电力电子课后习题2-1到2-19答案(南航版)

2 1 题图 2 1 为带有续流二极管的单相半波可控整流电路 大电感负载保证电流连续 试证明输出整流电压平均值 并画出控制角为 时的输出整流电压 2 cos12 2 U Ud ud 晶闸管承受电压 uT的波形 解 当 U2 0 当 Ug 0 时 T 不导通 UT U2 Ud 0 当有 Ug T 被导通时 续流二极管承受正向压降导通 Ud U2 UT 0 由波形知 输出整流电压平均值为 2 cos12 cos2 2 1 dsin2 2 1 2 22 U tUttUUd 2 2 上题中 U2 220V R 10 要求输出整流电压平均值 0 30V 连续可调 试求控 制角 导通角 的变化范围 选择晶闸管定额并计算变压器次级容量 T L u1 u2 D R u2 2 t ud 2 t uT 2 t 解 2 cos12 cos2 2 1 dsin2 2 1 2 22 U tUttUUd max2 0 对应时 U 2 cos12202 0 max 1cos max 180 max min2 30 对应时 VU 2 cos12202 30 min 39 0 cos min 2 113 min 0180180 180 2 113 minmax 取 的变化范围 8 66 2 113 maxmin 取 R U IdI U d T 22 2 2 晶闸管流过电流有效值 最大值为晶闸管承受正反间电压 的情况只考虑 min A2923 1 10 30 360 2 113180 31 2842923 1 220 22 VAIUS 电源容量 选择晶闸管时留出裕量 VUAI VVU U A A I RRMTav RRM Tav 1000 2 1000 4 933 3 6222 3 2 2 65 1 23 1 57 1 2923 1 2 5 1 2 选晶闸管定额 取整得电压 取整得电流 2 3 具有变压器中心抽头的单相双半流可控整流电路如图所示 T1 T2 u2 u2 u1 ud 1 说明该变压器是否存在直流磁化问题 2 试绘出 45 时电阻性负载及大电感负载下 输出整流电压 Ud 晶闸管承受 的电压 UT的波形 解 变压器次级在电源电压的 分析 T1T2共阴 U2正半周期 45 T1导通 电流经 T1R 回到 T2不导通 Ud U2 U2过零 T1关断 Ud 0 U2负半周期 T2承受正向电压 过零时 T1关断 T2尚未开 则 UT1承受 U2电压 T2开后 UT2承受 2U2 又过零 T2 关 T1尚未触发 承受 U2 电阻负载在电感负载 UT2 UT1 iT2 iT1 id ud u2 2 6 题图 2 6 单相桥式全控整流电路大电感负载 已知 U2 100V R 10 45 1 负载端不接续流二极管 D 计算输出整流电压 电流平均值及晶闸管电流有效值 2 负载端接续流二极管 D 计算输出整流电压 电流平均值及晶闸管 续流二级管 电流有效值 画出 ud id iT iD及变压器次级电流 i2的波形 解 1 负载端不接续流二极管 T1 T2 L id u1u2 ud D R T3 T4 u2 ud iT1 4 iT2 3 AIII A R U I VUttdUU ddT d d d 5 436 6 2 1 2 1 2 36 6 10 64 63 64 6345cos1009 0cos 22 sin2 1 22 2 负载端接续流二极管 u2 ud iT1 4 iD id AIII AItII A R U I V UttUU ddD ddT d d d 84 369 7 2 14 71 4 2 4 69 7 2 d 2 1 69 7 10 85 76 85 76 45cos1 1002 cos1 2dsin2 1 2 22 AItII ddd 84 3 4 68 7 d 1 0 2 2 8 单相桥式半控整流电路 由 220V 经变压器供电 负载为大电感性并接有续流二极 管 要求输出整流电压 20 80V 连续可调 最大负载电流为 20A 最小控制角 min 30 试计算晶闸管 整流管 续流二极管的电流有效值以及变压器容量 解 单相桥式半控整流电路 2 cos1 9 0 2 UUd V U d 8030 min V U U d 27 95 30cos145 0 80 cos145 0 2 代入得 max 20 其对应时当 VUd 533 01 27 9545 0 20 cos 2 cos1 27959020 max max 24 122 max A I T 9 1220 2 6 30 时 AII TD 9 12 A I DC 48 1620 180 24 122 2024 122 时 A I 3 1820 6 2030 2 时 kVAVAIUS7 117433 1827 95 22 2 9 在三相半波可控整流电路中如果触发脉冲出现在自然换相点之前 会出现什么现 象 电路能否正常换相 试画出电阻性负载和电感性负载时 Ud的波形 Ta Tb Tc ua ub uc 2 10 具有续流二极管的三相半波可控整流电路 大电感负载 R 10 U2 220V 当 60 时 1 作出 Ud晶闸管电流 iT 续流二极管电流 iD的波形 2 计算输出电压 电流平均值 Ud Id以及晶闸管和续流二极管电流有效值 IT ID iD iTa ud u2 60 90 AIdIdI AIdIdI A R Ud Id VtUttUUd D T 43 7 2 1 3 2 6 43 7 2 1 2 36 5 86 14 55 148cos 2 23 d sin2 2 3 2 2 36 2 2 17 题图 2 17 为三相桥式半控整流电流电路 1 当负载分别为电感性和电阻性时 电路输出整流电压波形是否相同 试分别画出 60 90 时 Ud 的波形 2 试证明整流电压平均值 2 cos1 34 2 2 UUd 解 1 三相桥式半控整流电路当负载为电感性和电阻性时 电路输出整流电压波形 相同 ud D aD bD c T aT bT c a b c R L 题图2 17 Uab Uac Ubc Uba Uca Ucb 60 临界连续 输出为 ac U bacb UU ac U 90 accbbaac UUUU 2 当 60 时 电流断续 2 cos1 34 2 dsin2 2 3 22 UttUUd l 当 0 60 时 22 33 22 33 2 2 1 2sind2sind 2 3 3 21 cos 2 1 cos 2 34 2 ll l UdUttUtt U U 2 18 晶闸管平均电流 2 500 3 d Td I IA 晶闸管有效电流 2 2 112 0 289867 223 Tdd IIIIA 因为副边有 6 个绕组 所以变压器副边容量 222 66 17 76 86792 39SU IkVA 原副边匝比 11 22 380 21 4 17 76 nu nu 由原副边电流波形 可知原边电流 2 1 12 57 23 23 d I IA N 则 11 1 33 380 98 7765 24SU IkVA 所以变压器容量为 12 92 3965 24 78 8 22 SS SkVA 2 19 三相全桥全控整流电路对反电势 大电感性负载供电 U2 220V E 200V R 1 60 1 不计漏感时求输出整流电压和电流 Ud Id 值 2 当 Lb 1mH 情况下 计算 Ud Id 值 并分别求出 ud iT 的波形 解 1 2 2 34cos2 34 220 cos60257 4 o d UUV 257 4200 57 4 1 d d UE IA R 2 Lb 1mH 2 2 34cos 2 b dd d d m L UUI UE I R 所以 2 2 3 2