【正文】 電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)Ed不起作用嗎？　　解：在理想的情況下，二種電路輸出電壓的波形是一樣的。波形與大電感負(fù)載時(shí)相同，輸出電壓U d交流分量幾乎全部降落在電抗器上，反電勢(shì)負(fù)載（例如直流電動(dòng)機(jī)）上的電壓脈動(dòng)很小，負(fù)載電流id波形基本平直，可以近似看成為平行于橫坐標(biāo)的直線，晶閘管電流波形為180176。半控橋加續(xù)流二極管與其不加續(xù)流二極管時(shí)又有何差別？解：?jiǎn)蜗嗳貥虼箅姼行载?fù)載可控整流電路，輸出電壓ud、晶閘管電流iV1和變壓器二次電流i2波形如教材P37中的圖26(d)、(f)、(g)、（h）所示。的矩形波。而晶閘管和整流二極管的導(dǎo)電角為θ=πα。變壓器二次電流i2波形為正負(fù)πα的矩形波，在α角對(duì)應(yīng)的區(qū)間，由于是續(xù)流期間，變壓器二次電流i2為零。的輸出電壓和晶閘管電壓、電流、變壓器二次電流i2的波形圖。時(shí)，可參照上述波形，將控制角α移至90176。 整流輸出電壓平均值當(dāng)α=60176。時(shí)，θ=60176。α=90176。整流輸出平均電壓為　　　　　　當(dāng)α=60176。當(dāng)α=90176。計(jì)算α=60176。時(shí)的實(shí)際正向阻斷電壓為　　　　　　　　(V)(2)電阻性負(fù)載 　　由于α30176。時(shí)的次級(jí)容量S20作比較，然后加以說(shuō)明。時(shí)，＝(V)　　　　　　　　　 (Ω)變壓器二次相電流有效值為 　　　　　　　　　　 =(A)則S2=3U2I2=3=(VA)≈163(KVA)(2).當(dāng)α＝0176。由于晶閘管電流的有效值IV1=I2=當(dāng)不考慮安全裕量時(shí)IVEAR=IV1／=／=(A)晶閘管承受的最高電壓峰值為(V)　　按裕量系數(shù)2 2=(A) 2=(V) 選擇額定通態(tài)平均電流為400A，額定電壓為1200V的晶閘管。大電感負(fù)載的波形參閱教材P49中的圖35（b）、（d），當(dāng)觸發(fā)B相晶閘管V12的觸發(fā)脈沖出現(xiàn)在自然換相點(diǎn)S之前時(shí)，則B相晶閘管V12承受反向電壓不能導(dǎo)通，不能完成換相，此期間iV12的波形為零。（4）以交流一相為例寫(xiě)出換流壓降的表達(dá)式。（6）寫(xiě)出交流電抗對(duì)輸出電壓平均值影響的表達(dá)式。時(shí)整流輸出電壓波形，參閱教材P51中的圖37(b)，α=60176。其中，γ為換相重疊角。37．根據(jù)圖39（a）所示三相不控橋式整流電路說(shuō)明：（1） 在U點(diǎn)是哪兩個(gè)元件換流？（2）每一個(gè)元件的導(dǎo)通角為多少？（3）輸出電壓ud的平均值為多少？（4）畫(huà)出元件V22的電壓波形，并說(shuō)明元件的反峰電壓為多少？解：(1).U點(diǎn)是V26→V22換流。V22從Ｕ點(diǎn)起始導(dǎo)通120176。、α=30176。當(dāng)控制角α=30176。依次為每一晶閘管發(fā)一個(gè)觸發(fā)脈沖。時(shí)的觸發(fā)脈沖波形及相位參閱教材P57中的圖311(d)和(c)。(3).各晶閘管的導(dǎo)通角為θ＝120176。輸出電壓ud的表達(dá)式 當(dāng)控制角α=60176。的波形?！　〗猓?Ω)，而Rd=4(Ω)，所以 ，ωLRd，按大電感負(fù)載情況計(jì)算，三相全控橋式整流電路，相當(dāng)于最小控制角αmin=0176。畫(huà)出ud、id、iVi2波形；計(jì)算輸出電壓ud、負(fù)載電流id、晶閘管電流iV變壓器副邊電流i2的平均值、有效值。的波形。要求起動(dòng)電流限制在500A。即理論上的最小αmin≈176。為了保證全控橋在初始工作合閘（啟動(dòng)工作）時(shí)能形成電流回路，或者由于電流斷續(xù)后能再次導(dǎo)通，必須對(duì)兩組中應(yīng)導(dǎo)通的兩個(gè)晶閘管同時(shí)加有觸發(fā)脈沖。左右。　　　　　　　　　第四章　　有源逆變電路　　　　　　　　　　　　　習(xí)題與思考題解　 41．逆變電路必須具備什么條件才能進(jìn)行逆變工作？　　解：逆變電路必須同時(shí)具備下述兩個(gè)條件才能產(chǎn)生有源逆變：1 變流電路直流側(cè)應(yīng)具有能提供逆變能量的直流電源電勢(shì)Ed，其極性應(yīng)與晶閘管的導(dǎo)電電流方向一致?！　蜗鄻蚴剑ǘO管）整流電路是AC／DC 變換電路，是單純的整流電路，相當(dāng)于單相全控橋式變流電路工作于整流狀態(tài)，控制角α=0176。　 43．逆變電路工作時(shí)為什么會(huì)產(chǎn)生短路事故？ 解：變流器工作在逆變狀態(tài)時(shí)，如果因丟失脈沖、移相角超出范圍、甚至突發(fā)電源缺相或斷相等情況時(shí)，都有可能發(fā)生換相失敗，將使變流器輸出的直流電壓Ud進(jìn)入正半周范圍，Ud的極性由負(fù)變正，與直流側(cè)直流電源電勢(shì)Ed形成順向串聯(lián)，造成短路事故（因逆變電路的內(nèi)阻R很小）。　　最小逆變角βmin的選取要考慮三個(gè)因素，即　　換相重疊角γ；　　晶閘管關(guān)斷時(shí)間toff對(duì)應(yīng)的電角度δ；　　安全裕量角θ0。,必須EdUd時(shí)，才能滿足逆變工作條件?！? 46．在圖42中，設(shè)交流電源變壓器二次電壓U2=280V，變流電路為單相全控橋式電路，R=,L=∞。 解：　　　　　　　　　　 則　　　　　　　　 Ud=IdR+Ed=200－180=－140V 　　　　　　　　 由于，則變流電路處于有源逆變工作狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行，輸出的直流電能通過(guò)變流器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娔芊此徒o電網(wǎng)。由于L=∞，晶閘管的電流波形可畫(huà)成180176?！　∪嗳貥蚴侥孀冸娐返妮敵鲭妷翰ㄐ?、晶閘管的電流波形、以及晶閘管V11的端電壓波形參閱教材P74中的圖45的中間β=45176?！　【чl管的導(dǎo)通角為θ=120176。,轉(zhuǎn)而承受線電壓uAC120176。如要求電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)過(guò)程中保持制動(dòng)電流Id=10A恒定不變，試問(wèn)：當(dāng)電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)Ed=－200V時(shí)，逆變角β應(yīng)為何值？當(dāng)Ed降至于－100V、－50V、0V時(shí)逆變角分別應(yīng)為何值？ 解： 　　　　　　　　　　　 當(dāng)Ed＝－200V時(shí)，則 　　　　　　　　　　　 Ud=IdR+Ed=10－200=－185V 　　　　　　　　 當(dāng)Ed＝－100V時(shí)，則 　　　　　　 Ud=IdR+Ed=10－100=－85V 　　　　　　 當(dāng)Ed＝－50V時(shí)， 則 　　　　　　　 Ud=IdR+Ed=10－50=－35V 　　　　　　 當(dāng)Ed逐漸下降至0V時(shí)，電路電流Id亦將下降為0A，因而Ud＝0V，則β=90176。　　脈沖延遲即使不出現(xiàn)圖44 (c)的嚴(yán)重情況，也將使逆變角β過(guò)小，導(dǎo)致?lián)Q相時(shí)間不足，產(chǎn)生逆變失敗?！　?，應(yīng)采取的安全保護(hù)措施如下：　　(1)正確選擇晶閘管參數(shù)和緩沖保護(hù)電路　　(2)正確設(shè)計(jì)穩(wěn)定可靠的觸發(fā)電路例如具有不丟脈沖，最小逆變角βmin限制、抗干擾能力強(qiáng)等性能?！　?12．單相全控橋反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，R=1Ω，L=∞，U2=100V，當(dāng)Ed=－99V，β=60176。 解： 　 (V) 　　　　　　　　　　 (A)　　 414．三相全控橋式變流電路，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，R=1Ω，L=∞，U2=220V，當(dāng)Ed=－400V，β=60176。 解： 　　 　　輸出電流平均值 　　 (A)　　輸出電流有效值 　　 （Ａ）　　晶閘管的電流平均值為 　　 （Ａ）　　晶閘管電流有效值為 　　 (A)　　416．試敘述反并聯(lián)（雙重）變流電路的四象限運(yùn)行條件?！　〉诙笙蓿妱?dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)作發(fā)電運(yùn)行，變流器2工作在逆變狀態(tài)，α2π/2，EdUd2?！　〉谒南笙蓿妱?dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)作發(fā)電運(yùn)行，變流器1工作在逆變狀態(tài)α1π/2，EdUd1，此時(shí)，UdEd的極性均為上負(fù)下正，電動(dòng)機(jī)供出電能，經(jīng)變流器1回饋給電網(wǎng)?！　?17．試指出晶閘管相控變流器的主要特征?！　〗猓焊邏褐绷鬏旊娤到y(tǒng)原理結(jié)構(gòu)參閱教材P79中的圖46（a）。　　419．試說(shuō)明大型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)在“勵(lì)磁”和“滅磁”兩種工況下，變流器的工作狀態(tài)和能量流向。將變流器U拉入有逆變工作狀態(tài)，勵(lì)磁繞組內(nèi)儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能通過(guò)工作于有源逆變狀態(tài)的變流器，經(jīng)TF以電能形式反饋回電網(wǎng)?！　?21．試說(shuō)明交流側(cè)阻容過(guò)電壓保護(hù)和非線性元件過(guò)電壓保護(hù)電路的幾種接線形式。其他非線性元件保護(hù)的連接方法也都與此類同。　　423．試說(shuō)明晶閘管關(guān)斷過(guò)電壓RC保護(hù)電路的原理。電阻可以限制晶閘管再導(dǎo)通時(shí)，電容C向晶閘管放電的電流上升率，并阻尼可能產(chǎn)生的LC振蕩。在額定電流下，工作時(shí)不熔斷，可長(zhǎng)期工作?！　≌９ぷ鲿r(shí)，電壓比較器整定為輸出高電平，控制變流裝置工作于a90176。由于a突然增大，使變流器輸出電壓迅速降低，不僅控制了短路電流，還可將儲(chǔ)存在電感中的能量以電能的形式反饋給電網(wǎng)?！　?26．為什么說(shuō)快速熔斷器用作晶閘管的最終過(guò)流保護(hù)手?jǐn)啾容^合適？　　解：因?yàn)榫чl管的過(guò)載能力受結(jié)溫限制，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定風(fēng)冷器件的額定結(jié)溫為115176。所以可根據(jù)不同過(guò)載程度晶閘管的耐受能力，采取分級(jí)過(guò)電流保護(hù)措施。這樣，當(dāng)發(fā)生過(guò)流時(shí)，過(guò)流繼電器或快速開(kāi)關(guān)會(huì)首先動(dòng)作，雖然動(dòng)作速度不如快熔，但只要整定電流不超過(guò)晶閘管過(guò)載耐受時(shí)間區(qū)段，就不會(huì)危害晶閘管，同樣也不會(huì)使快熔熔斷。，且前沿盡可能陡。52．什么是垂直控制原理？什么是橫向控制原理？解：垂直控制原理的觸發(fā)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖參閱教材P87中的圖5—1。1A為同步變壓器，1B為同步信號(hào)發(fā)生器，1C為移相控制電路，F(xiàn)為6倍頻脈沖信號(hào)發(fā)生器，E為環(huán)行分配器和譯碼器，1D—6D為脈沖整形與功率放大電路，1A、1B、1C是共用的。54．單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理是什么？實(shí)現(xiàn)同步的方法如何？解：?jiǎn)谓Y(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理是利用單結(jié)晶體管的負(fù)阻效應(yīng)構(gòu)成單結(jié)晶體管振蕩電路。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實(shí)現(xiàn)同步的方法是通過(guò)采用對(duì)應(yīng)主電路交流電壓過(guò)零點(diǎn)的梯形波直流電源，作為單結(jié)晶體管振蕩電路的電源，從而，使單結(jié)晶體管的基極回路的ReC充電電路，每半個(gè)周期對(duì)應(yīng)主電路交流電壓的過(guò)零點(diǎn)（自然換流點(diǎn)），每次都從0V開(kāi)始充電?！　?2)盡量避免控制極電路靠近大的電感性元件，也不要與大電流的母線靠得太近?！　?5)在晶閘管的控制極和陰極間加反向偏置電壓，可用固定負(fù)壓或二極管、穩(wěn)壓管等實(shí)現(xiàn)。的兩個(gè)觸發(fā)脈沖，為正脈沖。再經(jīng)一級(jí)驅(qū)動(dòng)、脈沖變壓器隔離送到每只晶閘管的門(mén)極g—陰極k之間。的兩只晶閘管，如單相、三相全控橋同一橋臂上的上下兩只晶閘管。57．試說(shuō)明KC04芯片引腳1和15的輸出脈沖在相位上的特點(diǎn)和控制方法?！　?3)選用有較大觸發(fā)電流的晶閘管，使得較小的干擾脈沖不能使晶閘管被觸發(fā)。55．觸發(fā)電路怎樣實(shí)現(xiàn)對(duì)初始相位的控制？解：為了控制觸發(fā)電路的初始相位，可在輸入控制信號(hào)（移相電壓）端再疊加一個(gè)初始相位調(diào)整電壓（或稱偏移電壓）輸入，以達(dá)到限制最小控制角amin及移相范圍的目的。這樣，在單結(jié)晶體管的第一基極b1就可獲得對(duì)應(yīng)控制角a的觸發(fā)脈沖 （尖脈沖），通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)射極電路中的電阻Re（或電容C）實(shí)現(xiàn)改變控制角a的目的。該脈沖經(jīng)6倍頻脈沖信號(hào)發(fā)生器F產(chǎn)生一個(gè)6倍于同步移相控制信號(hào)頻率的控制脈沖，即在每個(gè)同步移相控制脈沖信號(hào)周期，產(chǎn)生6個(gè)互相依次間隔為60 O 的脈沖，這組連續(xù)脈沖通過(guò)環(huán)形分配器和譯碼器產(chǎn)生脈沖寬度大于60 O，且組間依次間隔為60 O的6組脈沖，分別送到6個(gè)脈沖整形與放大電路，經(jīng)整形放大后送到相對(duì)應(yīng)的晶閘管的門(mén)極一陰極間。垂直控制原理可分為單脈沖觸發(fā)方式和雙脈沖觸發(fā)方式兩種基本組成結(jié)構(gòu)。以保證晶閘管的導(dǎo)通電流上升到擎住電流以上，為了快速而可靠的觸發(fā)大功率晶閘管，通常觸發(fā)脈沖的前沿盡可能陡，并疊加一個(gè)強(qiáng)觸發(fā)脈沖?！　【чl管的觸發(fā)是用一個(gè)小功率輸入去控制一個(gè)大功率輸出。為了避免快熔的頻繁熔斷和更換，使快熔只在發(fā)生可能危及晶閘管的更大過(guò)流時(shí)才熔斷，起到最后的保護(hù)作用。C。所以，不存在快速熔斷器、快速開(kāi)關(guān)和過(guò)流繼電器等保護(hù)電器那種分?jǐn)啻箅娏鲃?dòng)作過(guò)程產(chǎn)生的過(guò)電壓現(xiàn)象。當(dāng)變流器發(fā)生短路時(shí)，來(lái)自電流互感器的過(guò)流信號(hào)，經(jīng)整流后，與過(guò)流整定值比較，使比較器輸出低電平，控制變流器裝置立即轉(zhuǎn)入a90176?！　∵^(guò)流繼電器的動(dòng)作時(shí)間一般為幾百毫秒(ms)，分為直流和交流兩種?！　〗猓嚎捎米鬟^(guò)電流保護(hù)的三種常用電器有快速熔斷器、快速開(kāi)關(guān)和過(guò)流繼電器。并聯(lián)在每只晶閘管上的RC回路可抑制晶閘管的關(guān)斷過(guò)電壓。　　解：直流側(cè)的過(guò)電壓保護(hù)，同樣可采用阻容保護(hù)和非線性元件保護(hù)方法，其連接位置為變流裝置的直流側(cè)的快速開(kāi)關(guān)或熔斷器FU 之前，參閱教材P82中的圖411。圖48(a)為單相接法，圖48(b)和圖48(c)分別為三相U形和D形連接方法，圖48(d)為整流式接法?！　〗猓撼Ｓ玫囊种七^(guò)電壓的基本方法有二種，即用非線性元件限制過(guò)電壓的幅值；用儲(chǔ)能元件吸收可能產(chǎn)生過(guò)電壓的能量，并用電阻將其消耗?！　?1）勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁變壓器TF接于母線，變流器工作于整流狀態(tài)，系統(tǒng)母線提供的交流電能，通過(guò)變流器U整流，轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔?，供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組進(jìn)行勵(lì)磁。若使功率從左向右傳輸，則調(diào)整控制角α，使變流器Ⅰ工作于整流狀態(tài)，變流器Ⅱ工作于有源逆變狀態(tài)，Ud1和Ud2的極性均為上正下負(fù)，且滿足Ud1Ud2?？梢?jiàn)，接續(xù)流二極管的變流電路只能工作于第一象限?！　】梢?jiàn)，由反并聯(lián)（雙重）變流電路控制的可逆系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)從電動(dòng)運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電制動(dòng)運(yùn)行，由于電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向不變，故電動(dòng)機(jī)電勢(shì)Ed的方向不變，相應(yīng)工作于整流和逆變狀態(tài)的變流器不能在同一組全控橋內(nèi)實(shí)現(xiàn)?！　〉谌笙蓿妱?dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)作電動(dòng)運(yùn)行，變流器2工作在整流狀態(tài)，α2π/2，EdUd2。其四象限運(yùn)行條件如下：