電力電子技術(shù)作業(yè)(含答案)(已修改)
2024-11-12 03:45 本頁面
【正文】 1 第 2 章 電力電子器件 1. 使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？ 答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）?；颍?uAK0且 uGK0。 2. 維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？ 答：維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流，即維持電流。 3. 怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？ 答：要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。 4. 圖 1 中陰影部分為晶閘管處于 通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波形的電流最大值均為 Im，試計算各波形的電流平均值 Id Id Id3與電流有效值 I I I3。 0 02 ? 2 ?2 ?? ??4?4 ?25 ?4a) b) c)圖1 4 30 圖 1 晶閘管導(dǎo)電波形 解： a) Id1=π21 ??? ??4 )(sin ttdIm=π2mI( 122?)? Im I1= ??? ??? 4 2 )()s in(21 tdtI m=2mI ?2143? ? Im b) Id2 =π1 ??? ??4 )(sin ttdIm=πmI( 122?)? Im I2 = ??? ??? 4 2 )()s in(1 tdtI m=2mI ?2123? ? Im c) Id3=π21 ?20 )(? ?tdIm= I3 = ?20 2 )(21 ? ?? tdIm = 2 5. 全控型器件的緩沖電路的主要作用是什么？ 答：全控型器 件緩沖電路的主要作用是抑制器件的內(nèi)因過電壓， du/dt或過電流和 di/dt，減小器件的開關(guān)損耗。 6. 試分析全控型器件的 RCD 緩沖電路中各元件的作用。 答： RCD 緩沖電路中，各元件的作用是：開通時， Cs經(jīng) Rs放電， Rs起到限制放電電流的作用；關(guān)斷時，負(fù)載電流經(jīng) VDs從 Cs分流，使 du/dt減小，抑制過電壓。 7. 晶閘管的觸發(fā)脈沖需要滿足哪些條件？ 答： A:觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的功率。 B：觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖前沿盡可能陡，使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽極電流能迅速上升超過掣住電流而維持導(dǎo)通。 C：觸發(fā)脈沖必 須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。 第 3 章 整流電路 1. 單相半波可控整流電路對電感負(fù)載供電， L＝ 20mH， U2＝ 100V，求當(dāng)α＝ 0?和60?時的負(fù)載電流 Id，并畫出 ud與 id波形。 解：α＝ 0?時，在電源電壓 u2的正半周期晶閘管導(dǎo)通時，負(fù)載電感 L 儲能，在晶閘管開始導(dǎo)通時刻，負(fù)載電流為零。在電源電壓 u2的負(fù)半周期，負(fù)載電感 L 釋放能量，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通。因此，在電源電壓 u2 的一個周期里，以下方程均成立： tUtiL ?sin2dd 2d ? 考慮到初始條件：當(dāng) t＝ 0 時 id＝ 0 可解方程得： )c os1(2 2d tLUi ?? ?? ? ?? ? ???? 20 2d )(d)c os1(221 ttLUI = LU?22 =(A) ud與 id的波形如下圖： 3 0 ? 2 ? ? tu20 ? 2 ? ? tud0 ? 2 ? ? tid 當(dāng)α＝ 60176。時，在 u2正半周期 60?~180?期間晶閘管導(dǎo)通使電感 L 儲能，電感 L儲藏的能量在 u2負(fù)半周期 180?~300?期間釋放，因此在 u2一個周期中 60?~300?期間以下微分方程成立： tUtiL ?sin2dd2d ? 考慮初始條件：當(dāng) t＝ 60?時 id＝ 0 可解方程得： )c os21(2 2d tLUi ?? ?? 其平均值為 )(d)c o s21(221 3532d ttLUI ???? ?? ?? ? = LU?22 2 =(A) 此時 ud與 id的波形如下圖： ? tudid+ +? t? tu20?+ + 2．單相橋式全控整流電路， U2＝ 100V，負(fù)載中 R＝ 2Ω， L 值極大，當(dāng)α＝ 30176。時，要求：①作出 ud、 id、和 i2的波形； ②求整流輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次電流有效值 I2； ③考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。 解：① ud、 id、和 i2的波形如下圖： 4 u2O ? tO ? tO ? tudidi2O ? tIdId???? ②輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次電流有效值 I2分別為 Ud＝ U2 cosα＝ 100 cos30176。＝ （ V） Id＝ Ud /R＝ ＝ （ A） I2＝ Id ＝ （ A） ③晶閘管承受的最大反向電壓為： 2 U2＝ 100 2 ＝ （ V） 考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為： UN＝（ 2~3） ＝ 283~424（ V） 具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。 流過晶閘管的電流有效值為： IVT＝ Id∕ 2 ＝ （ A） 晶閘管的額定電流為： IN＝（ ~2） ∕ ＝ 26~35（ A） 具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。 3．單相橋式全控整流電路， U2=100V，負(fù)載中 R=2Ω， L 值極大，反電勢 E=60V，當(dāng) =30?時，要求： ① 作出 ud、 id和 i2的波形； ② 求整流輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次側(cè)電流有效值 I2； ③ 考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。 解：① ud、 id和 i2的波形如下圖： 5 u2O ? tO ? tO ? tudidi2O ? tIdIdId???? ②整流輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次側(cè)電流有效值 I2分別為 Ud＝ U2 cosα＝ 100 cos30176。＝ (A) Id ＝ (Ud－ E)/R＝ (－ 60)/2＝ 9(A) I2＝ Id ＝ 9(A) ③晶閘管承受的最大反向電壓為： 2 U2＝ 100 2 ＝ （ V） 流過每個晶閘管的電流的有效值為： IVT＝ Id ∕ 2 ＝ （ A） 故晶閘管的額定電壓為： UN＝ (2~3) ＝ 283~424（ V） 晶閘管的額定電流為： IN＝ (~2) ∕ ＝ 6~8（ A） 晶閘管額定電壓和電流的具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。 4．單相橋式半控整流電路，電阻性負(fù)載，畫出整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形。 解：注意到二極管的特點(diǎn)：承受電壓為正即導(dǎo)通。因此，二極管承受的電壓不會出現(xiàn)正的部分。在電路中器件均不導(dǎo)通的階段，交流電源電壓由晶閘管平衡。 整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形如下： 0 ? 2 ? ? t? t? tu2uV D 2uV D 400 5．單相全控橋，反電動勢阻感負(fù)載， R=1Ω， L=∞， E=40V， U2=100V， LB=，當(dāng) =60?時求 Ud、 Id與 的數(shù)值，并畫出整流電壓 ud的波形。 6 解：考慮 LB時，有： Ud＝ －Δ Ud Δ Ud＝ 2XBId∕π Id＝（ Ud－ E）∕ R 解方程組得： Ud＝（π R ＋ 2XBE）∕（π R＋ 2XB）＝ （ V） Δ Ud＝ （ V） Id＝ （
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