電力電子技術基礎22-習題

1、,,,,Fundamentals of Power Electronics Technology,電力電子技術基礎,South China University of Technology,,習題講解,6,,——習題1－3,圖1－39為晶閘管導通時電流波形，各電流最大值為Im，試求各波形的電流平均值、電流有效值以及波形系數(shù),——習題1－3,電流平均值的定義,電流有效值的定義,波形系數(shù) 的定義,——習題1－3,解：（1）,,——習題1－

2、3,（2）,,——習題1－3,（3）,——習題1－4,上題中不考慮安全裕量，額定電流IT(AV)=200A的晶閘管，能送出電流平均值各為多少？對應的電流最大值為多少？,電流定額___ 通態(tài)平均電流 IT(AV) 晶閘管在環(huán)境溫度為40?C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結溫不超過額定結溫時所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。使用時應按實際電流與通態(tài)平均電流有效值相等的原則來選取晶閘管應留一定的裕量，一般取1.5~2

3、倍,——習題1－4,特定情況,具體情況,已知：平均電流（通態(tài)平均電流）,,SCR允許的有效電流,正弦半波波形系數(shù),,SCR允許的有效電流,,,具體波形波形系數(shù),求：平均電流,——習題1－4,（工頻正弦半波導通）,——習題1－4,解：“額定電流為200A的SCR”，表示該SCR在 工頻正弦半波情況下可以通過的平均電流 為200A，由于正弦半波的波形系數(shù)為1.57, 所以，該SCR可

4、以通過的電流有效值為 200×1.57＝314A 因此，這個SCR不管在什么情況下，允許 通過的電流有效值最大都為314A?。。?！ 也就是說，這個SCR在圖中3種不同的波形 下，允許通過的電流有效值最大都為314A,——習題1－4,上題中已經(jīng)求出各種波形的波形系數(shù)，所以,——習題1－4,上題中已經(jīng)求出各種波形下有效值和

5、最大值之間的關系，所以,具體電路中，需要求電流定額的時候，首先求出通過的電流有效值I，考慮1.5~2倍的冗余，電流定額可以直接用下式求出：,——習題2－5,某電阻負載R＝0.8Ω ，要求直流平均電壓在0～24V可調。如用220V交流電源直接供電和用變壓器降到60V供電，都采用單相半波可控整流電路，試比較兩種供電方案的晶閘管導通角、額定電壓、額定電流、電源與變壓器二次側的功率因數(shù)以及對電源要求的容量，從中可以得到什么結論？,——習題2－5

6、,解：在負載電阻恒定的情況下 直流電壓0～24V連續(xù)可調， 因此，在電壓為24V時為嚴 酷工作條件；（1）采用交流220V直接供電時,所以，當輸出電壓為24V時，控制角為,導通角為,；,——習題2－5,晶閘管兩端的最大正、反壓為,也可以采用下面的公式計算,晶閘管的額定電壓為,取900V;,流過晶閘管的電流有效值為,例題2－1公式,公式2－3,,——習題2－5,所以，選擇的晶閘管要

7、求能通過84A的電流有效值,電流定額___ 通態(tài)平均電流 IT(AV) 晶閘管在環(huán)境溫度為40?C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結溫不超過額定結溫時所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。,電流定額為,正弦半波的 波形系數(shù),取100A;,——習題2－5,功率因數(shù),電源的容量為,注意單位！?。。。。。?！,（2）采用交流60V供電時,所以，當輸出電壓為24V時，控制角為,導通角為,；,——習題2－5,——習題2－5,晶閘

8、管兩端的最大正、反壓為,也可以采用下面的公式計算,晶閘管的額定電壓為,取200V;,流過晶閘管的電流有效值為,——習題2－5,電流定額為,功率因數(shù),電源的容量為,取60A;,——習題2－5,結論：,（1）選用220V直接供電時，需要選用900V，100A的晶閘管；而60V供電時，只需要選用200V，60A的晶閘管；前者對器件的要求高；,（2）選用220V直接供電時，功率因數(shù)為0.31

9、而60V供電時，功率因數(shù)為0.68 前者的功率因數(shù)比較低；,（3）選用220V直接供電時，電源的容量為18480VA 而60V供電時，電源的容量為3060VA 前者對電源的容量要求遠遠大于后者。,所以，從技術層面講，后者特性優(yōu)于前者；但是，后者需要額外增加變壓器，一定程度上也會提高成本。,——習題2－8,單

10、相橋式全控整流電路，U2=100V，負載R=2 Ω, L值極大，反電動勢50V，當α＝30º 時，求輸出平均電壓、平均電流、晶閘管的電流平均值和有效值。設整流變壓器的一次測電壓為220V,求變壓器一、二次側的電流有效值、變壓器容量，并做出ud、id、i2的波形 。,——習題2－8,課本57頁第5～8行：（阻感反電動勢負載）如果電感量足夠大就能使電流連續(xù)，SCR每個周期導通180度，ud、Id的波形和電感負載電流連續(xù)時

11、完全相同， ud計算公式也一樣。,輸出平均電壓為,輸出平均電流為,,不同,輸出(變壓器二次側)有效電流為,晶閘管平均電流為輸出平均電流的1/2,——習題2－8,晶閘管有效電流為輸出有效電流的,變壓器一次側電流有效值為,——習題2－8,變壓器的容量為,注意單位?。。?！,——習題2－13,如圖所示單相橋式半控整流電路，負載R=5 Ω, L值極大，當α＝60º 時，求各元件定額。設畫出晶閘管兩端的波形 ，整流二極管和續(xù)流二極管一

12、個周期各導通多少度？,——習題2－13,一個周期（2π ）內：,每個整流二極管導通120º；,續(xù)流二極管導通2×60＝120º；,——習題2－13,晶閘管的電流有效值為,輸出電流有效值、平均值為,輸出電壓平均值為,晶閘管的電流定額為,取30A.,晶閘管的最大正反相電壓為,——習題2－13,晶閘管的電壓定額為,取800V.,或者,整流二極管的電流有效值為,電流定額為,取20A.,——習題2－13,續(xù)流二極管的

13、最大反壓為,續(xù)流二極管的電壓定額為,此處最好不要求電流平均值,不同,有效值,,續(xù)流二極管的電流有效值為,電流定額為,取20A.,——習題2－13,整流二極管的最大反壓為,整流二極管的電壓定額為,——習題2－19,三相橋式全控整流電路，U2=100V，負載R=5 Ω, L值極大，當α＝60º 時，做出ud、id、iVT1的波形 。求輸出平均電壓、平均電流、晶閘管的電流平均值和有效值。,課本53頁2.5.3：（三相全橋阻感負載

14、）當α≤60º時，電路的工作情況與電阻負載時基本相同，各晶閘管通斷情況、ud、 uvt 的波形都一樣，不同之處在于負載電流波形為一條水平線。,——習題2－19,——習題2－19,輸出平均電壓為,輸出平均電流為,晶閘管平均電流為輸出平均電流的1/3,晶閘管有效電流為輸出有效電流的,輸出有效電流為,——習題2－21,三相半波可控整流電路，反電動勢阻感負載， E=50VU2=100V，R=1 Ω, L值極大， LB=1mH,當α

15、＝30º 時，做出ud、iVT的波形 ,求輸出平均電壓、平均電流、換流重疊角。,——習題2－21,直流回路電壓平衡方程為 (1),其中Ud為不考慮漏感時的輸出平均電壓為

16、 (2),漏感上的電壓可由下頁的表查得 (3),將（2）（3）帶入 (1)可得,負載平均電壓為,換流壓降為,——習題2－21,換流重疊角計算公式可由下表查得,所以,——習題2－23,三相橋式全控整流電路，反電動勢阻感負載， E=20

17、0VU2=220V，R=1 Ω, L值極大,α＝60º ， 在LB=0和LB=1mH情況下分別做出ud、iVT的波形 ,求輸出平均電壓、平均電流，后者還要求出換流重疊角。,,,——習題2－23,LB=0,反電動勢阻感負載,L值極大,和,L值極大,阻感負載,ud波形相同,和習題2－19波形一樣,LB=0時,輸出平均電壓為,輸出平均電流為,——習題2－23,——習題2－23,LB=1mH,——習題2－23,LB=1mH時,直流

18、回路電壓平衡方程為 (1),其中Ud為不考慮漏感時的輸出平均電壓為 (2),漏感上的電壓為

19、 （3）,將（2）（3）帶入 (1)可得,負載平均電壓為,換流壓降為,換流重疊角計算公式,所以,——習題2－23,——習題3－5,三相半波有源逆變電路某晶閘管兩端的電壓波形如圖3－14所示，試指出這是第幾個晶閘管兩端的電壓波形，α、β 為何值？,——習題3－5,第二個晶閘管導通，α=150°，β=30°

20、;,——習題3－6,單相橋式全控有源逆變電路，反電動勢阻感負載， R=1 Ω, L值極大, U2=100V， LB=0.5mH 當EM= -99V ， β ＝60º 時，求Ud 、id和γ值？,——習題3－6,LB=1mH時,直流回路電壓平衡方程為 (1),其中Ud為不考慮漏感時的輸出平均電壓為

21、 (2),漏感上的電壓為 （3）,將（2）（3）帶入 (1)可得,負載平均電壓為,換流壓降為,換流重疊角

22、計算公式,——習題3－6,所以,——習題3－8,三相半波有源逆變電路，反電動勢阻感負載， R=1 Ω, L值極大, U2=100V， LB=1mH 當EM= -150V ， β ＝30º 時，求Ud 、id和γ值？,直流回路電壓平衡方程為 (1),其中Ud為不考慮漏感時的輸出平均電壓為

23、 (2),漏感上的電壓為 （3）,將（2）（3）帶入 (1)可得,負載平均電壓為,換流壓降為,——習題3－8,——

24、習題3－8,換流重疊角計算公式,所以,——習題3－9,三相橋式全控有源逆變電路，反電動勢阻感負載， R=1 Ω, L值極大, U2=220V， LB=1mH 當EM= -400V ， β ＝60º 時，求Ud 、Id和γ值？此時送回電網(wǎng)的平均功率是多少？,,例3－1,——習題3－9,LB=1mH時,直流回路電壓平衡方程為 (1),

25、其中Ud為不考慮漏感時的輸出平均電壓為 (2),漏感上的電壓為 （3