电力电子变流技术课后答案 第一章

则 U2?(1).当α=α

min=30°时，U2?Ud

1.17cos?Ud220?217.1(V) ＝

1.17cos?1.17?0.866 R?Ud220??0.55(Ω) Id400变压器二次相电流有效值为 I2?IV1?12???5???6??6?2U2sin?t?U??d??t??2??RR??212??2??3?? ?cos2??3?2?? =

217.1?0.6342?250.3(A) 0.55则S2=3U2I2=3×217.1×250.3=163020.4(VA)≈163(KVA)

(2).当α＝0°时，

U20?Ud220??188(V)

1.17cos?1.17则 I20?12???5???6??6?2U2sin?t?U??d??t??2??RR??212??2??3???3?2cos2?? ?? ?1.17?0.6864?234.6(A) 0.55则S20=3U20I20=3×188×234.6=132314.4(VA)≈132.3(KVA)

从上可见，S2>s20。说明可控整流电路的设计，应尽量使其在较小的控制角α下运行。这样，在输出同样大小负载电流时，使整流晶闸管电流和变压器二次电流、电压的有效值较小，可降低器件和变压器的额定容量。

由于晶闸管电流的有效值IV1=I2=250.3A

当不考虑安全裕量时IVEAR=IV1／1.57=250.3／1.57=159.4(A) 晶闸管承受的最高电压峰值为6U2?6?217.1?531.8(V) 按裕量系数2

2×159.4=318.8(A) 2×531.8=1063.6(V)

选择额定通态平均电流为400A，额定电压为1200V的晶闸管。

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电力电子变流技术课后答案 第一章

3-4．在三相半波可控整流电路中，如果控制脉冲出现在自然换相点以前，可能出现什么情况，能否换相？画出波形图分析说明。

解：出现在换相点之前的触发脉冲，不能完成晶闸管的换相。

电阻负载波形图参阅教材P47中的图3-3（b）、（c）、（d）和P48中的图3-3（a）、（b）、（c），当触发B相晶闸管V12的触发脉冲2出现在自然换相点S之前时，则B相晶闸管V12承受反向电压不能导通，A相晶闸管V1１将继续导通至该相相电压过零点，id波形中的iV12及其与之对应部分的输出电压ud波形均为零。

大电感负载的波形参阅教材P49中的图3-5（b）、（d），当触发B相晶闸管V12的触发脉冲出现在自然换相点S之前时，则B相晶闸管V12承受反向电压不能导通，不能完成换相，此期间iV12的波形为零。而A相晶闸管V1１将继续导通至该相相电压过零点，并进入负半周，直到c相晶闸管V13的触发脉冲到来，V13被触发导通为止。与之对应部分的输出电压ud波形进入交流电源的负半周，正半周的波头不再存在。

3-5．在有交流电感时的三相半波可控整流电路（如图3-7（a）所示）： （3）换流期间交流电抗上的压降有什么规律？ （2）换流期间输出点的电压呈现什么规律？ （3）以一对元件换流为例来说明上述规律。 （4）以交流一相为例写出换流压降的表达式。 （5）分别描述α=30°和60°时整流输出电压波形图。 （6）写出交流电抗对输出电压平均值影响的表达式。

解：(1).换流期间交流电抗上的压降为参与换流（换相）的二相的线电压的1／2。 （4）换流期间输出点的电压瞬时值为参与换流（换相）的二相相电压之和的1／2。 (3).以A相的晶闸管V11向B相的晶闸管V12换流为例，换流期间输出点的电压瞬时值为：

ud?1?uB?uA? 2(4). 以A相的晶闸管V11向B相的晶闸管V12换流为例，换流期间交流电抗上的压降，即换流压降为：

uLC?1uBA 2(5). α=30°时整流输出电压波形，参阅教材P51中的图3-7(b)，α=60°时整流输出电压波形参照教材P51中的图3-7(b)，移至α=60°起始即可，但波形延至每相晶闸管导通角为θ＝120°+γ。其中，γ为换相重叠角。

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电力电子变流技术课后答案 第一章

(6). 换流期间交流电抗上的压降，即换流压降的影响将使输出电压平均值下降，输出平均电压将为

Ud?Ud??Ud?

3-6．在三相桥式整流电路中，为什么三相电压的六个交点就是对应桥臂的自然换流点？并说明各交点所对应的换流元件都有哪些？

解：三相桥式整流电路中，每只二级管承受的是相邻二相的线电压，承受正向电压时导通，反向电压时截止。三相电压的六个交点是其各线电压的过零点，是二级管承受正反向电压的分界点，所以，是对应桥臂的自然换流点。

参阅教材P55中的图3-9(a)、(b)，相电压正半周的交点分别是共阴极组二极管的自然换相点，即R是V25→V21，S是V21→V23，T是V23→Ｖ25的自然换流点；相电压负半周的交点分别是共阳极组二极管的自然换相点，即U是V26→V22，V是V22→V24，W是V24→V26的自然换流点。

3-7．根据图3-9（a）所示三相不控桥式整流电路说明： （2）在U点是哪两个元件换流？ （2）每一个元件的导通角为多少？ （3）输出电压ud的平均值为多少？

（4）画出元件V22的电压波形，并说明元件的反峰电压为多少？ 解：(1).U点是V26→V22换流。 (2).每一个元件的导通角为θ＝120°。 (3).输出电压ud的平均值为 Ud?'363XcU2cos??Id 2?2?36?U2?2.34U2

(4). V22的电压波形参阅教材P55中的图3-9(e) ,将波形依次后移60°，即将R点起始的波形移至Ｕ点起画即可。V22从Ｕ点起始导通120°，端电压为０；之后依次分别承受线电压uAC和uＢC各120°。元件的反峰电压为6U2，即线电压的峰值。

3-8．在理想的三相全控桥式整流电路中，当控制角α=0°、α=30°时，回答下列各问： （1）各换流点分别为哪些元件换流？ （2）各元件的触发脉冲相位及波形？ （3）各元件的导通角为多少？

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电力电子变流技术课后答案 第一章

（4）同一相的两个元件的触发信号在相位上有何关系？ （5）输出电压ud的波形及表达式。

解：(1). 当控制角α=0°时，各晶闸管的触发脉冲发自各自的自然换相点，即R是V25→V21，S是V21→V23，T是V23→V25的换流点； U是V26→V22，V是V22→V24，W是V24→V26的换流点。

当控制角α=30°时，各晶闸管的触发脉冲依次相对各自的自然换相点后移30°，以上各管的换流从此位置开始。

(2).按V11、V12、V13、V14、V15、V16顺序，单脉冲触发时，每隔６0°依次为每一晶闸管发一个触发脉冲。双脉冲触发时，按V11—V12、V12—V13、V13－V14、V14－V15、V15－V16、V16－V11顺序，每隔６0°依次为相邻一对晶闸管同时各发一个触发脉冲。

当控制角α=0°时的触发脉冲波形及相位参阅教材P57中的图3-11(d)和(c)。 当控制角α=30°时，各晶闸管的触发脉冲依次相对上图后移30°即可。 (3).各晶闸管的导通角为θ＝120°。

(4). 同一相的两个晶闸管的触发信号在相位上相差180°。 (5). 输出电压ud的波形

当控制角α=0°时，参阅教材P55中的图3-9(c)。 输出电压ud的表达式 Ud?36?U2cos??2.34U2

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

(2) 计算.整流变压器次级相电压U2

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min=0°

36?U2cos??2.34U2cos60??1.17U2

电力电子变流技术课后答案 第一章

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?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)

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

2Id?44.9(A) 3Ud?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?45