电力电子变流技术课后答案 第一章

Kf1? 晶闸管电流的有效值

?sin2??2?(???)2(1?cos?)?2.69

IV1?Kf1IV1AR?2,69?10?26.9（Ａ） 变压器二次电流的有效值 I2? 变压器二次容量

S2?I2U2?38.0?119?4522VA?4.52KVA

可见，在可控整流电路输出较低电压时，采用变压器供电有利于降低所用晶闸管的额定电流和额定电压，以及交流电源的容量。因为采用变压器供电可使可控整流电路在较小控制角α和较低的变压器二次电压下运行。

2-9．单相桥式半控整流电路，由220V经变压器供电，负载为大电感性并接有续流二极管。要求输出整流电压20～80V连续可调，最大负载电流为20A，最小控制角α计算晶闸管、整流管、续流二极管的电流平均值、有效值以及变压器容量。 解：1、在最小控制角α U2?min

min

2IV1?38.0（Ａ）

＝30°。试

和最大整流输出电压时，计算变压器二次电压U2

2Ud2?80??95.3(V) ?0.9?1?cos??0.91?cos30??2、在最小整流输出电压时计算出最大控制角α当Ud=20V时的最大控制角α

max

max

为

cos?max?则 α

max

2Ud2?20?1??1??0..5336

0.9U20.9?95.3=122°

3、在最不利的条件下，计算各器件的电流有效值和变压器二次有效值I2，因为晶闸管、整流管、续流二极管电流有效值涉及管芯的发热和合理选择器件的电流额定容量。变压器二次电流I2涉及变压器容量的选择，这些量的计算必须以电路运行中的最大值为基础，以保证器件和设备的安全运行。

晶闸管与整流二极管电流的平均值IV!AR、IV2AR与有效值IV1、IV2 其最大值出现在α

min

=30°时,所以

IV1AR?IV2AR???150??Id??20?8.3Ａ

2?360?16

电力电子变流技术课后答案 第一章

IV1?IV2???150??Id??20?12.9Ａ ?2?360续流二极管电流的平均值IV4AR与有效值IV4 其最大值出现在α

max

=122°时，所以

IV4AR?122??Id??20?13.6Ａ ?180? IV4?122??Id??20?16.5A ??180变压器二次电流的有效值I2 其最大值出现在α I2? 则变压器二次容量

S2?I2U2?18.2?95.3?1734.5VA?1.7KVA

2-10．单相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路接大电感负载，负载两端并接续流二极管的作用是什么？两者的作用是否相同？

解：单相桥式全控整流电路大电感负载整流输出平均电压为 Ud?min

=30°时,所以

12???I??2d???Id?d??.t??2????Id?2IV1?18.2A ?22?????02U2sin?.t?d?.t??22?U2cos??0.9U2cos?

其负载两端并接续流二极管是为了使交流电源电压进入负半周时，由续流二极管续流，使晶闸管关断，提高整流输出电压的平均值。整流输出平均电压为 Ud?0.9Ud1?cos? 2 单相桥式半控整流电路接大电感负载，负载两端并接续流二极管的作用是为了避免失控现象的发生，保证整流电路的安全运行。整流输出平均电压亦为 Ud?0.9Ud

2-11．单相可控整流电路供电给电阻负载或蓄电池充电（反电势负载），在控制角α相同，负载电流平均值相等的条件下，哪一种负载晶闸管的额定电流值大一些？为什么？

解：反电动势负载电路中晶闸管的额定电流大一些。因为当控制角为α时，电阻性负载时，晶闸管的导通角θ＝π-α。

17

1?cos? 2电力电子变流技术课后答案 第一章

而反电动势式负载时，当α小于不导电角δ时，θ＝π-2δ；当α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ＝π-α-δ。

所以，反电动势负载时的波形系数Kf1大于电阻性负载时的波形系数Kf2。当负载电流平均值相等的条件下，反电动势负载时的晶闸管电流的有效值大于电阻性负载时的晶闸管电流的有效值。因此，反电动势负载晶闸管的额定电流大一些。

2-12．直流电动机负载的特点及其等效电路如何？串接平波电抗器的意义何在？ 解：直流电动机反电动势负载，其等效电路为一直流反电动势和电阻串联。

由于反电势的作用，晶闸管的导通角变小，负载电流将出现断续，通常反电势负载的内阻又很小，所以输出同样的平均电流，峰值电流很大，因而电流的有效值大，要求电源的容量亦大。对于直流电动机负载，将使其机械特性变软，整流换相时产生火花。

为使负载电流连续，克服上述缺点，常在反电势负载的整流输出端串联平波电抗器，其目的是利用电感的储能作用来平衡电流的脉动和延长晶闸管的导通时间。

2-13．串平波电抗器电动机负载与大电感负载在单相全控桥整流电路中，输出电压波形一样吗？为什么？电动机的反电动势Ed不起作用吗？

解：在理想的情况下，二种电路输出电压的波形是一样的。

因为平波电抗器电感量的选择原则是：在最小的负载电流Idmin（低速轻载情况下）时，保证负载电流连续，即晶闸管导电角θ=180°。这是在最不利情况下，为保证电流连续选择的电感L值，当负载电流大于Idmin时，L的储能增多，电流就不会不连续。当负载电流连续时，其输出电压的波形与大电感负载电路相同

电动机的反电动势Ed不是不起作用，串平波电抗器的反电势负载电流连续时，晶闸管导通角θ=180°，波形与大电感负载时相同，输出电压U d交流分量几乎全部降落在电抗器上，反电势负载（例如直流电动机）上的电压脉动很小，负载电流id波形基本平直，可以近似看成为平行于横坐标的直线，晶闸管电流波形为180°的矩形波。所以，各种参数之间的数量关系，也与大电感负载时相同。只是由于反电势的作用，负载电流的平均值为

Id=(Ud-E)/R，

2-14．对单相大电感性负载可控整流电路，画图说明全控桥和半控桥输出电压ud、晶闸管电流iV1和变压器二次电流i2波形的差别。半控桥加续流二极管与其不加续流二极管时又有何差别？

解：单相全控桥大电感性负载可控整流电路，输出电压ud、晶闸管电流iV1和变压器二次电流i2波形如教材P37中的图2-6(d)、(f)、(g)、（h）所示。晶闸管导电角为θ=π，对应

18

电力电子变流技术课后答案 第一章

桥臂对管轮流导通和关断，电流iV1波形为为180°的正向矩形波。变压器二次电流i2波形为正负180°的矩形波。当α>0°时，输出电压u d波形将进入交流电源的负半周。

半控桥加接续流二极管V4后，输出电压ud和变压器二次电流i2的波形与不接续流二极管V4时相同，如教材P41中的图2-8(d)、(j)所示。而晶闸管和整流二极管的导电角为θ=π-α。图2-8（f）和图2-8 (i)波形上有斜线的部分不再存在，这部分的导电功能由续流二极管V4来代替，如教材图2-8（l）所示。

不加续流二极管时，晶闸管的导通角和整流二极管的导电角为θ=π，但图2-8（f）和图2-8 (i)波形上有斜线的部分对应的α期间，为同一桥臂的晶闸管和整流二极管续流期间。

半控桥不加续流二极管和加接续流二极管两种情况的输出电压ud波形是相同的，在α角对应的区间，输出电压ud为零。变压器二次电流i2波形为正负π-α的矩形波，在α角对应的区间，由于是续流期间，变压器二次电流i2为零。但接续流二极管电路，在续流期间，晶闸管和整流二极管全部关断。

第三章 可控整流电路

习题与思考题解

3-1．分别画出三相半波可控整流电路电阻负载和大电感负载在α为60°、90°的输出电压和晶闸管电压、电流、变压器二次电流i2的波形图。晶闸管导通角各为多少？输出电压各为多少？

解：

(1)电阻性负载

α=60°时，输出电压和晶闸管电压、电流波形参阅教材P48中的图3-4，其中晶闸管电流波形可在图3-4(c)中读出，变压器二次相电流i2的波形图与相对应相的晶闸管电流波形相同。

α=90°时，可参照上述波形，将控制角α移至90°处开始即可，晶闸管仍导通至相电压正变负的过零点处。

由于α>30°时，ud波形断续，每相晶闸管导电期间为α至本相的正变负过零点，故有

晶闸管导通角为 θ＝π-α-30° 整流输出电压平均值

Ud?32????6??2U2sin?.td??.t???32?????????U2?1?cos??????0.675U2?1?cos????? 2??6???6????当α=60°时，θ=90°，Ｕd=0.675U2 。

当α=90°时，θ=60°，Ｕd=0.675U2[1-0.5]=0.3375U2 。 (2)大电感负载

19

电力电子变流技术课后答案 第一章

α=60°时，输出电压和晶闸管电压、电流波形参阅教材P49中的图3-5，变压器二次相电流i2的波形图与相对应相的晶闸管电流波形相同。

α=90°时，可参照上述波形，将控制角α移至90°处开始即可，但晶闸管导通角仍为θ＝120°。

由于大电感负载电流连续，则 晶闸管导通角为 θ＝120°

整流输出平均电压为

3 Ud?2???5???6??2U2sin?.td??.t??636U2cos??1.17U2cos? 2?当α=60°时，θ=120°，Ｕd=1.17U2cos60°=0.585U2。 当α=90°时，θ=120°，Ｕd=1.17U2cos90°=0

3-2．三相半波可控整流电路向大电感性负载供电，已知U2=220V、R=11.7Ω。计算α=60°时负载电流id、晶闸管电流iV1、变压器副边电流i2的平均值、有效值和晶闸管上最大可能正向阻断电压值。改为电阻负载，重复上述计算。

解：(1)大电感负载 整流输出平均电压为

Ud?1.17U2cos??1.17?220?0.5?128.7(V)

负载电流平均值为 Id?负载电流有效值为

I?Id?晶闸管电流的平均值IV1AR为 IV1AR?晶闸管电流的有效值为 IV1?变压器二次电流平均值为

I2AR?IV1AR?Ud128.7??11(Ａ) R11.7Ud128.7??11(Ａ) R11.711Id??11?3.7(A) 3313Id?13?11?6.35(Ａ)

11Id??11?3.7(A) 3320