【正文】 定？晶閘管關(guān)斷的條件是什么，如何實(shí)現(xiàn)？ 答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓（ UAK0），并在門(mén)極施加觸發(fā)電流（ UGK0）。 電力電子技術(shù)習(xí)題解答 最終修改日期： 20201213 第 4 頁(yè) 共 36 頁(yè) GTO 與 GTR 同為電流控制器件，前者的觸發(fā)信號(hào)與后者的驅(qū)動(dòng)信號(hào)有哪些異同？ 答：二者都是電流型驅(qū)動(dòng)型器件，其開(kāi)通和關(guān)斷都要求有相應(yīng)的觸發(fā)脈沖，要求其觸發(fā)電流脈沖的上升沿陡且實(shí)行強(qiáng)觸發(fā)。時(shí)，試求： （ 1）作出 ud、 id和 i2 的波形； （ 2）求整流輸出電壓平均值 Ud、電流 Id，以及變壓器二次側(cè)電流有效值 I2。 1 三相全控橋 式 變流器，已知 L足夠大、 R=、 U2=200V、 EM= ― 300V，電動(dòng)機(jī) 運(yùn)行 于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，制動(dòng)過(guò)程中的負(fù)載電流 為 66A， 問(wèn) 此 時(shí) 變流器能否實(shí)現(xiàn)有源逆變？ 若能 求此時(shí)的逆變角 β。 1 三相晶閘管 橋式全控 整流器接至 交流系統(tǒng)。 答： 降壓斬波電路的輸出電壓范圍 ： 0 0~iUU? ； 升壓斬波電路的輸出電壓范圍 ： 0 ~iUU??，應(yīng)避免 D 接近于 1； 電力電子技術(shù)習(xí)題解答 最終修改日期： 20201213 第 21 頁(yè) 共 36 頁(yè) 升降壓斬波電路的輸出電壓范圍 （僅大?。?： 0 0~U ??，應(yīng)避免 D 接近于 1。另外對(duì)于大功率場(chǎng)合由于雙向晶閘管的容量限制，普遍采用一對(duì)晶閘管 反并聯(lián) 結(jié)構(gòu)。全控型器件都采用此種換流方式， 晶閘管半控器件不能采用器件換流，根據(jù)電路的不同可以采用下述 3 種換流方式。但是由于反饋無(wú)功能量時(shí)器件會(huì)承受反向電壓，對(duì)于由全控器件構(gòu)成的電流型逆變器，開(kāi)關(guān)器件需要串聯(lián)二極管（全控器件承受反壓的能力很低） 。 答： PWM（ PulseWidth Modulation）控制就是對(duì)觸發(fā)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。 開(kāi)關(guān)頻率高則輸出諧波更小、響應(yīng)速度更快，但是 電力電子器件的 開(kāi)關(guān)損耗增加 、整機(jī)效率下降 ，帶來(lái)較強(qiáng)的高頻電磁干擾 ；開(kāi)關(guān)頻率低則正好相反。而當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率增高時(shí)，如一周內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)不變，又會(huì)使逆變器的開(kāi)關(guān)頻率過(guò)高，使器件難以承受。ciH P FA P Fse 圖 827 習(xí)題 2 8. 試分析圖 828 所示諧波檢測(cè)電路的工作原理。 載波比 N 等于常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和調(diào)制信號(hào)保持同步的方式稱為同步調(diào)制。普通逆變器 的控制速度 是周波控制級(jí) ，而 PWM 是載波控制級(jí)，所以目前幾乎所有的逆變器都是采用 PWM 控制策略。 7． 三相橋式電壓型逆 變電路， 180186。直流側(cè)電流基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路對(duì)于負(fù)載來(lái)說(shuō)呈現(xiàn)高阻抗。 有源逆變不可變頻，無(wú)源逆變可以變頻。 電力電子技術(shù)習(xí)題解答 最終修改日期： 20201213 第 24 頁(yè) 共 36 頁(yè) 交流調(diào)壓是在交流電源的每個(gè)周期都對(duì)輸出電壓進(jìn)行控制；而交流調(diào)功電路是在一定的周期內(nèi)接通幾個(gè)電源周期，再斷開(kāi)幾個(gè)周期， 通過(guò)改變接通和斷開(kāi)的比來(lái)宏觀上調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值。當(dāng)高頻開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，輸入電源向電感儲(chǔ)存能量，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電感的儲(chǔ)存能量向負(fù)載放電。 1 試計(jì)算第 3 題 （單相橋式全控整流電路） 中 i2的 7 次諧波分量的有效值 I2I2 I27，并計(jì)算此時(shí)該電路的輸入功率因數(shù)。 (2) 內(nèi)部條件 ——變流器直流側(cè)輸出直流平均電壓必須為負(fù) 值 ，即 απ/2， Ud0。時(shí)，2 m a xs i n637 9 .3 3 7 8 .1 8 ( )2IA??????? ? ? （ 2）晶閘管的電流有效值和承受電壓峰值分別為 2 m a x278 .1 8 55 .2 8 ( )222 16 8. 29 ( )VTVTIIAU U V? ? ??? 考慮 3 倍余量，選器件耐壓為 168 3＝ 500V； 額定 電流為 () 3＝100A 電力電子技術(shù)習(xí)題解答 最終修改日期： 20201213 第 6 頁(yè) 共 36 頁(yè) （ 3） ? ? t? t? t000i 2u di dΠ /3 Π /3 試作出圖 27（第 44 頁(yè)） 所示的單相橋式半控整流電路帶大電感負(fù)載，在 α＝ 30176。α 1＋α 21 兩個(gè)晶體管飽和導(dǎo)通；α 1＋ α 21不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。 圖 132中的陰影部分表示流過(guò)晶閘管的電流波形，其最大值均為 Im，試計(jì)算各波形的電流平均值、有效值。 電力電子技術(shù)習(xí)題解答 最終修改日期： 20201213 第 5 頁(yè) 共 36 頁(yè) 習(xí)題 二 單相橋式全控整流電路接電阻性負(fù)載，要求輸出電壓在 0～ 100V 連續(xù)可調(diào)，輸出電壓平均值為 30 V 時(shí)，負(fù)載電流平均值達(dá)到 20A。 abcTRLu 2u di dVT 1VT 2VT 3u di au a u b u c0 ? tabcTRLu 2u di dVT 1VT 2VT 3共陽(yáng)極換相點(diǎn)共陰極換相點(diǎn)共陰極三相半波共陽(yáng)極三相半波 共陽(yáng)極接法的三相半波可控的整流電路在 α＝ 30176。 1 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？其中最大的是哪一次？變壓器二次電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？ 對(duì)于 m相全控整流電路呢？ 答： 三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有 6k（ k= 3…）次 的諧波 ， 其中最大的是 6 次 諧波。 電力電子技術(shù)習(xí)題解答 最終修改日期： 20201213 第 17 頁(yè) 共 36 頁(yè) 習(xí)題 三 1.（ *） 一升壓換流器由理想元件構(gòu)成，輸入 Ud在 8~16V 之間變化，通過(guò)調(diào)整占空比使輸出 U0=24V固定不變，最大輸出功率為 5W，開(kāi)關(guān)頻率 20kHz， 輸出端電容足夠大，求使換流器工作在連續(xù)電流方式的最小電感。 10．在單相交流調(diào)壓器中，電源電壓 U1=120V，電阻負(fù)載 R=10Ω，觸發(fā)角 α=900，試計(jì)算： 負(fù)載電壓有效值 UO、負(fù)載電流有效值 IO、負(fù)載功率 PO和輸入功率因數(shù) λ 。 二者的基本原理如下： TCR 是利用電抗器來(lái)向電網(wǎng)中提供感性無(wú)功的裝置。 3． 什么是電壓型逆變電路和電流型逆變電路？二者各有什么特點(diǎn)？ 答：按照直流側(cè)電源的性質(zhì)分類(lèi)，直流側(cè)是電壓源的稱為電壓型逆變器，直流側(cè)是電流 源的稱為電流型逆變電路。 5． 請(qǐng)說(shuō)明整流電路、逆變電路、 變頻電路三個(gè)概念的區(qū)別。 以正弦 PWM（ SPWM）為例。 三相橋式 PWM 逆變電路中，輸出相電壓有兩種電平： 和 ? 。 2） 空間矢量脈寬調(diào)制 SVPWM 3） PWM 跟蹤控制（滯環(huán)控制） 4） 恒頻滯環(huán)控制 電力電子技術(shù)習(xí)題解答 最終修改日期： 20201213 第 32 頁(yè) 共 36 頁(yè) 習(xí)題六 1. 什么是高壓直流輸電？和交流輸電系統(tǒng)相比有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 2. 直流 輸電工程按照直流 聯(lián)絡(luò)線可分 為 幾類(lèi) ？各有什么優(yōu)缺 點(diǎn)？ 3. 簡(jiǎn)單介紹一下直流輸電系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，各個(gè)元件都有什么功能。 電力電子技術(shù)習(xí)題解答 最終修改日期： 20201213 第 33 頁(yè) 共 36 頁(yè) 習(xí)題七 1. 什么叫靈活交流輸電系統(tǒng)（ 柔性交流輸電系統(tǒng) ）？目前的 主要應(yīng)用有那些？ 2. 為什么要對(duì)交流電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償？ 3. 什么叫 SVC？ SVC 主要包括哪幾種組合結(jié)構(gòu)？ 4. 為什么 TCR 常和 TSC 并聯(lián)使用？試畫(huà)出其單線電路圖。 4． 脈寬調(diào)制（ PWM）技術(shù)的制約條件主要表現(xiàn)在哪些方面？ 答： 對(duì)于 PWM 控制來(lái)說(shuō)，高的開(kāi)關(guān)頻率可以使 性能更好，但是， 1） 高開(kāi)關(guān)頻率 的 PWM 控制要求電力電子器件有高的開(kāi)關(guān)能力，目前大功率器件的容許開(kāi)關(guān) 頻率普遍偏低。這些脈沖寬度相同（都是π /N）但幅值不同且頂部是曲線。逆變電路（ 包括 有源 逆變 和無(wú)源 逆變 ）都是將直流能量變換為交流能量。直流側(cè)電壓基本保持恒定，直流側(cè)相對(duì)于負(fù)載來(lái)說(shuō)呈現(xiàn)低阻抗。由于 TCR 只能 從 電網(wǎng) 吸收 感性電力電子技術(shù)習(xí)題解答 最終修改日期： 20201213 第 25 頁(yè) 共 36 頁(yè) 無(wú)功，所以在實(shí)際使用中往往需要配以固定電容器（ FC），這樣就可以在容性到感性的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)裝置向系統(tǒng)提供的無(wú)功了。 解： 輸出功率 ： 2 20 1 1 π( sin 2 )2 πU UP RR ??? ?? ? ? 當(dāng) ： 21 UPP R?? 即： 1 πs in 2 0 . 8 s in ( 2 ) 2 0 . 4 1 . 2 5 6 62 π ?? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ?，得： ??? （注意上式中 α 應(yīng)用弧度計(jì)算） 又當(dāng)： ? 即： 1 πs in 2 0 .5 s in ( 2 ) 22 π ?? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ?，得： 90??? 12．一晶閘管單相交流調(diào)壓器帶阻感性負(fù)載，電源電壓 為 220V的交流電源 ，負(fù)載 R=10Ω， L=1mH，試求： （ 1）觸發(fā)角 α 的移相范圍； （ 2） 最大 負(fù)載電流的有效值； （ 3）最大輸出功率及此時(shí)電源側(cè)的功率因數(shù)； （ 4）當(dāng) α＝ 900 時(shí)，晶閘管電流的有效值、晶閘管導(dǎo)通角和電源側(cè)功率因數(shù) 。 電力電子技術(shù)習(xí)題解答 最終修改日期： 20201213 第 18 頁(yè) 共 36 頁(yè) 解：00010 0 .41 1 0 1 5iiUDU U D VD U U? ? ? ? ? ?? ? ? 3．在圖 31所示的降壓斬波電路中，已知 Ui=100V， R=， L=1mH，采用脈寬調(diào)制控制方式， T=20μs，當(dāng) ton＝ 5μs 時(shí)，試求： （ 1）輸出電壓平均值 UO、輸出電流的平均值 IO； （ 2） （ *） 輸出電流的最大和最小瞬時(shí)值 （ 由于課本上沒(méi)講，這一問(wèn)是否可以取消？ ）， 判斷負(fù)載電流是否斷續(xù)； （ 3） （ *） 當(dāng) ton＝ 3μs 時(shí)，重新進(jìn)行上述計(jì)算。 1（ k= 3…） 次的諧波 ， 其中主要的是哪 7 次 諧波 。 解： c os 220 ( )dU U V?? ? ? ? ? 1 2 8 .7 6 4 .3 5 ( )2dd UIAR? ? ? 2 2301 ( ) 0 . 5 7 7 3 7 . 1 3 ( )2 3dV T d dII I d t I A? ??? ? ? ?? 按裕量系數(shù) 2 確定 晶閘管的電流定額為： 2 4 7 .3 0 5 0 ( )1 .5 7VTI A? ? ?；電壓定額為：26 2 10 77 12 00 ( )UV? ? ?