电力电子变流技术课后答案 第一章
晶闸管的导通角为θ=180°，此期间两端电压近似为零，关断后的β角对应期间承受反向电压，之后的α角对应期间承受正向电压。
三相全控桥式逆变电路的输出电压波形、晶闸管的电流波形、以及晶闸管V11的端电压波形参阅教材P74中的图4-5的中间β=45°的一段。由于L=∞，晶闸管的电流波形可在该导通期间画成120°的矩形波。
晶闸管的导通角为θ=120°，此期间两端电压近似为零，关断后本相晶闸管按相序分别承受与相邻二相的线电压各120°。例如，A相共阴极组晶闸管V11，导通的120°期间，两端电压近似为零，关断后首先承受线电压uAB120°,转而承受线电压uAC120°。其中关断后的β角对应期间承受线电压uAB首先是反向电压。
逆变电路中，晶闸管在关断后的β角对应期间承受的是反向电压，其余绝大部分时间均承受正向电压。
4-9．在图4-5的三相桥式电路中，设交流电源线电压有效值U2l=200V,L=∞，R=1.5Ω。如要求电动机在制动过程中保持制动电流Id=10A恒定不变，试问：当电动机反电势Ed=－200V时，逆变角β应为何值？当Ed降至于－100V、－50V、0V时逆变角分别应为何值？ 解： Id? 当Ed＝－200V时，
则 Ud=IdR+Ed=10×1.5－200=－185V
Ud?Ed RUd?2.34U2cos???2.34U2cos???1.35U2Lcos??Ud185cos????0.68521.35U2L1.35?200
??47?
当Ed＝－100V时，
则 Ud=IdR+Ed=10×1.5－100=－85V
Ud?2.34U2cos???2.34U2cos???1.35U2Lcos?cos???Ud85??0.31481.35U2L1.35?200
??72? 当Ed＝－50V时，
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电力电子变流技术课后答案 第一章
则 Ud=IdR+Ed=10×1.5－50=－35V
Ud?2.34U2cos???2.34U2cos???1.35U2Lcos??Ud35cos????0.12961.35U2L1.35?200
??83? 当Ed逐渐下降至0V时，电路电流Id亦将下降为0A，因而Ud＝0V，则β=90°，此时电流电路输出电压的正负面积相等。
4-10．试列举三种产生逆变失败的情况，并说出应注意哪些安全保护措施。 解：1.产生逆变失败的情况主要有以下几个方面： (1)触发电路工作不可靠
触发电路不能及时、准确地为各晶闸管提供脉冲，如丢失脉冲或脉冲延迟等，均能导致换相失常或换相失败，参阅教材P72中的图4-4(b)和(c)。
脉冲延迟即使不出现图4-4 (c)的严重情况，也将使逆变角β过小，导致换相时间不足，产生逆变失败。
所谓换相时间，即是需被关断的晶闸管承受反压的时间，即逆变角β区间所对应的时间，如果这个时间短了，晶闸管承受的反压时间不够，不能恢复正向阻断能力而造成逆变失败。 (2)晶闸管出现故障
晶闸管性能不合格，或设计电路时参数选择不当，以致出现晶闸管该阻断时不能阻断，该导通不能导通，均将导致逆变失败。 (3)交流电源失常
在有源逆变工作状态下，交流电源的突然停电或缺相，由于直流电势Ed的存在，原来导通的晶闸管仍会导通，但此时变流电路交流侧已失去了同直流电势极性相反的交流电压，直流电势将通过晶闸管短路，或原来导通的晶闸管使ud进入导通相的正半周（缺相时）极性变正，造成逆变失败。
2.逆变失败将造成严重的后果，应采取的安全保护措施如下： (1)正确选择晶闸管参数和缓冲保护电路 (2)正确设计稳定可靠的触发电路 例如具有不丢脉冲，最小逆变角β (3)设置完善的系统保护装置
min限制、抗干扰能力强等性能。
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电力电子变流技术课后答案 第一章
例如能对系统过流、过压、交流电源缺相、欠压、断电等故障及时检测，并采取相应的保护操作。
4-11．换流重叠角的产生给逆变电路带来哪些不利影响？
解：由于变压器漏感和线路电感等因素的影响，晶闸管的换流（换相）不能瞬时完成，均需一定的时间即换相重叠角γ所对应的时间。如果逆变角β<γ，将使换相不能完成，造成逆变失败。
4-12．单相全控桥反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，U2=100V，当Ed=－99V，β=60°时，求Ud、Id的数值。 解：
Ud?0.9U2cos???0.9U2cos???0.9?100?cos60???45(V)
Id?Ud?Ed?45?99??54(A) R1 4-13．三相半波变流电路，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，U2=100V，当Ed=－150V，β=30°时，求Ud、Id的数值。 解：
Ud?1.17U2cos???1.17U2cos???1.17?100?cos30???101(V)
Id?
4-14．三相全控桥式变流电路，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，U2=220V，当Ed=－400V，β=60°时，求Ud、Id的数值。此时送回电网的平均功率为多少？ 解：
Ud?Ed?101?150??49(A) R1Ud?2.34U2cos???2.347U2cos???2.34?220?cos60???257.4(V)
Id?Ud?Ed?257.4?400??142.6(A) R1 由于L=∞，输出电流有效值（忽略谐波） I =Id 网恻有功功率为
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电力电子变流技术课后答案 第一章
2 Pd?IdR?IdEd=142.62?1?142.6???400???36705.24(W)≈
-36.7(KW)
送回电网的平均功率为36.7(KW)
4-15．三相桥式变流电路，已知U2L=230V，反电势阻感负载，主回路R =0.8Ω，L=∞，假定电流连续且平滑，当Ed=-290V，β=30°时，计算输出电流平均值、输出电流有效值（忽略谐波）、晶闸管的电流平均值和有效值。 解：
输出电流平均值
Id? 输出电流有效值 I?2I??IN?Id?26（Ａ） 2dn?1?Ud?2.34U2cos???2.34U2cos???1.35U2Lcos???1.35?230?cos30??269(V)Ud?Ed?269?290??26(A) R0.8?
晶闸管的电流平均值为 IV1AR? 晶闸管电流有效值为 IV1?
4-16．试叙述反并联（双重）变流电路的四象限运行条件。
解：反并联（双重）变流电路参阅教材P69中的图4-3（a）。其四象限运行条件如下：
第一象限，电动机正转作电动运行，变流器1工作在整流状态，α1<π/2，Ed 第二象限，电动机正转作发电运行，变流器2工作在逆变状态，α2>π/2，Ed>Ud2。此时Ud2、Ed的极性均为上正下负，电动机供出电能，经变流器2回馈给电网。 11Id??26?8.67（Ａ） 331Id?15(A) 334 电力电子变流技术课后答案 第一章 第三象限，电动机反转作电动运行，变流器2工作在整流状态，α2<π/2，Ed 第四象限，电动机反转作发电运行，变流器1工作在逆变状态α1>π/2，Ed>Ud1，此时，Ud1、Ed的极性均为上负下正，电动机供出电能，经变流器1回馈给电网。流过电动机的电流与第二象限工作时相反。 可见，由反并联（双重）变流电路控制的可逆系统中，电动机从电动运行转变为发电制动运行，由于电动机的旋转方向不变，故电动机电势Ed的方向不变，相应工作于整流和逆变状态的变流器不能在同一组全控桥内实现。具体地说，由一组桥整流，电网供出能量使电动机作电动运转，逆变必须通过反并联的另一组桥来实现，将电动机作发电制动运行产生的直流电能回馈给电网。 4-17．试指出晶闸管相控变流器的主要特征。 解：几种典型晶闸管相控变流器的主要特征如下： 接续流二极管的单相半波可控变流电路——脉动频率为fS；可工作于第一象限 接续流二极管的单相半控桥式变流电路——脉动频率为2fS；可工作于第一象限 单相全控桥式变流电路——脉动频率为2fS；可工作于第一象限和第四象限 单相反并联（双重）全控桥式变流电路——脉动频率为2fS；可工作于第一、二、三、四象限 三相半波可控变流电路脉动频率为3fS；可和第四象限 接续流二极管的三相半控桥式变流电路——脉动频率为3fS；可工作于第一象限 三相全控桥式变流电路脉动频率为6fS；可工作于第一象限和第四象限 三相反并联（双重）全控桥式变流电路——脉动频率为6fS；可工作于第一、二、三、四象限 其中，fS为交流电源频率。 可见，接续流二极管的变流电路只能工作于第一象限。 4-18．试根据高压直流输电的功率流向，指出中间直流环节两侧变流器的工作状态。 解：高压直流输电系统原理结构参阅教材P79中的图4-6（a）。 变流器Ⅰ和变流器Ⅱ均可根据功率的流向工作在整流状态或逆变状态。若使功率从左向右传输，则调整控制角α，使变流器Ⅰ工作于整流状态，变流器Ⅱ工作于有源逆变状态，Ud1和Ud2的极性均为上正下负，且满足Ud1>Ud2。若使功率从右向左传输，则变流器Ⅱ整流，变流器Ⅰ逆变，Ud1和Ud2的极性均为上负下正，且满足Ud1 35