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1、/第第 2 2 章章 可控整流器与有源逆变器习题解答可控整流器与有源逆变器习题解答2-1 具有续流二极管的单相半波可控整流电路，电感性负载，电阻为 5,电感为 0.2H，电源电压为 220V，直流平均电流为 10A，2U试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出其电压定额。解解：由直流输出电压平均值的关系式：dU2cos145. 02UUd已知直流平均电流为 10A，故得：dIARIUdd50510可以求得控制角 为：0122045. 0502145. 02cos 2UUd则 =90。所以，晶闸管的电流有效值求得， AIIItdIIddddVT521 22 2212 续流二极管的电流有效值为
2、：AIIdVDR66. 82晶闸管承受的最大正、反向电压均为电源电压的峰值，22UUM考虑 23 倍安全裕量，晶闸管的额定电压为VUUMTN9336223113232续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值，22UUM考虑 23 倍安全裕量，续流二极管的额定电压为/VUUMTN93362231132322-2 具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图 2-44 所示，问该变压器是否存在直流磁化问题。试说明晶闸管承受的最大反向电压是多少？当负载是电阻或者电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同。解：解：因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的
3、方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况：（1） 以晶闸管 为例。当导通时，晶闸管通过与2个变2VT1VT2VT1VT压器二次绕组并联，所以承受的最大电压为。2VT222U（2）当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角相同时，对于电阻负载：（）期间无晶闸管导通，输出电压为0；（）期间，单相0全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中、导通，输出电压均1VT4VT与电源电压相等；()期间，均无晶闸管导通，输出电压为2u0；()期间，单相全波电路中导通，单相全控桥电路中22VT、导通，输出电压等于。2VT3VT
4、2u对于电感负载：（）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中/、导通，输出电压均与电源电压相等；（）期1VT4VT2u2间，单相全波电路中导通，单相全控桥电路中、导通，输2VT2VT3VT出波形等于。2u可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。2-3 单相桥式全控整流电路，电阻性负载，VU2202 2LR，试计算30(1) 输出电压和输出电流；dUdI(2) 晶闸管额定电压和额定电流。解：（解：（1）输出电压平均值为：VUUd7 .184230cos12209 . 02cos19 . 02输出电流为：ARUI Ld d35.9227 .184（2）晶闸管承受的
5、最大反向电压为电源电压的峰值，考虑22U23 倍的安全裕量，晶闸管的额定电压为VUUMTN93362232晶闸管流过的电流为负载电流的一半，ARUIT76242sin2 考虑 1.52 倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为：/AIIT AVT967357. 1)25 . 1 ()(2-4 单相桥式全控整流电路，负载中，L 值极大，VU1002 2LR反电势 E=60V，当 =30时，求：（1）画出和的波形；ddiu,2i（2）整流输出平均电压、电流及变压器二次侧电流有效值dUdI；2I（3）考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：解：(1) 和的波形如下图：,ddiu2i（2）输出平均电
6、压，电流，变压器二次电流有效值分别为dUdI2I VUUd97.7730cos1009 . 0cos9 . 02AREUIdd99. 826097.77/ AIId99. 82（3）晶闸管承受的最大反向电压为：)(4 .141210022AU考虑 23 倍的安全裕量，晶闸管的额定电压为：)(4242834 .141)32(VUTN流过晶闸管的电流有效值为：)(34. 62IdAIT考虑 1.52 倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为：)(08. 806. 657. 1/34. 6)25 . 1 (AIATT2-5 单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压 0100V 连续可调，30V 以上要
7、求负载电流达到 20A。采用由 220V 变压器降压供电，最小控制角.试求：30min（1）交流侧电流有效值；（2）选择晶闸管电压、电流定额。解：解：（1）交流侧输出电压有效值为：= 212sindUUtdt21 cos0.92U=30，此时输出电压最大，代入上式得到：min100230cos19 . 02cos19 . 022UUUd得，=119V2U=30100V 变化时，20A，由于在 30V 时，导通角小，因dUdI 此此时的电流有效值最大，此时 R=1.5，触发角为/302cos11199 . 02cos19 . 02UUd116交流侧电流有效值为：ARUI382sin212 2（2
8、）晶闸管承受的最大正反向电压的最大值为，考虑 23 倍22U的安全裕量，晶闸管电压定额为：VUUTN)4248 .282(2)32(2晶闸管电流是输出电流的二分之一，考虑 1.52 倍的安全裕量，则晶闸管的额定电流为：AIIIT AVT3426257. 1)25 . 1 (57. 1)25 . 1 (2 )(2-6 在单相桥式全控整流电路中，若有一晶闸管因为过流烧毁断路，画出此时输出电压波形。如果有一晶闸管因为过流烧成短路，结果又会怎样？解：解：假设因为过流烧毁断路，则整流电压 ud波形与单相半1VT波整流电路的波形一样，相位差 180 度。假设因过流而短路，则当晶闸管导通时，将发生电源相1V
9、T2VT间短路，使得也可能因为过流而烧毁。如果因为过流烧毁断2VT2VT路，则整流电压 ud波形如上图所示，相位差 180 度；如果因为2VT过流烧毁而短路，则会引起变压器和电源过流。/2-7 单相桥式全控整流电路中给电阻性负载供电和给反电势负载蓄电池供电，在流过负载电流平均值相同的情况下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选得大一些？为什么？答：答：反电势负载蓄电池时晶闸管额定电流应该大一些。因为在反电动势负载时，晶闸管导通角变小，波形系数变大，负载电流平均值相同的情况下，有效值电流变大，故要求晶闸管的额定电流比较大。2-8 三相半波整流电路中，如果 U 相电压消失，试画出在电阻性负载与电感性负载
10、下的整流电压波形解解 假设=0，当负载为电阻时，的波形如下：dU当负载为电感时，的波形如下：dU/2-9 三相半波可控整流电路，电阻性负载。已知，20,2202LRVU当 =90时，试计算并画出波形。ddIU,ddTuiu, 1解：解：由输出电压平均值的关系式可求得： VUUd25.7426cos1220675. 06cos1675. 02输出电流平均值为：ARUILdd7125. 32025.742-10 三相半波整流电路，已知，大电感负载， 5 . 0,1102LRVU当 =45时，试计算并画出波形。如果在负载端并接ddIU,ddTuiu, 1续流二极管，试计算流过晶闸管的电流平均值、有效
11、值和续流dTITI二极管的电流平均值、有效值。dDRIDRI解：解：由输出电压平均值的关系式可求得：VUUd9145cos11017. 1cos17. 12输出电流平均值为：/ARUI Ld d1825 . 0 91并接续流二极管时，输出电压平均值为:VUUd47.93)6cos(1 675. 02输出电流平均值为：ARUI Ld d94.1865 . 0 47.93晶闸管的电流平均值为：AIIddT5 .5421232 有效值为： AIIdT96.10021232 续流二极管的电流平均值为：AIIddDR37.23 3212续流二极管电流有效值为：AIIdDR1 .66 32122.11 三
12、相半波整流电路，电感性负载，调节达到维,2LR持为恒值 250A，已知供电电压经常在 11.15范围内dI,08. 0BX2U变化，求：的变化范围;和2U解解：由题可知：三相半波整流电路，250223cos1.172dRIIXUUddB /U2cos=435.5 为定值，cos（0，1）所以=0时，值为 435.5，取为 440V，则的变化范围为2U2U2U440506V,=440V 时，得到 =8.2当电压波动到 1.15=506V 时，得到2U2U=30.62.12 三相半波整流电路，反电势电感性负载，VU10021R，,求：L， 30VE50（1）输出电压和输出电流，晶闸管的额定电压和额
13、定电流，dUdI并画出的波形；11,TTdiuu和（2）当时，输出电压和输出电流，并画出的mHLB1uTdiiu和1,波形。解：解： （1）V221.17cos1.17cos30101.34dUUU 51.32d dUEIAR晶闸管的额定电压：VUUN)735490(6)32(2晶闸管的电流有效值： AIId T63.293晶闸管的额定电流： AIIT AVT75.3739.28)25 . 1 (57. 1)(（2）考虑时，有：BL21.17cos3 2ddBd ddM dUUUX IUUEIR/三式联立求解得到：294.6344.632coscos()6ddBdUVIAX I U即得出：co
14、s 300.752换流重叠角11.282.13 三相半波共阴极接法与共阳极接法，u, v 两相的自然换相点是同一点吗？如果不是，他们在相位上相差多少度？答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，两相之间换相的自然换相点不在同一点上。相位相差 180 。2.14 三相全控桥整流电路，当一只晶闸管短路时，电路会发生什/么情况？答：假设VT1短路，则当晶闸管VT3或VT5导通时，将发生电源相间短路，使得VT3、VT5也可能过流烧毁。2.15 三相全控桥，反电势电感性负载，VE200VU2202, 求：1RL 60（1）输出电压和输出电流，晶闸管的额定电压和额定电流，dUdI并画出的波形；11,T
15、Tdiuu和（2）当时，输出电压和输出电流，并画出的波形。mHLB1uTdiiu和1,解：解：（1） )(4 .25760cos22034. 2cos34. 20 2VUUd)(4 .5712004 .257AREUId d（2） 当 时，mHLB1可得：REUIIXUUUUdddBddd3cos34. 22解方程组可得)(15.244VUd)(15.44AId又因为：/22coscos()6cos 600.44853.35BdX I U2.16 在三相桥式全控整流电路中，已知，电感VU11022 . 0LR足够大，当时，试计算及流过晶闸管的电流平均值和o45ddIU ,dTI有效值，并画出的
16、波形。TI , , ,1ddTuiu1Ti解：182 V0 245cos11034. 2cos34. 2UUd=910 ARUIdd2 . 0182A3 .3033910 3d dTIIAIId T1 .5273/2.17 试画出三相桥式逆变电路中当 =4 时晶闸管两端电压4VT波形。2.18 变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？答：答：变流器有源逆变的条件是：（1)负载有直流电动势，其极性必须和晶闸管导通方向一致，其值应该大于变流器直流侧的平均电压，(2) 晶闸管的控制角，即为负。2dU2.19 三相全控桥逆变电路，反电动势电感性负载，=220V，R=1，L=，=400V，=60。求：2U
17、ME（1） 输出电压和输出电流，晶闸管的额定电压和额定电dUdI流，并画出、和的波形；du1Tu1Ti（2）当=1mH 时输出电压和输出电流，并画出、和 的波形BLdu1Tiui解解: 由于此三相全控桥电路中，L=，所以 )(4 .25760cos22034. 2cos34. 20 2VUUd)(6 .1421)400(4 .257AREUId d所以，晶闸管的额定电流为：)(10566.78357. 125 . 1)(AIId AVT）（额定电压为VU161710786322）（(2) 由题意可列出如下三个等式：/22.34cos3ddBd ddM dUUUX IUUEIR三式联立求解得到：290.3dUV 109.7dIA由下列公式计算换流重叠角：22coscos()0.12796cos(120)0.6279 8.90BdX I U 2.20 三相半波整流电路带直流电动机负载，=220V，求当2U=15，30，45，60，75，90时，电动机的理想空载电势。答：答：三相半波整流电路带直流电动机负载时，当60时，电动机的理想空载电势为；VU31122当60时，电动机的理想空载电势为；)6sin(22U将上述角度分别代入即可得理想空载电势。