【正文】 A） 又∵ ?cos － )cos( ??? ＝ 2 BdXI ∕ 6 U2 13 即得出 )30cos( ??? = 換流重疊角 ? ＝ 176。 解：考慮 LB時(shí)，有： 12 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＝ （ A） 又∵ ?cos － )cos( ??? ＝ 2 BdXI ∕ U2 即得出 )60cos( ??? = 換流重疊角 ? ＝ 176。u2uduabuacubcubaucaucbuabuacuaⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ ⅥubucO ? t? t1O ? tid? tO? tOiVT1 ② Ud、 Id、 IdT和 IVT 分別如下 Ud＝ ?＝ 179。 cos60176。 11．三相半波可控整流電路， U2=100V，帶電阻電感負(fù)載， R=5Ω， L 值極大，當(dāng) ?=60?時(shí)，要求： ① 畫出 ud、 id和 iVT1的波形； ② 計(jì)算 Ud、 Id、 IdT和 IVT。 9．三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法， a、 b兩相的自然換相點(diǎn)是同一點(diǎn)嗎？如果不是，它們?cè)谙辔簧喜疃嗌俣龋? 答：三相半波整流電路的共陰極接法與共 陽極接法， a、 b兩相之間換相的的自然換相點(diǎn)不是同一點(diǎn)。 6. 晶閘管串聯(lián)的單相半控橋（橋中 VT VT 2為晶閘管），電路如圖 211 所示，U2=100V，電阻電感負(fù)載， R=2Ω， L 值很大，當(dāng) ?=60?時(shí)求流過器件電流的有效值，并作出 ud、 id、 iVT、 iD的波形。 cos30176。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。 ∕ ＝ 26~35（ A） 具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。 cos30176。 3．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。當(dāng) VT 1導(dǎo)通時(shí)，晶閘管 VT2通過 VT 1與 2個(gè)變壓器二次繞組并聯(lián)，所以 VT2承受的最大電壓為 2 22U 。 答：具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，該變壓器沒有直流磁化的問 題。 解： α ＝ 0?時(shí)，在電源電壓 u2的正半周期晶閘管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電感 L 儲(chǔ)能，在晶閘管開始導(dǎo)通時(shí)刻，負(fù)載電流為零。 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。 GTR 驅(qū)動(dòng)電路 的特點(diǎn)是：驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)電流有足夠陡的前沿，并有一定 3 的過沖，這樣可加速開通過程，減小開通損耗，關(guān)斷時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路能提供幅值足夠大的反向基極驅(qū)動(dòng)電流，并加反偏截止電壓，以加速關(guān)斷速度。 GTO 之所以能夠自行關(guān)斷，而普通晶閘管不能，是因?yàn)?GTO與普通晶閘管在設(shè)計(jì)和工藝方 面有以下幾點(diǎn)不同： 1) GTO 在設(shè)計(jì)時(shí) 2? 較大，這樣晶體管 V2 控制靈敏，易于 GTO 關(guān)斷； 2) GTO 導(dǎo)通時(shí)的 1? + 2? 更接近于 1，普通晶閘管 1? + 2? ? ，而 GTO 則為1? + 2? ? ， GTO 的飽和程度不深，接近于臨界飽和，這樣為門極控制關(guān)斷提供了有利條件； 3) 多元集成結(jié)構(gòu)使每個(gè) GTO 元陰極面積很小，門極和陰極間的距離大為縮短，使得 P2極區(qū)所謂的橫向電阻很小，從而使從門極抽出較大的電流成為可能。 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。 20 第 4 章 交流電力控制電路和交交變頻電路 目 錄 第 1 章 電力電子器件 1 第 2 章 整流電路 42 1 第 1 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）。 3. 圖 143 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(jì)算各波形的電流平均值 Id Id Id3與電流有效值 I I I3。 6. 如何防止電力 MOSFET 因靜電感應(yīng)應(yīng)起的損壞？ 答：電力 MOSFET 的柵極絕緣層很薄弱，容易被擊穿而損壞。 GTO 驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是： GTO要求其驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)電流的前沿應(yīng)有足夠的幅值和陡度，且一般需要在整個(gè)導(dǎo)通期間施加正門極電流，關(guān)斷需施加負(fù)門極電流，幅值和陡度要求更高，其驅(qū)動(dòng)電路通常包括開通驅(qū)動(dòng)電路，關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路和門極反偏電路三部分。 RCD 緩沖電路中，各元件的作用是：開通時(shí)， Cs 經(jīng) Rs 放電， Rs起到限制放電電流的作用；關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流經(jīng) VDs 從 Cs分流，使 du/dt 減小，抑制過電壓。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?yàn)閱蜗嗳煽卣麟娐纷儔浩鞫螠y(cè)繞組中，正負(fù)半周內(nèi)上下繞組內(nèi)電流的方向相反，波形對(duì)稱，其一個(gè)周期內(nèi)的平均電流為零，故不會(huì)有直流磁化的問題。 ② 當(dāng)單相全波整流電路與單相全控橋式整流電路的觸發(fā)角 ? 相同時(shí)，對(duì)于電阻負(fù)載：（ 0~α ）期間無晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為 0；（ α ~π ）期間，單相全波 電路中VT 1 導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VT VT4 導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓 u2相等； (π ~π＋α )期間，均無晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為 0； (π＋α ~ 2π )期間，單相全波電路中 VT 2導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VT VT 3導(dǎo)通，輸出電壓等于 ??u2。時(shí)，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。＝ （ 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）179。 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。 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．單相橋式全控整流電路， U2=100V，負(fù)載中 R=2Ω， L 值極大，反 電勢(shì) E=60V，當(dāng) ?=30?時(shí)，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。＝ (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(gè)晶閘管的電流的有效值為： IVT＝ Id ∕ 2 ＝ （ A） 8 故晶閘管的額定電壓為： UN＝ (2~3)179。 解： ud、 id、 iVT、 iD的波形如下圖： u2O ? tO ? tO ? tudidO ? tO ? tIdIdIdiV T 1iV D 2?? ??? ? 負(fù)載電壓的平均值為： 2 )3/c os ()(ds i n21 23 2d ???? ?? ??? ? UttUU＝ （ V） 負(fù)載電流的平均值為： Id＝ Ud∕ R＝ ∕ 2＝ （ A） 流過晶閘管 VT VT 2 的電流有效值為： IVT＝31Id＝ （ A） 流過二極管 VD VD4的電流有效值為： IVD＝32Id＝ （ A） 7. 在三相半波整流電路中，如果 a 相的觸發(fā)脈沖消失，試?yán)L出在電阻性負(fù)載和電感性負(fù)載下整流電壓 ud的波形。它們?cè)谙辔簧舷嗖?180176。 解： ① ud、 id 和 iVT1 的波形如下圖 ： uduaubucidO? tO ? tO ? t?iVT1?? = 3 0 176。＝ （ V） Id＝ Ud∕ R＝ ∕ 5＝ （ A） IdVT＝ Id∕ 3＝ ∕ 3＝ （ A） IVT＝ Id∕ 3 ＝ （ A） 12．在三相橋式全控整流電路中，電阻負(fù)載，如果有一個(gè)晶閘管不能導(dǎo)通，此時(shí)的整流電壓 ud波形如何？如果有一個(gè)晶閘管被擊穿而短路，其他晶閘管受什么影響 ？ 答：假設(shè) VT 1不能導(dǎo)通，整流電壓 ud波形如下： 11 u dO ? t 假設(shè) VT1被擊穿而短路，則當(dāng)晶閘管 VT3或 VT 5 導(dǎo)通時(shí)，將發(fā)生電源相間短路，使得 VT VT 5也可能分別被擊穿。 100179。 ? 60176。 ? 30176。時(shí)的情況。 220179。＝ 176。變壓器二次側(cè)電流中含有 6k?1(k= 3…… )次的諧波，其中主要的是 7 次諧波。 ∕ 5π＝ （ A） I27＝ 2 2 Id∕ 7π ＝ 2 2 179。 ∕ 7π＝ （ A） 22． 試分別計(jì)算第 3 題和第 13 題電路的輸入功率因數(shù)。 ∕π＝ （ A） 基波因數(shù)為 ??＝ I1∕ I＝ I1∕ Id＝ 電路的輸入功率因數(shù)為： ?＝ ? ?cos ＝ cos60176。 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 12k?（ k=1， 2， 3178。178。178。178。 179。 ? 120176。 30． 單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當(dāng)負(fù)載分別為電阻負(fù)載或電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍分別是多少？ 答：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐?，?dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 180?，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 90?。該點(diǎn)與鋸齒波的中點(diǎn)重合，即對(duì)應(yīng)于同步信號(hào)的 300?，所以同步信號(hào)滯后 ua 180176。 滿足上述關(guān)系的同步電壓相量圖及同步變壓器聯(lián)結(jié)形式如下兩幅圖所示。一個(gè)周期內(nèi)的平均電壓 Uo＝ Ett t ?? offon on。當(dāng) ton=3μ s時(shí)，重新進(jìn)行上述計(jì)算。 答： 假設(shè)電路中電感 L 值很大，電容 C 值也很大。設(shè) V處于斷態(tài)的時(shí)間為 toff，則在此期間電感 L 釋放的能量為 ? ? off1o tIEU ? 。 答：升降壓斬波電路的基本原理： 當(dāng)可控開關(guān) V 處于通態(tài)時(shí)，電源 E 經(jīng) V 向電感 L供電使其貯存能量，此時(shí)電流為 i1， 方向如圖 34 中所示。 穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期 T 內(nèi)電感 L 兩端電壓 uL對(duì)時(shí)間的積分為零，即 ? ?T tu0 L 0d 當(dāng) V處于通態(tài)期間， uL = E；而當(dāng) V處于斷態(tài)期間， uL = uo。當(dāng) V 處于斷態(tài)時(shí)， E— L1— C— VD 回路和 R— L2— VD 回路分別流過電流。當(dāng)開關(guān) S 合到 B 點(diǎn)時(shí)， B 點(diǎn)電壓 uB=0， A點(diǎn)電壓 uA= uC；相反，當(dāng) S合到 A點(diǎn)時(shí)， uB= uC， uA=0。 與升降壓斬波電路相比， Cuk斬波電路 有一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，其輸入電源電流和輸出負(fù)載電流都是連續(xù)的，且脈動(dòng)很小，有利于對(duì)輸入、輸出進(jìn)行濾波。 圖 37b中，各階段器件導(dǎo)通情況及電流路徑等如 下： V1導(dǎo)通，電源向負(fù)載供電： E LV 1VD 1 u oi oV 2VD 2E MMR V1關(guān)斷， VD1續(xù)流： E LV 1VD 1 u oi oV 2VD 2E MMR 25 V2導(dǎo)通， L上蓄能： E LV 1VD 1 u oi oV 2VD 2E MMR V2關(guān)斷， VD2導(dǎo)通，向電源回饋能量 E LV 1VD 1 u oi oV 2VD 2E MMR 9．對(duì)于圖 38 所示的橋式可逆斬波電路，若需使電動(dòng)機(jī)工作于反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)，試分析此時(shí)電路的工作情況，并繪制相應(yīng)的電流流通路徑圖，同時(shí)標(biāo) 明電流流向。 26 第 4 章 交流電力控制電路和 交交變頻電路 1. 一調(diào)光臺(tái)燈由單相交流調(diào)壓電路供電，設(shè)該臺(tái)燈可看作電阻負(fù)載，在 α =0 時(shí)輸出功率為最大值，試求功率為最大輸出功率的 80%， 50%時(shí)的開通角 α 。試求： ① 開通角 α 的變化范