电力电子技术第五版王兆安答案.pdf

电力电子技术第五版电力电子技术第五版 机械工业出版社机械工业出版社 课后习题答案课后习题答案课后习题答案课后习题答案 第二章第二章 电力电子器件电力电子器件 1. 1. 1. 1. 使晶闸管导通的条件是什么？使晶闸管导通的条件是什么？ 答答：使晶闸管导通的条件是使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流并在门极施加触发电流（脉冲脉冲）。 。 或：或：u u u uAKAK AKAK0000 且且u u u uGKGKGKGK0000。 2. 2. 2. 2. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持即维持 电流。电流。 要使晶闸管由导通变为关断要使晶闸管由导通变为关断， 可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 3. 3. 3. 3. 图图 1-431-431-431-43 中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为为 I I I Immmm，试计算各波形的电流平均值，试计算各波形的电流平均值I I I Id1d1d1d1、I I I Id2d2d2d2、I I I Id3d3d3d3与电流有效值与电流有效值I I I I1 1 1 1、I I I I2 2 2 2、I I I I3 3 3 3。 00222 4 4 2 5 4 a) b)c) 图1-43 0 图图 1-431-431-431-43晶闸管导电波形晶闸管导电波形 解：解：a)a)a)a)I I I Id1d1d1d1= = = = 2 1 4 )(sinttdIm= = = = 2 m I ( ( ( (1 2 2 +) ) ) )0.27170.27170.27170.2717I I I Immmm I I I I1 1 1 1= = = = 4 2 )()sin( 2 1 tdtIm= = = = 2 m I 2 1 4 3 +0.47670.47670.47670.4767I I I Immmm b)b)b)b)I I I Id2d2d2d2= = = = 1 4 )(sinttdIm= = = = m I ( ( ( (1 2 2 +) ) ) )0.54340.54340.54340.5434I I I Immmm 2 I I I I2 2 2 2= = = = 4 2 )()sin( 1 tdtIm= = = = 2 2 m I 2 1 4 3 +0.67410.67410.67410.6741I I I I c) c) c) c)I I I Id3d3d3d3= = = = 2 1 2 0 )( tdIm= = = = 4 1 I I I Immmm I I I I3 3 3 3= = = = 2 0 2 )( 2 1 tdIm= = = = 2 1 I I I Immmm 4. 4. 4. 4. 上题中如果不考虑安全裕量上题中如果不考虑安全裕量, , , ,问问 100A100A100A100A 的晶闸管能送出的平均电流的晶闸管能送出的平均电流I I I Id1d1d1d1、I I I Id2d2d2d2、I I I Id3d3d3d3各为各为 多少？这时，相应的电流最大值多少？这时，相应的电流最大值I I I Im1m1 m1m1、I I I Im2m2m2m2、I I I Im3m3m3m3各为多少各为多少? ? ? ? 解：额定电流解：额定电流I I I IT(AV)T(AV) T(AV)T(AV)=100A=100A=100A=100A 的晶闸管，允许的电流有效值的晶闸管，允许的电流有效值I I I I=157A=157A=157A=157A，由上题计算结果知，由上题计算结果知 a)a)a)a)I I I Im1m1 m1m1 4767. 0 I 329.35329.35329.35329.35，I I I Id1d1d1d10.27170.27170.27170.2717I I I Im1m1m1 m189.48 89.4889.4889.48 b)b)b)b)I I I Im2m2 m2m2 6741 . 0 I 232.90,232.90,232.90,232.90,I I I Id2d2d2d20.54340.54340.54340.5434I I I Im2m2 m2m2126.56126.56126.56126.56 c) c) c) c)I I I Im3m3 m3m3=2=2=2=2I I I I= = = = 314,314,314,314,I I I Id3d3d3d3= = = = 4 1 I I I Im3m3 m3m3=78.5=78.5=78.5=78.5 5. 5. 5. 5. GTOGTOGTOGTO 和普通晶闸管同为和普通晶闸管同为 PNPNPNPNPNPNPNPN 结构结构，为什么为什么 GTOGTOGTOGTO 能够自关断能够自关断，而普通晶闸管不而普通晶闸管不 能能？ 答：答：GTOGTOGTOGTO 和普通晶闸管同为和普通晶闸管同为 PNPNPNPNPNPNPNPN 结构，由结构，由 P P P P1 1 1 1N N N N1 1 1 1P P P P2 2 2 2和和 N N N N1 1 1 1P P P P2 2 2 2N N N N2 2 2 2构成两个晶体管构成两个晶体管 V V V V1 1 1 1、V V V V2 2 2 2, , , , 分别具有共基极电流增益分别具有共基极电流增益 1 和和 2 ，由普通晶闸管的分析可得，由普通晶闸管的分析可得， 1 + + + + 2 =1=1=1=1 是器件临界导是器件临界导 通的条件。通的条件。 1 + + + + 2 1 1 1 1，两个等效晶体管过饱和而导通；，两个等效晶体管过饱和而导通； 1 + + + + 2 1 1 1 1，不能维持饱和导通，不能维持饱和导通 而关断。而关断。 GTOGTOGTOGTO 之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为 GTOGTOGTOGTO 与普通晶闸管在设计与普通晶闸管在设计 和工艺方面有以下几点不同：和工艺方面有以下几点不同： 1)1)1)1) GTOGTOGTOGTO 在设计时在设计时 2 较大，这样晶体管较大，这样晶体管 V V V V2 2 2 2控制灵敏，易于控制灵敏，易于 GTOGTOGTOGTO 关断；关断； 2)2)2)2) GTOGTOGTOGTO 导通时的导通时的 1 + + + + 2 更接近于更接近于 1 1 1 1，普通晶闸管，普通晶闸管 1 + + + + 2 51.15，而，而 GTOGTOGTOGTO 则为则为 1 + + + + 2 1.051.051.051.05，GTOGTOGTOGTO 的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有 利条件；利条件； 3)3)3)3) 多元集成结构使每个多元集成结构使每个 GTOGTOGTOGTO 元阴极面积很小元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短门极和阴极间的距离大为缩短，使使得得 P P P P2 2 2 2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。 6. 6. 6. 6. 如何防止电力如何防止电力 MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET 因静电感应应起的损坏？因静电感应应起的损坏？ 答答：电力电力 MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET 的栅极绝缘层很薄弱的栅极绝缘层很薄弱，容易被击穿而损坏容易被击穿而损坏。MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET 的输入电容是低的输入电容是低 泄漏电容，当栅极开路时极易受静电干扰而充上超过泄漏电容，当栅极开路时极易受静电干扰而充上超过20202020 的击穿电压，所以为防的击穿电压，所以为防止止 MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET 因静电感应而引起的损坏，应注意以下几点：因静电感应而引起的损坏，应注意以下几点： 3 一般在不用时将其三个电极短接；一般在不用时将其三个电极短接； 装配时人体、工作台、电烙铁必须接地，测试时所有仪器外壳必须接地；装配时人体、工作台、电烙铁必须接地，测试时所有仪器外壳必须接地； 电路中，栅、源极间常并联齐纳二极管以防止电压过高电路中，栅、源极间常并联齐纳二极管以防止电压过高 漏、源极间也要采取缓冲电路等措施吸收过电压。漏、源极间也要采取缓冲电路等措施吸收过电压。 7. 7. 7. 7. IGBTIGBTIGBTIGBT、GTRGTRGTRGTR、GTOGTOGTOGTO 和电力和电力 MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET 的驱动电路各有什么特点？的驱动电路各有什么特点？ 答答：IGBTIGBTIGBTIGBT 驱动电路的特点是驱动电路的特点是：驱动电路具有较小的输出电阻驱动电路具有较小的输出电阻，IGBTIGBTIGBTIGBT 是电压驱动型器件是电压驱动型器件， ， IGBTIGBTIGBTIGBT 的驱动多采用专用的混合集成驱动器。的驱动多采用专用的混合集成驱动器。 GTRGTRGTRGTR 驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过 冲冲，这样可加速开通过程这样可加速开通过程，减小开通损耗减小开通损耗，关断时关断时，驱动电路能提供幅值足够大的反向基驱动电路能提供幅值足够大的反向基 极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。 GTOGTOGTOGTO 驱动电路的特点是：驱动电路的特点是：GTOGTOGTOGTO 要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的 幅值和陡度幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流关断需施加负门极电流，幅值幅值 和陡度要求更高和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部关断驱动电路和门极反偏电路三部 分。分。 电力电力 MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET 驱动电路的特点驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且驱动功率小且 电路简单。电路简单。 8. 8. 8. 8. 全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析 RCDRCDRCDRCD 缓冲电路中各元件的作缓冲电路中各元件的作 用。用。 答：全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压，答：全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压，d d d du u u u/d/d/d/dt t t t或过电流和或过电流和 d d d di i i i/d/d/d/dt t t t， 减小器件的开关损耗。减小器件的开关损耗。 RCDRCDRCDRCD 缓冲电路中缓冲电路中，各元件的作用是各元件的作用是：开通时开通时，C C C Cs s s s经经R R R Rs s s s放电放电，R R R Rs s s s起到限制放电电流的起到限制放电电流的 作用；关断时，负载电流经作用；关断时，负载电流经 VDVDVDVDs s s s从从C C C Cs s s s分流，使分流，使 d d d du u u u/d/d/d/dt t t t减小，抑制过电压。减小，抑制过电压。 9. 9. 9. 9. 试说明试说明 IGBTIGBTIGBTIGBT、GTRGTRGTRGTR、GTOGTOGTOGTO 和电力和电力 MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET 各自的优缺点。各自的优缺点。 解：对解：对 IGBTIGBTIGBTIGBT、GTRGTRGTRGTR、GTOGTOGTOGTO 和电力和电力 MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET 的优缺点的比较如下表：的优缺点的比较如下表： 器器件件优优点点缺缺点点 IGBTIGBTIGBTIGBT 开关速度高开关速度高， 开关损耗小开关损耗小， 具有具有 耐脉冲电流冲击的能力耐脉冲电流冲击的能力， 通态压通态压 降较低降较低， 输入阻抗高输入阻抗高， 为电压驱为电压驱 动，驱动功率小动，驱动功率小 开 关 速 度 低 于 电开 关 速 度 低 于 电 力力 MOSFET,MOSFET,MOSFET,MOSFET,电压，电流容量电压，电流容量 不及不及 GTOGTOGTOGTO GTRGTRGTRGTR 耐压高，电流大，开关特性好耐压高，电流大，开关特性好， ， 通流能力强，饱和压降低通流能力强，饱和压降低 开关速度低，为电流驱动开关速度低，为电流驱动， 所需驱动功率大所需驱动功率大，驱动电路驱动电路 复杂，存在二次击穿问题复杂，存在二次击穿问题 4 GTOGTOGTOGTO 电压电压、 电流容量大电流容量大， 适用于大功适用于大功 率场合，具有电导调制效应率场合，具有电导调制效应， 其其 通流能力很强通流能力很强 电流关断增益很小电流关断增益很小，关断时关断时 门极负脉冲电流大门极负脉冲电流大，开关速开关速 度低度低，驱动功率大驱动功率大，驱动电驱动电 路复杂，开关频率低路复杂，开关频率低 电电力力 MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET 开关速度快开关速度快， 输入阻抗高输入阻抗高， 热稳热稳 定性好定性好， 所需驱动功率小且驱动所需驱动功率小且驱动 电路简单电路简单， 工作频率高工作频率高， 不存在不存在 二次击穿问题二次击穿问题 电流容量小电流容量小，耐压低耐压低，一般一般 只适用于功率不超过只适用于功率不超过 10k10k10k10kWWWW 的电力电子装置的电力电子装置 5 第 3 章整流电路 1. 1. 1. 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电单相半波可控整流电路对电感负载供电，L L L L20mH20mH20mH20mH，U U U U2 2 2 2100V100V100V100V，求当求当0 0 0 0 和和 60606060 时的负载电流时的负载电流I I I Id d d d，并画出，并画出u u u ud d d d与与i i i id d d d波形。波形。 解解：0 0 0 0 时时，在电源电压在电源电压u u u u2 2 2 2的正半周期晶闸管导通时的正半周期晶闸管导通时，负载电感负载电感L L L L储能储能，在晶闸管开始在晶闸管开始 导通时刻，负载电流为零。在电源电压导通时刻，负载电流为零。在电源电压u u u u2 2 2 2的负半周期，负载电感的负半周期，负载电感L L L L释放能量，晶闸管继释放能量，晶闸管继 续导通。因此，在电源电压续导通。因此，在电源电压u u u u2 2 2 2的一个周期里，以下方程均成立：的一个周期里，以下方程均成立： tU t i Lsin2 d d 2 d = 考虑到初始条件：当考虑到初始条件：当 t t t t0 0 0 0 时时i i i id d d d0 0 0 0 可解方程得：可解方程得： )cos1 ( 2 2 d t L U i = = 2 0 2 d )(d)cos1 ( 2 2 1 tt L U I = = = = L U 2 2 =22.51(A)=22.51(A)=22.51(A)=22.51(A) u u u ud d d d与与i i i id d d d的波形如下图：的波形如下图： 0 2 t u2 0 2 t0 2 t ud 0 2 t id 当当60606060 时时，在在u u u u2 2 2 2正半周期正半周期 60606060 180180180180 期间晶闸管导通使电感期间晶闸管导通使电感L L L L储能储能，电感电感L L L L储藏的储藏的 能量在能量在u u u u2 2 2 2负半周期负半周期 180180180180 300300300300 期间释放期间释放， 因此在因此在u u u u2 2 2 2一个周期中一个周期中 60606060 300300300300 期间以下微分方程期间以下微分方程 成立：成立： tU t i Lsin2 d d 2 d = 考虑初始条件：当考虑初始条件：当 t t t t60606060 时时i i i id d d d0 0 0 0 可解方程得：可解方程得： 6 )cos 2 1 ( 2 2 d t L U i = 其平均值为其平均值为 )(d)cos 2 1 ( 2 2 1 3 5 3 2 d tt L U I = = = = = L U 2 2 2 =11.25(A)=11.25(A)=11.25(A)=11.25(A) 此时此时u u u ud d d d与与i i i id d d d的波形如下图：的波形如下图： t ud id + + + t t u2 0 + + + 2 2 2 2 图图 2-92-92-92-9 为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路， 问该变压器还有直流磁化问该变压器还有直流磁化 问题吗？试说明：问题吗？试说明：晶闸管承受的最大反向电压为晶闸管承受的最大反向电压为 2 2 2 2 2 2U；当负载是电阻或电感时，当负载是电阻或电感时， 其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。 答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。 因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向正负半周内上下绕组内电流的方向 相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。 以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。 1 1以晶闸管以晶闸管 VTVTVTVT2 2 2 2为例为例。当当 VTVTVTVT1 1 1 1导通时导通时，晶闸管晶闸管 VTVTVTVT2 2 2 2通过通过 VTVTVTVT1 1 1 1与与 2 2 2 2 个变压器二次绕组个变压器二次绕组 并联，所以并联，所以 VTVTVTVT2 2 2 2承受的最大电压为承受的最大电压为 2 2 2 2 2 2U。 2 2当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角 相同时相同时， 对于电阻负载对于电阻负载： ： （0 0 0 0 ）期间无晶闸管导通，输出电压为）期间无晶闸管导通，输出电压为 0 0 0 0； （ ）期间，单相全波电路中）期间，单相全波电路中 VTVTVTVT1 1 1 1导通导通， 单相全控桥电路中单相全控桥电路中 VTVTVTVT1 1 1 1、VTVTVTVT4 4 4 4导通，输出电压均与电源电压导通，输出电压均与电源电压u u u u2 2 2 2相等；相等；( ( ( ( ) ) ) )期间期间， 均均 无晶闸管导通无晶闸管导通，输出电压为输出电压为 0 0 0 0；( ( ( ( 2 2 2 2) ) ) )期间期间，单相全波电路中单相全波电路中 VTVTVTVT2 2 2 2导通导通，单相全控单相全控 桥电路中桥电路中 VTVTVTVT2 2 2 2、VTVTVTVT3 3 3 3导通，输出电压等于导通，输出电压等于 u u u u2 2 2 2。 对于电感负载对于电感负载： （ ）期间期间，单相全波电路中单相全波电路中 VTVTVTVT1 1 1 1导通导通，单相全控桥电路单相全控桥电路中中 VTVTVTVT1 1 1 1、VTVTVTVT4 4 4 4导通导通，输出电压均与电源电压输出电压均与电源电压u u u u2 2 2 2相等相等； （ 2 2 2 2）期间期间，单相全波电单相全波电 路中路中 VTVTVTVT2 2 2 2导通，单相全控桥电路中导通，单相全控桥电路中 VTVTVTVT2 2 2 2、VTVTVTVT3 3 3 3导通，输出波形等于导通，输出波形等于 u u u u2 2 2 2。 7 可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。 3 3 3 3单相桥式全控整流电路，单相桥式全控整流电路，U U U U2 2 2 2100V100V100V100V，负载中，负载中R R R R2 2 2 2，L L L L值极大，当值极大，当30303030 时，时， 要求：要求：作出作出u u u ud d d d、i i i id d d d、和、和i i i i2 2 2 2的波形；的波形； 求整流输出平均电压求整流输出平均电压U U U Ud d d d、电流、电流I I I Id d d d，变压器二次电流有效值，变压器二次电流有效值I I I I2 2 2 2； 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解：解：u u u ud d d d、i i i id d d d、和、和i i i i2 2 2 2的波形如下图：的波形如下图： u2 O t O t O t ud id i2 O t Id Id 输出平均电压输出平均电压U U U Ud d d d、电流电流I I I Id d d d，变压器二次电流有效值，变压器二次电流有效值I I I I2 2 2 2分别为分别为 U U U Ud d d d0.9U U U U2 2 2 2coscoscoscos0.9100100100100cos30cos30cos30cos30 77.9777.9777.9777.97（V V V V） I I I Id d d dU U U Ud d d d/ /R R R R77.9777.9777.9777.97/ /2 2 2 238.9938.9938.9938.99（A A A A） I I I I2 2 2 2I I I Id d d d38.9938.9938.9938.99（A A A A） 晶闸管承受的最大反向电压为：晶闸管承受的最大反向电压为： 2U U U U2 2 2 21001001001002141.4141.4141.4141.4（V V V V） 考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为： U U U UN N N N（23232323）141.4141.4141.4141.4283424283424283424283424（V V V V） 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 流过晶闸管的电流有效值为：流过晶闸管的电流有效值为： I I I IVTVT VTVTI I I Id d d d227.5727.5727.5727.57（A A A A） 晶闸管的额定电流为：晶闸管的额定电流为： I I I IN N N N（1.521.521.521.52）27.5727.5727.5727.571.571.571.571.572635263526352635（A A A A） 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 4 4 4 4单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路，电阻性负载电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形画出整流二极管在一周内承受的电压波形。 解解：注意到二极管的特点注意到二极管的特点：承受电压为正即导通承受电压为正即导通。因此因此，二极管承受的电压不会出现正的二极管承受的电压不会出现正的 部分。在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。部分。在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。 8 整流二极管在一周内承受的电压波形如下：整流二极管在一周内承受的电压波形如下： 0 2 t t t u2 uVD2 uVD4 0 0 5 5 5 5单相桥式全控整流电路，单相桥式全控整流电路，U U U U2 2 2 2=100V=100V=100V=100V，负载中，负载中R R R R=2=2=2=2，L L L L值极大，反值极大，反电势电势E E E E=60V=60V=60V=60V， 当当 = = = =30303030 时，要求：时，要求： 1 1作出作出u u u ud d d d、i i i id d d d和和i i i i2 2 2 2的波形；的波形； 2 2求整流输出平均电压求整流输出平均电压U U U Ud d d d、电流、电流I I I Id d d d，变压器二次侧电流有效值，变压器二次侧电流有效值I I I I2 2 2 2； 3 3考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解：解：u u u ud d d d、i i i id d d d和和i i i i2 2 2 2的波形如下图：的波形如下图： u2 O t O t O t ud id i2 O t Id Id Id 整流输出平均电压整流输出平均电压U U U Ud d d d、电流、电流I I I Id d d d，变压器二次侧电流有效值，变压器二次侧电流有效值I I I I2 2 2 2分别为分别为 U U U Ud d d d0.9U U U U2 2 2 2coscoscoscos0.9100100100100cos30cos30cos30cos30 77.97(A)77.97(A)77.97(A)77.97(A) I I I Id d d d( ( ( (U U U Ud d d dE E E E)/ )/ )/ )/R R R R(77.97(77.97(77.97(77.9760)/260)/260)/260)/29(A)9(A)9(A)9(A) I I I I2 2 2 2I I I Id d d d9(A)9(A)9(A)9(A) 晶闸管承受的最大反向电压为：晶闸管承受的最大反向电压为： 2U U U U2 2 2 21001001001002141.4141.4141.4141.4（V V V V） 流过每个晶闸管的电流的有效值为：流过每个晶闸管的电流的有效值为： I I I IVTVT VTVTI I I Id d d d26.366.366.366.36（A A A A） 故晶闸管的额定电压为：故晶闸管的额定电压为： 9 U U U UN N N N(23)(23)(23)(23)141.4141.4141.4141.4283424283424283424283424（V V V V） 晶闸管的额定电流为：晶闸管的额定电流为： I I I IN N N N(1.52)(1.52)(1.52)(1.52)6.366.366.366.361.571.571.571.5768686868（A A A A） 晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 6. 6. 6. 6. 晶闸管串联的单相半控桥晶闸管串联的单相半控桥 （桥桥中中VTVTVTVT1 1 1 1、 VTVTVTVT2 2 2 2为晶闸管为晶闸管） ， 电路如电路如图图2-12-12-12-11 1 1 1所示所示，U U U U2 2 2 2=100V=100V=100V=100V， ， 电阻电感负载，电阻电感负载，R R R R=2=2=2=2，L L L L值很大，当值很大，当 = = = =60606060 时求流过器件电流的有效值，并作出时求流过器件电流的有效值，并作出u u u ud d d d、i i i id d d d、 i i i iVT VTVTVT、i i i iD D D D的波形。的波形。 解：解：u u u ud d d d、i i i id d d d、i i i iVT VTVTVT、i i i iD D D D的波形如下图：的波形如下图： u2 O t O t O t ud id Ot Ot Id Id Id iVT1 iVD2 2 + 负载电压的平均值为：负载电压的平均值为： 2 )3/cos(1 9 . 0)(dsin2 1 2 3 2d + = UttUU67.567.567.567.5（V V V V） 负载电流的平均值为：负载电流的平均值为： I I I Id d d dU U U Ud d d dR R R R67.5267.5267.5267.522 2 2 233.7533.7533.7533.75（A A A A） 流过晶闸管流过晶闸管 VTVTVTVT1 1 1 1、VTVTVTVT2 2 2 2的电流有效值为：的电流有效值为： I I I IVTVT VTVT 3 1 I I I Id d d d19.4919.4919.4919.49（A A A A） 流过二极管流过二极管 VDVDVDVD3 3 3 3、VDVDVDVD4 4 4 4的电流有效值为：的电流有效值为： I I I IVDVD VDVD 3 2 I I I Id d d d27.5627.5627.5627.56（A A A A） 7. 7. 7. 7. 在三相半波整流电路中在三相半波整流电路中， 如果如果 a a a a 相的触发脉冲消失相的触发脉冲消失， 试绘出在电阻性负载和电感性试绘出在电阻性负载和电感性 负载下整流电压负载下整流电压u u u ud d d d的波形。的波形。 解：假设解：假设= 0，当负载为电阻时，当负载为电阻时，u u u ud d d d的波形如下：的波形如下： 10 ud uaubuc Ot ud uaubuc Ot 当负载为电感时，当负载为电感时，u u u ud d d d的波形如下：的波形如下： ud uaubuc Ot ud uaubuc Ot 8 8 8 8三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段 的电动势相同的电动势相同，其分段布置及其矢量如图其分段布置及其矢量如图 2-602-602-602-60 所示所示，此时线圈的绕组增加了一些此时线圈的绕组增加了一些，铜的用铜的用 料约增加料约增加 10%10%10%10%，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？ a1 ABC N n N AB C n 2-60 b1c1 a2b2c2 a1 b1 c1 a2 b2 c2 图图 2-602-602-602-60变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图 答：变压器铁心不会被直流磁化。原因如下：答：变压器铁心不会被直流磁化。原因如下： 变压器二次绕组在一个周期内变压器二次绕组在一个周期内：当当 a a a a1 1 1 1c c c c2 2 2 2对应的晶闸管导通时对应的晶闸管导通时，a a a a1 1 1 1的电流向下流的电流向下流，c c c c2 2 2 2的的 电流向上流；当电流向上流；当 c c c c1 1 1 1b b b b2 2 2 2对应的晶闸管导通时，对应的晶闸管导通时，c c c c1 1 1 1的电流向下流，的电流向下流，b b b b2 2 2 2的电流向上流；当的电流向上流；当 b b b b1 1 1 1a a a a2 2 2 2 对应的晶闸管导通时，对应的晶闸管导通时，b b b b1 1 1 1的电流向下流，的电流向下流，a a a a2 2 2 2的电流向上流；就变压器的一次绕组而言的电流向上流；就变压器的一次绕组而言，每每 一周期中有两段时间一周期中有两段时间（各为各为 120120120120 ）由电流流过由电流流过，流过的电流大小相等而方向相反流过的电流大小相等而方向相反，故一周故一周 11 期内流过的电流平均值为零，所以变压器铁心不会被直流磁化。期内流过的电流平均值为零，所以变压器铁心不会被直流磁化。 9 9 9 9三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a a a a、b b b b 两相的自然换相点是同一点两相的自然换相点是同一点 吗？如果不是，它们在相位上差多少度？吗？如果不是，它们在相位上差多少度？ 答答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a a a a、b b b b 两相之间换相的的自然换相点不两相之间换相的的自然换相点不 是同一点。它们在相位上相差是同一点。它们在相位上相差 180180180180 。 10101010有两组三相半波可控整流电路有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法一组是共阴极接法，一组是共阳极接法一组是共阳极接法，如果它如果它 们的触发角都是们的触发角都是 ，那末共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如那末共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如 都是都是 a a a a 相，在相位上差多少度？相，在相位上差多少度？ 答：相差答：相差 180180180180。 11111111三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路，U U U U2 2 2 2=100V=100V=100V=100V，带电阻电感负载带电阻电感负载，R R R R=5=5=5=5，L L L L值极大值极大，当当 = = = =60606060 时，要求：时，要求： 1 1画出画出u u u ud d d d、i i i id d d d和和i i i iVT1VT1 VT1VT1的波形；的波形； 2 2计算计算U U U Ud d d d、I I I Id d d d、I I I Id d d dT T T T和和I I I IVTVT VTVT。 解：解：u u u ud d d d、i i i id d d d和和i i i iVT1VT1 VT1VT1的波形如下图：的波形如下图： ud uaubuc id O t Ot Ot iVT 1 =30 u2 uaubuc Ot U U U Ud d d d、I I I Id d d d、I I I Id d d dT T T T和和I I I IVTVT VTVT分别如下分别如下 U U U Ud d d d71.17U U U U2 2 2 2coscoscoscos 71.17100100100100cos60cos60cos60cos6058.558.558.558.5（V V V V） I I I Id d d dU U U Ud d d dR R R R58.558.558.558.55 5 5 511.711.711.711.7（A A A A） I I I IdVTdVT dVTdVTI I I Id d d d3 3 3 311.711.711.711.73 3 3 3.9（A A A A） I I I IVTVT VTVTI I I Id d d d36.7556.7556.7556.755（A A A A） 12121212在三相桥式全控整流电路中在三相桥式全控整流电路中，电阻负载电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通如果有一个晶闸管不能导通，此时的整此时的整 12 流电压流电压u u u ud d d d波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响？波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响？ 答：假设答：假设 VTVTVTVT1 1 1 1不能导通，整流电压不能导通，整流电压u u u ud d d d波形如下：波形如下： ud O t 假设假设 VTVTVTVT1 1 1 1被击穿而短路，则当晶闸管被击穿而短路，则当晶闸管 VTVTVTVT3 3 3 3或或 VTVTVTVT5 5 5 5导通时，将发生电源相间短路，使导通时，将发生电源相间短路，使 得得 VTVTVTVT3 3 3 3、VTVTVTVT5 5 5 5也可能分别被击穿。也可能分别被击穿。 13131313三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路，U U U U2 2 2 2=100V=100V=100V=100V，带电阻电感负载带电阻电感负载，R R R R=5=5=5=5，L L L L值极大值极大，当当 = = = =60606060 时，要求：时，要求： 1 1画出画出u u u ud d d d、i i i id d d d和和i i i iVT1VT1 VT1VT1的波形；的波形； 2 2计算计算U U U Ud d d d、I I I Id d d d、I I I Id d d dT T T T和和I I I IVTVT VTVT。 解：解：u u u ud d d d、i i i id d d d和和i i i iVT1VT1 VT1VT1的波形如下：的波形如下： = 60 u2 ud uabuacubcubaucaucbuabuac ua ubuc O t t1 O t id tO tO iVT 1 U U U Ud d d d、I I I Id d d d、I I I Id d d dT T T T和和I I I IVTVT VTVT分别如下分别如下 U U U Ud d d d2.342.342.342.34U U U U2 2 2 2coscoscoscos 2.342.342.342.34100100100100cos60cos60cos60cos60 117117117117（V V V V） I I I Id d d dU U U Ud d d dR R R R1171171171175 5 5 523.423.423.423.4（A A A A） I I I IDVTDVT DVTDVTI I I Id d d d3 3 3 323.423.423.423.43 3 3 7.8（A A A A） I I I IVTVT VTVTI I I Id d d d323.423.423.423.4313.5113.5113.5113.51（A A A A） 13 14141414单相全控桥单相全控桥，反电动势阻感负载反电动势阻感负载，R R R R=1=1=1=1，L L L L= =，E E E E=40V=40V=40V=40V，U U U U2 2 2 2=100V=100V=100V=100V，L L L LB B B B= = = =0.5mH0.5mH0.5mH0.5mH， ， 当当 = = = =60606060 时求时求U U U Ud d d d、I I I Id d d d与与 的数值，并画出整流电压的数值，并画出整流电压u u u ud d d d的波形。的波形。 解：考虑解：考虑L L L LB B B B时，有：时，有： U U U Ud d d d0.9U