山东大学网络教育2008秋自动化《电力电子技术基础》

电力电子技术 A 一 问答题 1 什么是维持电流 什么是擎住电流 答 维持电流是使晶闸管维持通态 所必需的最小主电流 擎住电流是晶闸管刚从断 态转入通态 并移除了触发信号后 能维持通态所必需的最小主电流 2晶闸管元件导通后 怎样才能由导通变为关断 答 在晶闸管导通后 减小正向电压 正向电流就逐渐减小 当电流小到某一数值时 晶闸管又从导通状态转为阻断状态 3画出晶闸管的阳级伏安特性 标出确定晶闸管额定电压的电压名称 答 4半控桥式整流电路 L 负载 脉冲突然切除会出现什么现象 如何解决 答 失控现象 加续流二极管 5有源逆变的条件是什么 答 1 有通流方向极性的直流电源和储能元件 足够大的电感 2 控制角阿尔法大于 90 度 二 填空题 1 三相半波整流电路 R 负载 触发脉冲出现在自然换向点之前 晶闸管 不 换向 输出波形顺序是 U2 UG Ud 2 三相半波整流电路 电动机负载 合闸后电动机处于静止状态 此时 a 相脉冲距 a 相电压起始点 a 控制角是 0 3 考虑安全裕量 晶闸管通态平均电流的表达式是 4 逆变器的换流方式 主要有以下几种 有源逆变 无源逆变 5 串流电感式电压型逆变器晶闸管导通角度是 180 串流二极管式电流 型逆变器晶闸管导通角度是 120 2 cos1 45 0 2 1 2 ddVT R U II 三 单向半控桥式整流电路 L 有续流二极管 220V 90 R 9 9 求 2 U 晶闸管 续流二极管的电流有效值 平均值 变压器容量和 cos 解 90 99V 2 1 cos 0 9 2 d UU d U 1 0 9 220 2 10A d d U I R KP 2 5A dk I 2 d I 5A K I 2 d I 5A dzR I d I 7 07A zR I d I 220 5 1 5554KVA 2 2 k II 22B SU I 2 0 64cos B P S 22 dd U I U I 四 三相全控桥式整流电路 电阻性负载 1 当时 求 0 3 d Uf 2 当时 求 2 33 d Uf 解 1 时0 3 2 3 2 3 1 6sin 3 d UUtd t 2 2 3 6 cos2 34cos U U 2 时 2 33 2 3 1 6sin 3 d UUtd t 2 3 6 1 cos 3 U 2 2 34 1 cos 3 U 五 三相全控桥整流电路 L 217V 2 2100sinUt D E 1 D R 1 画出逆变状态下的主回路 并标明有关参数极性 2 当 60 时 选择晶闸管元件 计算变压器容量 解 2 2 34 2 34 100 2 117V d U 2 Ucos 100A d I dd EU R 0 578 0 578 100 57 8A k I d I 0 816 0 816 100 81 6A 2 I2 K I d I 1 5 2 1 5 2 55 2 73 6A T I 1 57 K I57 8 1 57 2 3 2 3 100 490 735V ked U m U6 取 700V 选 Kp100 7 3 100 81 6 24480 24 48KVA 22 3 B SU I 六 三相全控桥式整流电路 L 负载 锯齿波同步的触发电路 主变压器的组别为 Dy1 试确定出同步变压器的组别 七 画出三相半波整流电路 L 负载主电路 并画出换相过电压保护 短路保护和 di dt 保护 器件 答 电力电子技术 B 一 问答题 1 根据晶闸管的阳极伏安特性 说明什么是晶闸管的额定电压 答 通常取晶闸管的 UDRM 和 URRM 中较小的标值作为该器件的额定电压 选用时 额定 电压要留有一定裕量 一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压 2 3 倍 2 根据晶闸管通态电流的定义 说明什么是晶闸管的额定电流 答 C 和规定的冷却状态下 稳定结温不超过额定结 晶闸管在环境温度为 40 时所允许连 续流过的单相工频正弦半波电流的最大平均值 3 三相全控桥式整流电路对触发脉冲宽度有什么要求 为什么 答 大于 90 小于 120 4 什么是逆变 哪些电路不能实现有源逆变 答 把直流电转变成交流电 整流的逆过程称为逆变 半控桥式电路或具有续流二极管的电路 因为不可能输出负电压 不能实现有源逆变 5 什么是逆变失败 逆变失败的原因是什么 答 逆变失败是指逆变时 一旦换相失败 外接直流电源就会通过晶闸管电路短路 或使变 流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联 形成很大短路电流 原因 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 如脉冲丢失 脉 冲延时等 致使晶闸管不能正常换相 2 晶闸管发生故障 该断时不断 或该通时不通 3 交流电源缺相或突然消失 4 换相的裕量角不足 引起换相失败 二 填空题 1 晶闸管元件由断态到通态 脉冲切除后 能够维持元件导通的最小阳极电流叫做 维持电流 2 晶闸管输出电流波形减少一倍 有效值减少到 0 5 电流平均值减少到 2 0 5 2 3 三相半波共阴极逆变电路 晶闸管主要工作在 断开状态 晶闸管元件主要承 受 反相电压 4 三相全控桥整流电路 同一相脉冲互差 60 相邻相脉冲互差 120 5 三相半波整流电路 L 负载 I2与 IT的关系是 I2 IT I2与 Id的关系式是 I2 0 577Id 三 单相半波整流电路 电阻性负载 200A 考虑安全余量 2 时 22u 2sinUt TaI 求 180 90 的电流峰值 解 180 I 1 57 I 2 1 57 2 2 TImI TImI 1 57 1 57 200 314AmITI 90 I 1 57 I 2 1 57 2 2 TImI2TImI2 1 57 200 444AmI2 四 三相半波整流电路 电阻性负载 60 时 脉冲消失 画出输22u 2sinUt 5gU 出电压的波形和晶闸管元件的波形 dU5TU 五 三相全控桥式整流电路 反电势负载 220V 305A 启动电流 500A 最小dUdIQI 连续电流 10A 整流变压器 Y Y 接法 原副边线电压分别为 380V 220V mindI 1 选择晶闸管元件 2 计算变压器容量 解 1 500 289ATIQI33 1 5 2 1 57 1 5 2 289 1 57 276 368A 取 300ATaITI a 2 3 220 622 933V 取 7 9Tu2 取 KP300 9 晶闸管元件 2 220 127V 0 249A2u32I 2 3 dI 3 95KVABS2S2u2I 六 利用单相整流桥 直流电动机发电机机组 三相半波整流器组成逆变试验电路 已知 三相电源相电压 30V 发电机输出电压 35V 回路电阻 R 1 2uFE a 绘出逆变状态主回路电路图 并标出逆变状态有关极性 b 计算 60 60 90 时的输出电流 dI 解 a b 1 17cos du2u 60 1 17cos 1 17 30 0 5 17 6V d U2u 17 4V dI FdE R U 35 17 6 1 60 1 17cos 1 17 30 0 5 17 6V dU 2u 52 6A dI dFUE R 35 17 6 1 90 R 35A dI FE 七 三相全控桥整流电路反电势负载可逆运行 整流变压器接法为 D y11 锯齿波同步的 触发电路 试确定同步变压器组别 并画出同步分析向量图 电力电子技术 C 一 判断题 对的画 错的画 X 1 通常把晶闸管的 UDRM和 URRM中较小的值标作该器件的额定电压 对 2 在晶闸管导通后 如果对门极加反向电压 则晶闸管不能继续导通 错 3 整流变压器的漏抗越大 则换相重叠角越大 对 4 可控整流电路都可以实现有源逆变 错 二 问答题 1 晶闸管元件的导通条件是什么 答 晶闸管导通的条件是阳极承受正向电压 处于阻断状态的晶闸管 只有在门极加正向触 发电压 才能使其导通 2 晶闸管元件的额定电压是如何定义的 答 通常取晶闸管的 UDRM 和 URRM 中较小的标值作为该器件的额定电压 选用时 额定 电压要留有一定裕量 一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压 2 3 倍 3 晶闸管元件通态平均电流的选择原则是什么 答 额定通态平均电流 IT 在一定条件下 阳极 阴极间可以连续通过的 50 赫兹正弦半波电 流的平均值 4 实现有源逆变的条件是什么 答 1 有通流方向极性的直流电源和储能元件 足够大的电感 2 控制角阿尔法大于 90 度 三 填空题 1 晶闸管元件由通态到断态 能够维持元件导通的最小阳极电流叫做 维持电流 2 电流波形系数的定义表达式为 NP VIN Dmax F Bm Ae 额定情况下的波形 系数为 1 3 流过晶闸管同一电流波形 导通时间不同 波形增加一倍 平均值增加到 1 倍 有效值增加到 2 0 5 倍 4 三相半波共阳极组整流电路 晶闸管元件主要工作在电源电压 导通 晶闸管 元件主要承受 正相电压 5 三相全控桥整流电路 L 负载 I2与 IT的关系式是 I2 IT I2与 Id的关 系式是 I2 0 577Id 四 晶闸管型号为 KP200 3 IH 4mA 判断在下列电路中工作是否合理 为什么 忽略电 压电流裕量 a b 解 a 314 314 1 E IA R 1 57200314A 电流正好合适 电压314300EVV 耐压低 不合适 故不合理 b 400 0 008 50 1000 IA 大于维持电流 但400300EVV 故不合理 五 图示电路为具有中点二级管 D3 的单相半控桥式整流电路 1 绘出 90 时的 Ud波形 2 当u2 时 求出和100 2sinwt maxdUmindU 解 2 2100 2sinuwt 2100u 0 时 22 max 4 22 2 22 0 9 100180dd uu UUv 时 2 min 2 2 0 9 10090dd u UUv 六 三相半波共阴极