电力电子变流技术课后答案 第一章

当控制角α=60°时，参阅教材P58中的图3-12(b)，须将α=30°的波形依次后移30°，变换成α=60°的波形。

输出电压ud的表达式 Ud?

3-9三相全控桥式整流电路，L=0.2H，Rd=4Ω。要求Ud在0--220V之间变化。试求 (1).整流变压器次级相电压U2；

(2).计算晶闸管电压、电流值，如果电压、电流按裕量系数2计算，选择晶闸管； (3)变压器次级电流有效值I2； (4)计算整流变压器次级容量S2。

解：?L?2?fL?2?3.14?50?0.2?62.8(Ω)，而Rd=4(Ω)，所以 ，ωL>>Rd，按大电感负载情况计算，三相全控桥式整流电路，相当于最小控制角α

(1) 计算.整流变压器次级相电压U2

Ud=2.34U2,，则U2=220／2.34≈94(V)

(2).计算晶闸管电压、电流值，如果电压、电流按裕量系数2计算，选择晶闸管 晶闸管承受的最大峰电压为

UV1m?6U2?230.35(V) 按裕量系数2计算，则U=230.25×2=460.5(V)，选额定电压500V晶闸管。 Id?min=0°

36?U2cos??2.34U2cos60??1.17U2

Ud220??55（A） R411Id??50?16.7(A) 33 IV1AR? IV1?13Id?31.75(A)

IV131.75??20.2Ａ 1.571.57则 AV1EAR?按裕量系数2计算，则20.2×2=40.4(A),选额定通态平均电流为50A的晶闸管。 (3). 计算变压器次级电流有效值I2 I2?(4).计算整流变压器次级容量S2

S2=3U2I2=3×94×44.9=12661.8(VA)≈12.66(KVA)

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2Id?44.9(A) 3电力电子变流技术课后答案 第一章

3-10．三相桥式大电感性负载全控整流电路，变压器副边线电压380V、负载电阻11.7Ω、α=60°。画出ud、id、iV1、i2波形；计算输出电压ud、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。

解：ud、id、iV1、i2波形参阅教材P58中的图3-12，须将α=30°的波形依次后移30°，变换成α=60°的波形。

输出电压平均值

Ud?2.34U2cos??2.34?V)

输出电压有效值

U2L3?cos??1.35U2Lcos??1.35?380?0.5?256.5(

6 U =

2????3??3???6U2sin?td??t?=3U2?2?1??3??? cos2?????32? ＝3U2L?1??3???≈291(v) cos2?????32?Ud256.5??22（A） R11.71Id?7.3(A) 3负载电流平均值 Id?负载电流有效值 Ｉde=Ｉd=22(A) 晶闸管电流平均值 IV1AR?晶闸管电流的效值 IV1?13Id?12.7(A)

变压器二次电流平均值 I2AR=0(A) 变压器二次电流有效值

I2?

3-11．龙门刨床，其工作台由60kW、220V、305A的直流电动机拖动。由三相桥式全控整流电路供电。整流变压器初、次级线电压分别为380V和220V。要求起动电流限制在500A。当负载电流降至10A时，电流仍保持连续。计算控制角理论上最小值α

解：Ud?2.34U2cos??2.34? min及晶闸管的额定值。

2IV1?12.7?2?17.96?A??18?A?

U2L3?cos??1.35U2Lcos?

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电力电子变流技术课后答案 第一章

cos??则α≈42.2°，即理论上的最小α

Ud220??0.7407

1.35U2L1.35?220min≈42.2°

启动时最大负载电流Idmax=500A，此时晶闸管电流的有效值 IV1max?则 AVEAR?

晶闸管承受的最大正反向峰电压为6U2，即为线电压的峰值，为 按裕量系数2

2×183.9=387.8(A) 2×311=622(V)

选择额定通态平均电流为400A，额定电压为700V的晶闸管。

3-12．三相全控桥式整流器的单脉冲触发方式的脉冲宽度为什么要大于60°？ 解：三相全控式整流桥电路，必须有一个共阴极组的和另一个共阳极组的二个不同相的晶闸管同时导通，才能形成通过负载的导电回路。为了保证全控桥在初始工作合闸（启动工作）时能形成电流回路，或者由于电流断续后能再次导通，必须对两组中应导通的两个晶闸管同时加有触发脉冲。

单脉冲触发方式又称宽脉冲触发方式，要求脉冲宽度大于60°，小于120°，通常取90°左右。这种方法实质上是用一个宽脉冲来代替两个相隔60°的窄脉冲，即在按规定触发时刻给某一个晶闸管加触发脉冲时，前一号晶闸管触发脉冲还未消失，如教材P57中的图3-11(d)所示。这就保证了两组晶闸管中，各有一个管子同时加有触发脉冲，使电路在启动，电流连续或断续的工况下，都能正常工作。

13Idmax?13?500?288.7(A)

IV1max288.7??183.9Ａ 1.571.572U2L?2?220?311（Ｖ）

第四章 有源逆变电路

习题与思考题解

4-1．逆变电路必须具备什么条件才能进行逆变工作？ 解：逆变电路必须同时具备下述两个条件才能产生有源逆变：

1 变流电路直流侧应具有能提供逆变能量的直流电源电势Ed，其极性应与晶闸管的导电电流方向一致。

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电力电子变流技术课后答案 第一章

2. 变流电路输出的直流平均电压Ud的极性必须为负（相对于整流时定义的极性），以保证与直流电源电势Ed构成同极性相连，且满足Ud

4-2单相全控桥式逆变电路与单相桥式（二极管）整流电路有何差别？是否所有的整流电路都可以用来作为逆变电路？

解：单相全控桥式逆变电路是DC／AC变换电路，是单相全控桥式变流电路工作于逆变状态，其负载为反电动势负载，控制角为α>90°的情况。

单相桥式（二极管）整流电路是AC／DC 变换电路，是单纯的整流电路，相当于单相全控桥式变流电路工作于整流状态，控制角α=0°时的情况。

不是所有的整流电路都可以用来作为逆变电路。例如，单相、三相半控桥式变流电路，带续流二极管的变流电路都只能工作于整流状态，不能用来作为逆变电路。

4-3．逆变电路工作时为什么会产生短路事故？

解：变流器工作在逆变状态时，如果因丢失脉冲、移相角超出范围、甚至突发电源缺相或断相等情况时，都有可能发生换相失败，将使变流器输出的直流电压Ud进入正半周范围，Ud的极性由负变正，与直流侧直流电源电势Ed形成顺向串联，造成短路事故（因逆变电路的内阻R很小）。这种情况称为逆变失败。或称为逆变颠覆。

4-4．为什么要限制逆变角的最小值β

min？选择βmin值时应考虑哪些因素？

min。

解：为了避免逆变电路发生逆变失败，所以，必须限制逆变角的最小值β 最小逆变角β

min

的选取要考虑三个因素，即

换相重叠角γ；

晶闸管关断时间toff对应的电角度δ； 安全裕量角θ0。 故有

β

4-5．在图4-2（c）中，当α>90°时,为什么必须Ed>Ud才能正常逆变工作，Ed与Ud间的差值由何因素决定。如果Ed=Ud和Ed

解：因为当α>90°,必须Ed>Ud时，才能满足逆变工作条件。只有当Ed>Ud时，变流电路直流侧的电源电势Ed才能提供逆变能量，进而实现有源逆变。

min

≥γ+δ+θ0 Ed与Ud间的差值由主电路所限制的电流的大小决定，即通过控制角α(逆变控制角β)的

大小来确定。

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电力电子变流技术课后答案 第一章

Ed=Ud时，变流电路将处于等待状态，Ed

4-6．在图4-2中，设交流电源变压器二次电压U2=280V，变流电路为单相全控桥式电路，R=0.2Ω,L=∞。试求当电动机起重重物时，负载电流Id=200A且反电势Ed=180V时，变流电路的控制角α应为何值？变流电路处于什么工作状态？ 解： Id?Ud?Ed R则 Ud=IdR+Ed=200×0.2+180=220（V）

Ud?0.9U2cos?Ud220cos????0.873

0.9U20.9?280??29? 由于α< 90°，Ud >Ed，所以，变流电路处于整流工作状态。

4-7．在题4-6所给电路条件下，设电动机降落重物时起制动作用的负载电流Id=200A，与电动机转速对应的反电势Ed为－180V，试求此时的变流器控制角应为何值？并分析其能量传输关系。

解： Id?Ud?Ed R则 Ud=IdR+Ed=200×0.2－180=－140V

Ud?0.9U2cos? cos??Ud?140???0.5556

0.9U20.9?280??124? 由于???，Ud?Ed，则变流电路处于有源逆变工作状态，电动机处于发电运2行，输出的直流电能通过变流器转变为交流电能反送给电网。

4-8．试绘出单相和三相全控桥式逆变电路当β=45°时的输出电压波形、晶闸管的电流波形、以及晶闸管V11的端电压波形，并分析晶闸管承受电压的情况（设L=∞）。 解：单相全控桥式的输出电压波形、晶闸管的电流波形、以及晶闸管V11的端电压波形参阅教材P66中的图4-2(c)。由于L=∞，晶闸管的电流波形可画成180°的矩形波。

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