电力电子技术考点总结

精品文档 1欢迎下载 电力电子技术考点总结电力电子技术考点总结 第第 1 1 章章 绪论绪论 1 1 什么是电力电子技术 什么是电力电子技术 P1 P1 答 电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术 电子技术包括信息电子技术和电力电子技术 2 2 电力变换分类 及其含义和主要作用 电力变换分类 及其含义和主要作用 P1 P1 答 电力变换分为四类 交流变直流 直流变交流 直流变直流 交流变交流 输出 输入交流 AC 直流 DC 直流 DC 整流直流斩波 交流 AC 交流电力控制 变频 变相逆变 3 3 电力电子技术的应用 电力电子技术的应用 P6 P6 答 1 一般工业 2 交通运输 3 电力系统 4 电子装置用电源 5 家用电器 6 其他 第第 2 2 章章 电力电子器件电力电子器件 1 1 典型全控型器件的分类 典型全控型器件的分类 P25 P25 答 1 门极可关断晶闸管 2 电力晶闸管 3 电力场效应晶体管 4 绝缘栅双极晶体管 第第 3 3 章章 整流电路整流电路 1 1 0 0 时的整流电压 电流中的谐波有什么规律 时的整流电压 电流中的谐波有什么规律 P75 P75 答 1 m 脉波整流电压 ud0 的谐波次数为 mk k 1 2 3 次 即 m 的倍数次 整流电流的谐波由整 流电压的谐波决定 也为 mk 次 2 当 m 一定时 随谐波次数增加 谐波幅值迅速减小 表明最低次 m 次 谐波是最主要的 其他次数的谐波相对较少 当负载中有电感时 负载电流谐波幅值 dn的减小更 为迅速 3 m 增加时 最低次谐波次数增加 且幅值迅速减小 电压纹波因数迅速减小 2 2 双反星形电路设置平衡电抗器的作用 没有会怎样 双反星形电路设置平衡电抗器的作用 没有会怎样 P76 P76 答 双反星形电路中设置电感量为 Lp 的平衡电抗器是为保证两组三相半波整流电路能同时导电 每组 各承担一半负载 如果 Lp 同时只有一个导通 则原电路将变成六相半波整流电路 3 3 逆变产生的条件 逆变产生的条件 P84 P84 答 1 要有直流电动势 其极性需和晶闸管的导通方向一致 其值应大于变流器直流侧的平均电压 2 要求晶闸管的控制角 2 使 Ud为负值 4 4 逆变失败的原因 逆变失败的原因 P85 P85 答 1 触发电路工作不可靠 不能适时 准确地给各晶闸管分配脉冲 2 晶闸管发生故障 在应该 阻断时失去阻断能力 或在应该导通时不能导通 造成逆变失败 3 在逆变工作时 交流电源发生缺 相或突然消失 致使电路短路 4 换相的裕量角不足 引起换相失败 第第 4 4 章章 逆变电路逆变电路 1 1 换流方式分类 换流方式分类 P99 P99 答 1 器件换流 利用全控型器件的自关断能力进行换流 2 电网换流 由电网提供换流电压 3 负载换流 由负载提供换流电压 凡是负载电流相位超前于负载电压相位的场合 都可以实现负载换 精品文档 2欢迎下载 流 当负载为容性负载时 就可实现负载换流 4 强迫换流 设置附加的换流电路 给欲关断的晶闸 管强迫施加反向电压或反向电流 第第 5 5 章章 直流直流 直流变流电路直流变流电路 第第 6 6 章章 交流交流 交流变流电路交流变流电路 1 1 交流调压电路的几个概念 交流调压电路的几个概念 P140 P140 答 1 交流电力控制电路 把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中 通过对晶闸管的控制就可以控 制交流输出 这种电路不改变交流电的频率 2 交流调压电路 在每半个周波内通过对晶闸管开通相 位的控制 可以方便的调节输出电压的有效值 3 交流调功电路 以交流电的周期为单位控制晶闸管 的通断 改变通态周期数和断续周期数的比 可以方便的调节输出功率的平均值 2 2 三相交流调压电路的星形联结电路中 根据晶闸管导通状态分为三种情况 三相交流调压电路的星形联结电路中 根据晶闸管导通状态分为三种情况 P146 P146 答 1 三相中各有一个晶闸管导通 这时负载相电压就是电源相电压 2 两相中各有一个晶闸管导 通 另一相不导通 这时导通相的负载相电压是电源线电压的一半 3 三相晶闸管均不导通 这时负 载电压为零 3 3 根据导通晶闸管个数以及半个周波内电流是否连续 将根据导通晶闸管个数以及半个周波内电流是否连续 将 0 150 0 150 的移相范围分为哪三个阶段 的移相范围分为哪三个阶段 P147 P147 答 1 0 60 范围内 电路处于三个晶闸管导通与两个晶闸管导通的交替状态 每个晶闸管导 通角为 180 0 时是一种特殊情况 一直是三个晶闸管导通 2 60 90 范围内 任 一时刻都有两个晶闸管导通 每个晶闸管的导通角为 120 3 90 150 范围内 电路处于两 个晶闸管导通与无晶闸管导通的交替状态 每个晶闸管导通角为 300 2 而且这个导通角被分割为 不连续的两个部分 在半周波内形成两个断续的波头 各占 150 精品文档 3欢迎下载 电力电子课后习题解答电力电子课后习题解答 第第 2 2 章章 电力电子器件电力电子器件 2 32 3 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 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 持电流 2 42 4 图图 1 1 4343 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 I Im m 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 Id1 d1 I Id2 d2 I Id3 d3与电流有效值 与电流有效值 I I1 1 I I2 2 I I3 3 解 a Id1 Im2717 0 1 2 2 2 Im sinIm 2 1 4 t I1 Im4767 0 2 1 4 3 2 Im sin Im 2 1 4 2 wtdt b Id2 Im5434 0 1 2 2 2 Im sinIm 1 4 wtd t I2 Im6741 0 2 1 4 3 2 Im2 sin Im 1 4 2 wtdt c Id3 2 0 Im 4 1 Im 2 1 td I3 Im 2 1 Im 2 1 2 0 2 td 2 52 5 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 100A100A 的晶阐管能送出的平均电流的晶阐管能送出的平均电流 I Id1 d1 I Id2 d2 I Id3 d3各为 各为 多少多少 这时 相应的电流最大值这时 相应的电流最大值 I Im1 m1 I Im2 m2 I Im3 m3各为多少 各为多少 解 额定电流 IT AV 100A 的晶闸管 允许的电流有效值 I 157A 由上题计算结果知 a Im1 35 329 4767 0 I A Id1 0 2717Im1 89 48A 精品文档 4欢迎下载 b Im2 90 232 6741 0 A I Id2 AIm56 1265434 0 2 c Im3 2I 314 Id3 5 78 4 1 3 m I 第第 3 3 章章 整流电路整流电路 3 13 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 20MhL 20Mh U U2 2 100V 100V 求当 求当 0 时和时和 60时 时 的负载电流的负载电流 I Id d 并画出 并画出 U Ud d与与 I Id d波形 波形 解 0 时 在电源电压 U2的正半周期晶闸管导通时 负载电感 L 储能 在晶闸管开 始导通时刻 负载电流为零 在电源电压 U2的负半周期 负载电感 L 释放能量 晶闸管继续 导通 因此 在电源电压 U2的一个周期中下列方程成立 tU dt di L d sin22 考虑到初始条件 当 0 t 时 id 0 可解方程 tcos1 L U2 I 2 d 2 0 d dtcos1 L U2 2 1 It 51 22 U2 2 A L Ud与 Id的波形如下图 当 a 60时 在 U2的正半周期 60 180期间 晶闸管导通使电感 L 储能 电感 L 储 藏的能量在 U2负半周期 180 300期间释放 因此在 U2 的一个周期中 60 300期间 下列 微分方程成立 tU dt di L d sin22 考虑到初始条件 当 60t 时 id 0 可解方程得 精品文档 5欢迎下载 id cos 2 122 t dt U 其平均值为 Id 3 5 3 22 25 11 L2 U2 cos 2 1 2 2 1 Atdt L U 此时 Ud与 id的波形如下图 3 33 3 单相桥式全控整流电路 单相桥式全控整流电路 U U2 2 100V 100V 负载中 负载中 R 20R 20 L L 值极大 当值极大 当 30时 要求 时 要求 作出作出 U Ud d I Id d 和 和 I I2 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 Ud d 电流 电流 I Id d 变压器二次电流有效值 变压器二次电流有效值 I I2 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 Ud Id 和 I2的波形如下图 输出平均电压 Ud 电流 Id 变压器二次电流有效值 I2分别为 Ud 0 9U2cos 0 9 100 cos 30 77 97 V Id Ud R 77 97 2 38 99 A I2 Id 38 99 A 晶闸管承受的最大反向电压为 精品文档 6欢迎下载 2U2 1002 141 4 V 考虑安全裕量 晶闸管的额定电压为 UN 2 3 141 4 283 424 V 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 IVT Id 2 27 57 A 晶闸管的额定电流为 IN 1 5 2 27 57 1 57 26 35 A 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取 3 53 5 单相桥式全控整流电路 单相桥式全控整流电路 U U2 2 100V 100V 负载 负载 R 20R 20 L L 值极大 反电势值极大 反电势 E 60VE 60V 当 当 30 时 要求 时 要求 作出作出 U Ud d I Id d和和 I I2 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 Ud d 电流 电流 I Id d 变压器二次侧电流有效值 变压器二次侧电流有效值 I I2 2 考虑安全裕量考虑安全裕量 确定晶闸管的额定电压和额定电流确定晶闸管的额定电压和额定电流 解 Ud Id和 I2的波形如下图 整流输出平均电压 Ud 电流 Id 变压器二次测电流有效值 I 分别为 Ud 0 9U2cos O 9 100 cos 30 77 97 V Id Ud一 E R 77 97 一 60 2 9 A I2 Id 9 A 晶闸管承受的最大反向电压为 2U2 1002 141 4 V 流过每个晶闸管的电流有效值为 IVT Id 2 6 36 A 精品文档 7欢迎下载 故晶闸管的额定电压为 UN 2 3 141 4 283 424 V 晶闸管的额定电流为 IN 1 5 2 6 36 1 57 6 8 A 晶闸管额定电压和电流的具体敢值可按晶闸管产品系列参数选取 3 73 7 在三相半波整流电路中 如果在三相半波整流电路中 如果 a a 相的触发脉冲消失 试绘出在电阻性负载和电感性相的触发脉冲消失 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 UdUd 的波形 的波形 解 假设 0 当负载为电阻时 Ud的波形如下 当负载为电感时 Ud 的波形如下 3 93 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 b b 两相的自然换相点是同一点吗 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 如果不是 它们在相位上差多少度 答 三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法 a b 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 180 3 103 10 有两组三相半波可控整流电路 一组是共阴极接法 一组是共阳极接法 如果它们有两组三相半波可控整流电路 一组是共阴极接法 一组是共阳极接法 如果它们 的触发角都是的触发角都是 那么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 那么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 a a 相 在相位上差多少度 相 在相位上差多少度 答 相差 180 3 113 11 三相半波可控整流电路 三相半波可控整流电路 U U2 2 100V 100V 带电阻电感负载 带电阻电感负载 R 50R 50 L L 值极大 当值极大 当 60时 要求 时 要求 精品文档 8欢迎下载 画出画出 U Ud d I Id d和和 I IVT1 VT1的波形 的波形 计算计算 U Ud d I Id d I IdT dT和 和 I IVT VT 解 Ud Id和 IVT1的波形如下图 Ud Id IdT和 IVT分别如下 Ud 1 17U2cos 1 17 100 cos 60 58 5 V Id Ud R 58 5 5 11 7 A IdVT Id 3 11 7 3 3 9 A IVT Id 3 6 755 A 3 123 12 在三相桥式全控整流电路中 电阻负载 如果有一个晶闸管不能导通 此时的整流在三相桥式全控整流电路中 电阻负载 如果有一个晶闸管不能导通 此时的整流 电压电压 U Ud 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 VTl 不能导通 整流电压波形如下 假设 VT1 被击穿而短路 则当晶闸管 VT3 或 VT5 导通时 将发生电源相间短路 使得 VT3 VT5 也可能分别被击穿 3 133 13 三相桥式全控整流电路 三相桥式全控整流电路 U2U2 100V 100V 带电阻电感负载 带电阻电感负载 R 50R 50 L L 值极大 当值极大 当 60时 要求 时 要求 精品文档 9欢迎下载 画出画出 U Ud d I Id d和和 I IVT1 VT1的波形 的波形 计算计算 U Ud d I Id d I IdT dT和 和 I IVT VT 解 Ud Id和 IVT1的波形如下 Ud Id IdT和 IVT分别如下 Ud 2 34U2cos 2 34 100 cos 60 117 V Id Ud R 117 5 23 4 A IDVT Id 3 23 4 3 7 8 A IVT Id 3 23 4 3 13 51 A 第第 4 4 章章 逆变电路逆变电路 4 24 2 换流方式各有那儿种 各有什么特点 换流方式各有那儿种 各有什么特点 答 换流方式有 4 种 器件换流 利用全控器件的自关断能力进行换流 全控型器件采用此换流方式 电网换流 由电网提供换流电压 只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可 负载换流 由负载提供换流电压 当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压 时 可实现负载换流 强迫换流 设置附加换流电路 给欲关断的晶闸管强追施加反向电压换流称为强迫 换流 通常是利用附加电容上的能量实现 也称电容换流 晶闸管电路不能采用器件换流 根据电路形式的不同采用电网换流 负载换流和强迫 换流 3 种方式 第第 5 5 章章 直流直流 直流变流电路直流变流电路 5 25 2 在图在图 5 1a5 1a 所示的降压斩波电路中 已知所示的降压斩波电路中 已知 E 200VE 200V R 10 R 10 L L 值微大 值微大 精品文档 10欢迎下载 E 30VE 30V T 50 sT 50 s ton 20 ston 20 s 计算输出电压平均值 计算输出电压平均值 U Uo o 输出电流平均值 输出电流平均值 I Io o 解 由于 L 值极大 故负载电流连续 于是输出电压平均值为 0 20 200 80 50 on t UEV T 输出电流平均值为 0 0 8030 5 10 M UE IA R 5 55 5 在图在图 3 2a3 2a 所示的升压斩波电路中 已知所示的升压斩波电路中 已知 E 50VE 50V L L 值和值和 C C 值极大 值极大 R 20 R 20 采用脉 采用脉 宽调制控制方式 当宽调制控制方式 当 T 40 sT 40 s on t 25 s 25 s 时 计算输出电压平均值时 计算输出电压平均值 0 U 输出电流平均值 输出电流平均值 0 I 解 输出电压平均值为 0 40 50133 3 4025 off T UEV t 输出电流平均值为 0 0 133 3 6 667 20 U IA R 第第 6 6 章章 交流交流 交流变流电路交流变流电路 6 16 1 一台调光台灯由单相交流调压电路供电 设该台灯可看作电阻负载 在一台调光台灯由单相交流调压电路供电 设该台灯可看作电阻负载 在 0 0 时输出时输出 功率为最大值 试求功率为最大输出功率的功率为最大值 试求功率为最大输出功率的 80 80 50 50 时的开通角时的开通角 解 0 时的输出电压最大 为 Uomax 1 0 1 sin2 1 UtU 此时负载电流最大 为 Iomax R U R uo 1 max 因此最大输出功率为 Pmax Uomax Iomax 输出功率为最大输出功率的 80 时 有 Pmax Uomax Iomax R U 2 1 此时 Uo 18 0 U 又由 Uo U1 2 2sin 精品文档 11欢迎下载 解得 54 60 同理 输出功率为最大输出功率的 50 时 有 Uo 1 5 0 U 又由 Uo U1 2 2sin 90 6 26 2 一单相交流调压器 电源为工频一单相交流调压器 电源为工频 220V220V 阻感串联作为负载 其中 阻感串联作为负载 其中 R 0 5R 0 5 L 2mHL 2mH 试求 试求 开通角开通角 的变化范围 的变化范围 负载电流的最大有效值 负载电流的最大有效值 最大输出功率及此时电源侧的最大输出功率及此时电源侧的 功率因数 功率因数 当当 2 2 时 晶闸管电流有效值时 晶闸管电流有效值 晶闸管导通角和电源侧功率因数 晶闸管导通角和电源侧功率因数 解 1 5 51 5 0 102502 ar