作业习题
1-1 通常电力电子器件在开关频率较高和较低时各应主要考虑哪一种损耗？ 1-2 电力电子系统需要强弱电隔离的原因是什么？通常采取那些隔离实现措施？ 1-3正向PN结的电荷存储效应给电力二极管带来的主要优、缺点是什么？
1-4 从影响单向导电性的角度说明反向恢复时间较大的电力二极管，其开关频率较低的原
因。
1-5 使晶闸管导通的条件是什么？
1-6 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 1-7 怎样理解晶闸管具有双向电压阻断能力？
图1-13 晶闸管导电波形
1-8 图1-13中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im，
试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3及其波形系数。 1-9 上题中如果不考虑安全裕量，问100A的晶闸管能送出平均电流Id1、Id2、Id3各为多少？
这时，相应的电流最大值Im1、Im2、Im3各为多少？
2-1. 100V交流电源接于一只晶闸管与8?电阻串联的单相半波相控整流电路，用直流电压表
测得管子两端电压为40V，试求输出直流平均电压Ud、平均电流Id及晶闸管的控制角?。 2-2. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L=20mH，U2=100V，求当?=0?和60?时的负载
电流Id，并画出ud与id波形。
2-3. 图2-10为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题
吗？试说明：①晶闸管承受的最大正反向电压为22U2。②当负载为电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。
2-4. 单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2Ω，L值极大，当?=30?时，要求：
① 作出ud、id和i2的波形；
② 求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2； ③ 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
2-5. 单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周期内承受的电压波形。 2-6. 单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势E=60V，当?=30?
时，要求：
① 作出ud、id和i2的波形；
② 求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2； ③ 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
2-7 单相桥式全控整流电路，大电感性负载，U2=220V，R=4Ω，试计算当?=60?时输出电压、
电流平均值。如负载端并接续流二极管，其Ud、Id又为多大？求流过晶闸管和续流管的电流平均值、有效值并画出两种情况时的电压、电流波形。
晶闸管串联的单相半控桥（桥中VT1、VT2为晶闸管），电路如图2-12所示，U2=100V，电阻电感负载，R=2Ω，L值很大，当?=60?时求流过器件电流的有效值，并作出ud、id、iT、iD的波形。
3-1. 在三相半波可控整流电路中，?=30?，如果a相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载
和电感性负载下整流电压ud的波形。
3-2. 三相半波可控整流电路，带大电感性负栽，?=60?，如果a相的触发脉冲消失，试绘整
流输出电压ud和b相晶闸管VT2的端电压波形。
3-3. 三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段的电
动势相同，其分段布置及其矢量如图3-24所示，此时线圈的绕组增加了一些，铜的用料约增加10%，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？
3-4. 三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点吗？
如果不是，它们在相位上差多少度？
3-5. 有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们的
触发角都是?，那末共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如都是a相，在相位上差多少度？
3-6. 三相半波可控整流电路和三相桥式全控整流电路，通常各自在电流连续的条件下推导
出的输出平均电Ud的计算公式，在电流断续的情况下，为什么不再适用？要求从电流断续对输出波形正负面积影响的角度给出其物理概念解释，并说明此时实测值应该比公式计算值大还是小（设?????）？
3-7. 三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当?=60?时，
要求：
① 画出ud、id和iT1的波形； ② 计算Ud、Id、IdT和IT。
3-8. 三相半波可控整流电路，输出端接有续流二极管，电动机负载并串入足够大的电抗器。
U2=220V，电动机负载电流为40A，负载回路总电阻R=0.2Ω。求当?=60?时流过晶闸管和续流管的电流平均值、有效值和电动机的反电势。
3-9. 在三相桥式全控整流电路中，电阻性负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流
电压ud波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响？ 3-10. 三相桥式全控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当?=60?
时，要求：
① 画出ud、id和iT1的波形； ② 计算Ud、Id、IdT和IT。
3-11. 单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，E=40V，U2=100V，LB=0.5mH，当
?=60?时求Ud、Id与??的数值，并画出整流电压ud的波形。
3-12. 三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U2=100V，R=1Ω，L=∞，LB=1mH，
求当?=30?时、E=50V时Ud、Id、??的值并作出ud与iT1和iT2的波形。
3-13. 三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5Ω，L=∞，U2=220V，XB=0.3Ω，求Ud、
Id、ID、I2和??的值并作出ud、iD和i2的波形。
3-14. 三相全控桥，反电动势阻感负载，E=200V，R=1Ω，L=∞，U2=220V，，当①LB=0和
②LB=1mH情况下分别求Ud、Id的值，后者还应求??并分别作出ud与iT的波形。 3-15. 三相全控桥式整流电路带电动机负载，并串入足够大的电抗器，已知变压器副边电压
U2=100V，变压器副边的每相等效漏感LB=100?H，负载电流为150A，求由于漏感引起的换相压降，该压降所对应的整流器等效内阻及?=0?时的换流重叠角。
3-16. 单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负
载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？
3-17. 触发电路中设置控制电压uCO和负偏压up各起什么作用？
3-18. 三相全控桥主电路交流侧直接与三相电源相接，同步变压器接法为D,y-11,5，采用锯
齿波同步触发电路，试选择同步电压。此时是否需要加R-C滤波器，如要加，则它移相多少度？
3-19. 某实验装置，三相全控桥主电路的电源变压器和同步变压器均采用D,y-11接法,若采
用集成触发电路KC04，试说明需要几片集成触发电路，以及它们与各晶闸管的连接对应关系，并选择各自的同步信号。
3-20. 三相全控桥，电动机负载，要求可逆，整流变压器的接法是D,y-5，采用普通分立式
锯齿波同步触发器，并附有滞后30?的R-C滤波器，决定晶闸管的同步电压和同步变压器的联结形式。
3-21.图3-25为带中心二极管的三相全控桥式整流电路。该电路在大?角情况下能有效地降
低输出电压纹波。试分析在??30?和?>30?时ud波形的特点，画出?=60?、90?和120?
时的ud波形。
VD1 VT1 VT3 VT5 Ld
Rd VD2 VT2 VT4 VT6 图3-25 带中心二极管的三相全控
4-1. 使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？
4-2. 三相桥式全控整流电路，通常各自在有源逆变状态电流连续的条件下推导出的输出平
均电压的计算公式Ud=-2.34U2cosβ，在电流断续的情况下，为什么不再适用？要求从电流断续对输出波形正负面积影响的角度给出其物理概念解释，并说明此时实测值应该比公式计算值大还是小？
4-3. 三相桥式全控整流在?< 90?的整流状态下,由于换流重叠角?的影响,使得输出电压平
均值Ud减小了?Ud，然而在有源逆变状态下，换流重叠角?却会使输出电压平均值Ud的大小增加?Ud。试从换流重叠角对输出电压波形正负面积影响的角度对整流和逆变两种状态分别给以物理概念解释。
4-4. 在图4-16中，一个工作在整流电动机状态，另一个工作在逆变发电机状态，试求：
（1） 标出Ud、E及Id方向； （2） 说明E与Ud的大小关系；
（3） 当?与β的最小值均为30?时，变流电路控制角?的移相范围为多大？ 4-5. 三相全控桥变流器驱动直流电动机运行，如图4-16等效电路所示，设平波电感L值极
大，相电压U2=220V，直流回路总等效电阻R=2?。在逆变角?=60?的情况下，若要求电枢电流Id=30A，试求此时的电机反电势E的大小和极性，并通过定量说明直流回路中的功率吞吐平衡关系。
4-6. 三相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，U2=220V，LB=1mH，当
EM=-400V，?=60?时求Ud、Id与??的值，此时送回电网的有功功率是多少？
4-7. 单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，U2=100V，LB=0.5mH，当EM=-99V，
?=60?时求Ud、Id和??的值。
4-8. 什么是有源逆变？有源逆变和无源逆变的区别在哪里？
4-9. 对于单相、三相半控或带有续流二极管的可控整流电路，不能实现有源逆变的原因给
出其物理概念说明。
4-10. 什么是逆变失败？如何防止逆变失败？
4-11. 结合晶闸管直流调速系统第Ⅰ、Ⅳ象限的机械特性，分别定性说明变流器在整流和逆
变两种状态下，电流断续区理想空载转速上翘的原因。
4-12. 晶闸管直流调速系统第Ⅰ、Ⅳ象限机械特性中由虚线所示临界电流线所划分出的电流
断续区分别随?和?角的增大而展宽，试从物理概念上定性说明其原因。
5-1. 使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？
5-2. 三相桥式全控整流电路，通常各自在有源逆变状态电流连续的条件下推导出的输出平
均电压的计算公式Ud=-2.34U2cosβ，在电流断续的情况下，为什么不再适用？要求从电流断续对输出波形正负面积影响的角度给出其物理概念解释，并说明此时实测值应该比公式计算值大还是小？
5-3. 三相桥式全控整流在?< 90?的整流状态下,由于换流重叠角?的影响,使得输出电压平
均值Ud减小了?Ud，然而在有源逆变状态下，换流重叠角?却会使输出电压平均值Ud的大小增加?Ud。试从换流重叠角对输出电压波形正负面积影响的角度对整流和逆变两种状态分别给以物理概念解释。
5-4. 在图5-16中，一个工作在整流电动机状态，另一个工作在逆变发电机状态，试求：
（4） 标出Ud、E及Id方向； （5） 说明E与Ud的大小关系；
（6） 当?与β的最小值均为30?时，变流电路控制角?的移相范围为多大？ 5-5. 三相全控桥变流器驱动直流电动机运行，如图5-16等效电路所示，设平波电感L值极
大，相电压U2=220V，直流回路总等效电阻R=2?。在逆变角?=60?的情况下，若要求电枢电流Id=30A，试求此时的电机反电势E的大小和极性，并通过定量说明直流回路中的功率吞吐平衡关系。
5-6. 三相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，U2=220V，LB=1mH，当
EM=-400V，?=60?时求Ud、Id与??的值，此时送回电网的有功功率是多少？
5-7. 单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，U2=100V，LB=0.5mH，当EM=-99V，
?=60?时求Ud、Id和??的值。
5-8. 什么是有源逆变？有源逆变和无源逆变的区别在哪里？
5-9. 对于单相、三相半控或带有续流二极管的可控整流电路，不能实现有源逆变的原因给
出其物理概念说明。
5-10. 什么是逆变失败？如何防止逆变失败？
5-11. 结合晶闸管直流调速系统第Ⅰ、Ⅳ象限的机械特性，分别定性说明变流器在整流和逆
变两种状态下，电流断续区理想空载转速上翘的原因。
5-12. 晶闸管直流调速系统第Ⅰ、Ⅳ象限机械特性中由虚线所示临界电流线所划分出的电流
断续区分别随?和?角的增大而展宽，试从物理概念上定性说明其原因。