【正文】 、id和iVT1的波形；② 計算Ud、Id、IdT和IVT。解：①ud、id和iVT1的波形如下： ②Ud、Id、IdT和IVT分別如下Ud＝＝100cos60176。＝117（V）Id＝Ud∕R＝117∕5＝（A）IDVT＝Id∕3＝∕3＝（A）IVT＝Id∕＝∕＝（A） 14．單相全控橋，反電動勢阻感負載，R=1Ω，L=∞，E=40V，U2=100V，LB=，當a=60176。時求Ud、Id與g 的數(shù)值，并畫出整流電壓ud的波形。解：考慮LB時，有：Ud＝－ΔUdΔUd＝2XBId∕πId＝（Ud－E）∕R 解方程組得：Ud＝（πR ＋2XBE）∕（πR＋2XB）＝（V）ΔUd＝（V）Id＝（A）又∵－＝∕U2 即得出= 換流重疊角g ＝ 176。 60176。=176。 最后，作出整流電壓Ud的波形如下： 15．三相半波可控整流電路，反電動勢阻感負載，U2=100V，R=1Ω，L=∞，LB=1mH，求當a=30176。時、E=50V時Ud、Id、g 的值并作出ud與iVT1和iVT2的波形。 解：考慮LB時，有：Ud＝－ΔUdΔUd＝3XBId∕2πId＝（Ud－E）∕R 解方程組得：Ud＝（πR ＋3XBE）∕（2πR＋3XB）＝（V）ΔUd＝（V）Id＝（A）又∵－＝2∕U2 即得出= 換流重疊角g ＝ 176。 30176。=176。ud、iVT1和iVT2的波形如下： 16．三相橋式不可控整流電路，阻感負載，R=5Ω，L=∞，U2=220V，XB=，求Ud、Id、IVD、I2和g 的值并作出ud、iVD和i2的波形。解：三相橋式不可控整流電路相當于三相橋式可控整流電路α＝0176。時的情況。Ud＝－ΔUdΔUd＝3XBId∕πId＝Ud∕R 解方程組得：Ud＝∕（1＋3XB/πR）＝（V）Id＝（A）又∵－＝2∕U2 即得出= 換流重疊角g ＝176。 二極管電流和變壓器二次測電流的有效值分別為IVD＝Id∕3＝∕3＝（A）I2a＝ Id＝（A）ud、iVD1和i2a的波形如下：17．三相全控橋，反電動勢阻感負載，E=200V，R=1Ω，L=∞，U2=220V，a=60176。，當①LB=0和②LB=1mH情況下分別求Ud、Id的值，后者還應求g 并分別作出ud與iT的波形。解：①當LB＝0時：Ud＝＝220cos60176。＝（V）Id＝（Ud－E）∕R＝（－200）∕1＝（A）②當LB＝1mH時Ud＝－ΔUdΔUd＝3XBId∕πId＝（Ud－E）∕R解方程組得：Ud＝（ cosα＋3XBE）∕（πR＋3XB）＝（V）Id＝（A）ΔUd＝（V）又∵－＝2XBId∕U2＝γ＝176。－60176。＝176。ud、IVT1和IVT2的波形如下：18．單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？答：單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有2k（k=3…）次諧波，其中幅值最大的是2次諧波。變壓器二次側電流中含有2k＋1（k＝3……）次即奇次諧波，其中主要的有3次、5次諧波。19．三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？答：三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有6k（k＝3……）次的諧波，其中幅值最大的是6次諧波。變壓器二次側電流中含有6k177。1(k=3……)次的諧波，其中主要的是7次諧波。20．試計算第3題中i2的7次諧波分量的有效值I2I2I27。解：在第3題中已知電路為單相全控橋，其輸出電流平均值為Id＝（A）于是可得：I23＝2Id∕3π＝2∕3π＝（A）I25＝2Id∕5π＝2∕5π＝（A）I27＝2Id∕7π＝2∕7π＝（A）21．試計算第13題中i2的7次諧波分量的有效值I2I27。解：第13題中，電路為三相橋式全控整流電路，且已知Id＝（A）由此可計算出5次和7次諧波分量的有效值為：I25＝Id∕5π＝∕5π＝（A）I27＝Id∕7π＝∕7π＝（A）22． 試分別計算第3題和第13題電路的輸入功率因數(shù)。解：①第3題中基波電流的有效值為：I1＝2Id∕π＝2∕π＝（A）基波因數(shù)為n＝I1∕I＝I1∕Id＝∕＝電路的輸入功率因數(shù)為：l＝n ＝ cos30176。＝ ②第13題中基波電流的有效值：I1＝Id∕π＝∕π＝（A）基波因數(shù)為n＝I1∕I＝I1∕Id＝電路的輸入功率因數(shù)為：l＝n ＝ cos60176。＝23．帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有何主要異同？答：帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有以下異同點：①三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需要用平衡電抗器；②當變壓器二次電壓有效值U2相等時，雙反星形電路的整流電壓平均值Ud是三相橋式電路的1/2，而整流電流平均值Id是三相橋式電路的2倍。③在兩種電路中，晶閘管的導通及觸發(fā)脈沖的分配關系是一樣的，整流電壓ud和整流電流id的波形形狀一樣。24．整流電路多重化的主要目的是什么？答：整流電路多重化的目的主要包括兩個方面，一是可以使裝置總體的功率容量大，二是能夠減少整流裝置所產(chǎn)生的諧波和無功功率對電網(wǎng)的干擾。25．12脈波、24脈波整流電路的整流輸出電壓和交流輸入電流中各含哪些次數(shù)的諧波？答：12脈波電路整流電路的交流輸入電流中含有11次、13次、23次、25次等即12k177。（k=1，2，3）次諧波，整流輸出電壓中含有124等即12k（k=1，2，3）次諧波。24脈波整流電路的交流輸入電流中含有23次、25次、47次、49次等，即24k177。1（k=1，2，3）次諧波，整流輸出電壓中含有248等即24k（k=1，2，3）次諧波。26．使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：條件有二：①直流側要有電動勢，其極性須和晶閘管的導通方向一致，其值應大于變流電路直流側的平均電壓；②要求晶閘管的控制角απ/2，使Ud為負值。27．三相全控橋變流器，反電動勢阻感負載，R=1Ω，L=∞，U2=220V，LB=1mH，當EM=400V，b=60176。時求Ud、Id與g 的值，此時送回電網(wǎng)的有功功率是多少？解：由題意可列出如下3個等式：Ud＝(πβ)－ΔUdΔUd＝3XBId∕πId＝（Ud－EM）∕R三式聯(lián)立求解，得Ud＝[ cos(πβ)＋3XBEM]∕(πR＋3XB)＝－（V）Id＝（A） 由下式可計算換流重疊角：－＝2XBId∕U2＝＝γ＝176。－120176。＝176。送回電網(wǎng)的有功功率為P==4001=(W)28．單相全控橋，反電動勢阻感負載，R=1Ω，L=∞，U2=100V，L=，當EM=99V，b=60176。時求Ud、Id和g 的值。解：由題意可列出如下3個等式：Ud＝(πβ)－ΔUdΔUd＝2XBId∕πId＝（Ud－EM）∕R三式聯(lián)立求解，得Ud＝[πR (πβ)＋2XBEM]∕（πR＋2XB）＝－（V）Id＝（A）又∵－＝∕U2= 即得出= 換流重疊角g ＝176。 120176。=176。 29．什么是逆變失??？如何防止逆變失??？答：逆變運行時，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。防止逆變失敗的方法有：采用精確可靠的觸發(fā)電路，使用性能良好的晶閘管，保證交流電源的質量，留出充足的換向裕量角β等。30．單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當負載分別為電阻負載或電感負載時，要求的晶閘管移相范圍分別是多少？答：單相橋式全控整流電路，當負載為電阻負載時，要求的晶閘管移相范圍是0 ~ 180176。，當負載為電感負載時，要求的晶閘管移相范圍是0 ~ 90176。 三相橋式全控整流電路，當負載為電阻負載時，要求的晶閘管移相范圍是0 ~ 120176。，當負載為電感負載時，要求的晶閘管移相范圍是0 ~ 90176。31．三相全控橋，電動機負載，要求可逆，整流變壓器的接法是D，y5，采用NPN鋸齒波觸發(fā)器，并附有滯后30176。的RC濾波器，決定晶閘管的同步電壓和同步變壓器的聯(lián)結形式。解：整流變壓器接法如下圖所示以a相為例，ua的120176。對應于α=90176。，此時Ud=0，處于整流和逆變的臨界點。該點與鋸齒波的中點重合，即對應于同步信號的300176。，所以同步信號滯后ua 180176。，又因為RC濾波已使同步信號滯后30176。，所以同步信號只要再滯后150176。就可以了。滿足上述關系的同步電壓相量圖及同步變壓器聯(lián)結形式如下兩幅圖所示。 各晶閘管的同步電壓選取如下表：晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6同步電壓usbusauscusbusausc第3章 直流斬波電路 1．簡述圖31a所示的降壓斬波電路工作原理。答：降壓斬波器的原理是：在一個控制周期中，讓V導通一段時間ton，由電源E向L、R、M供電，在此期間，uo＝E。然后使V關斷一段時間toff，此時電感L通過二極管VD向R和M供電，uo＝0。一個周期內的平均電壓Uo＝。輸出電壓小于電源電壓，起到降壓的作用。 2．在圖31a所示的降壓斬波電路中，已知E=200V，R=10Ω，L值極大，EM=30V，T=50μs,ton=20μs,計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：由于L值極大，故負載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為Uo===80(V)輸出電流平均值為Io ===5(A) 3．在圖31a所示的降壓斬波電路中，E=100V， L=1mH，R=，EM=10V，采用脈寬調制控制方式，T=20μs，當ton=5μs時，計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io，計算輸出電流的最大和最小值瞬時值并判斷負載電流是否連續(xù)。當ton=3μs時，重新進行上述計算。解：由題目已知條件可得：m===τ=== 當ton=5μs時，有ρ==ar== 由于==m所以輸出電流連續(xù)。 此時輸出平均電壓為Uo ===25(V) 輸出平均電流為Io ===30(A) 輸出電流的最大和最小值瞬時值分別為Imax===(A)Imin===(A)當ton=3μs時，采用同樣的方法可以得出：αρ= 由于==m所以輸出電流仍然連續(xù)。 此時輸出電壓、電流的平均值以及輸出電流最大、最小瞬時值分別為：Uo ===15(V)Io ===10(A)Imax==(A)Imin==(A) 4．簡述圖32a所示升壓斬波電路的基本工作原理。答：假設電路中電感L值很大，電容C值也很大。當V處于通態(tài)時，電源E向電感L充電，充電電流基本恒定為I1，同時電容C上的電壓向負載R供電，因C值很大，基本保持輸出電壓為恒值Uo。設V處于通態(tài)的時間為ton，此階段電感L上積蓄的能量為。當V處于斷態(tài)時E和L共同向電容C充電并向負載R提供能量。設V處于斷態(tài)的時間為toff，則在此期間電感L釋放的能量為。當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即：化簡得：式中的，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。 5．在圖32a所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和C值極大，R=20Ω，采用脈寬調制控制方式，當T=40μs，ton=25μs時，計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：輸出電壓平均值為：Uo ===(V)輸出電流平均值為：Io ===(A) 6．試分別簡述升降壓斬波電路和Cuk斬波電路的基本原理，并比較其異同點。答：升降壓斬波電路的基本原理：當可控開關V處于通態(tài)時，電源E經(jīng)V向電感L供電使其貯存能量，此時電流為i1，方向如圖34中所示。同時，電容C維持輸出電壓基本恒定并向負載R供電。此后，使V關斷，電感L中貯存的能量向負載釋放，電流為i2，方向如圖34所示。可見，負載電壓極性為上負下正，與電源電壓極性相反。穩(wěn)態(tài)時，一個周期T內電感L兩端電壓uL對時間的積分為零，即當V處于通態(tài)期間，uL = E；而當V處于斷態(tài)期間，uL = uo。于是：所以輸出電壓為：改變導通比a，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當0a 1/2時為降壓，當1/2a 1時為升壓，因此將該電路稱作升降壓斬波電路。Cuk斬波電路的基本原理：當V處于通態(tài)時，E—L1—V回路和R—L2—C—V回路分別流過電流。當V處于斷態(tài)時，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD回路分別流過電流。輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。該電路的等效電路如圖35b所示，相當于開關S在A、B兩點之間交替切換。假設電容C很大使電容電壓uC的脈動足夠小時。當開關S合到B點時，B點電壓uB=0，A點電