30°时，Ud=80V，Id=7A。计算整流变压器的副边电流I2，按照上述工作条件选择晶闸管。 解：Id=Ud／R，则R=Ud／Id=80／70=1.14Ω

Ud=0.9U2×(1+cosα)／2

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电力电子变流技术课后答案 第一章

则 U2=95V (A)

I2?22???2?2U2?U??d?t＝2sin?t?R?R??I2221??? ＝82.12 sin2??2??IV1??58(A)

IVEAR=IV1／kfe =58／1.57≈37 (A) 考虑裕量系数2，

２×37＝74(A)

22U2?2?2?95?268.7(V)

选额定电流100A、额定电压300V的晶闸管。

2-7．单相全控桥式整流电路接大电感负载，已知U2=100V，R=10Ω，α=45°。 （1）负载端不接续流二极管V4，计算输出整流电压、电流平均值及晶闸管电流有效值。 （2）负载端接续流二极管V4，计算输出整流电压、电流平均值及晶闸管、续流二级管电流有效值。画出ud、id、iV11、iV4及变压器次级电流i2的波形。 解：（1）负载端不接续流二极管V4时 输出电压平均值为

2 Ud?2?????02U2sin?.t?d?.t??22?U2cos??0.9U2cos?

＝0.9×100×0.707≈63.7(V) 输出直流电流平均值为 Id? 晶闸管电流的有效值为 IV1

(2）负载端接续流二极管V4时 输出电压平均值

Ud?6.37(A) R1?2??????2Idd??.t?=

12Id≈4.5(A)

2 Ud?2????2U2sin?.td??.t??0.9U21?cos??0.9?100?0.854?76.8(V) 213

电力电子变流技术课后答案 第一章

输出直流电流平均值为 Id?Ud?7.68(A) R 晶闸管与整流二极管电流的有效值IV1、IV2为 IV1?IV2?12????2Idd??.t?????Id 2? ?135?7.68?4.70(A) 360 续流二极管电流的有效值IV4为 IV4? 变压器二次电流的有效值I2为

22???02Idd??.t???45Id=?7.68?3.84(A) ?180???Id ?1 I2?2? ???I??2d???Id?d??.t??2?2IV1?2?4.70?6.65 (A)

接续流二极管时的ud、id、iV11、iV4及变压器次级电流i2的波形参阅教材 Ｐ41中的图2-8。

2-8．单相桥式半控整流电路接电阻性负载，要求输出整流电压0～100V连续可调，30V以上时要求负载电流能达到20A。当（1）采用220V交流电网直接供电；2）采用变压器降压供电，最小控制角α

min

=30°，试分析比较二种供电方式下晶闸管的导通角和电流有效值、交

流侧电流有效值及电源容量。

解：（1）采用220V交流电网直接供电时 Ud?0.9Ud 当输出平均电压Ｕd为100V时 则 cos?? 当输出平均电压Ud为30V时 则 cos??

1?cos? 22Ud2?100?1??1?0.0101

0.9U20.9?220?min?90?

2Ud2?30?1??1??0.6970

0.9U20.9?220?max?134?

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电力电子变流技术课后答案 第一章

导通角θ＝π－α，所以晶闸管导通角θ＝90°～46°。

要求在此导通角范围之间，均能输出20A负载电流，故应在最小θ即最大α闸管电流有效值和变压器二次电流有效值。 Id=20A,则晶闸管平均电流IV1AR＝Id／2=10A 当α＝134°=134π／180=0.7444π时 波形系数为

Kf1? 晶闸管电流的有效值为

IV1?Kf1IV1AR?3.22?10?32.2（Ａ） 交流侧电流的有效值为 I2? 交流电源容量为

S2?I2U2?45.5?220?10010VA?10.01KVA

2）采用变压器降压供电时

Ud=0.9 U2 当α

min

max

时，计算晶

?sin2??2?(???)2(1?cos?)?3.22

2IV1?45.5（Ａ）

1?cos? 2=30°时，输出电压为100V，则变压器二次电压为

U2? 当Ud=30V时的最大控制角α

max

2Ud2?100??119(V)

0.9?1?cos??0.91?cos30???为

cos?max? α

max

2Ud2?30?1??1?0.4398

0.9U20.9?119≈116°

晶闸管导通角θ＝π－α，则θ＝150°～64°

要求在此导通角范围之间，均能输出20A负载电流，故应在最小θ即最大α闸管电流有效值和变压器二次电流有效值。 Id=20A,则晶闸管平均电流IV1AR＝Id／2=10A 当α＝116°=116π／180=0.6444π时 波形系数为

max

时，计算晶

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