电力电子技术基础22-习题

FundamentalsofPowerElectronicsTechnology 电力电子技术基础 SouthChinaUniversityofTechnology 习题讲解 6 习题1 3 图1 39为晶闸管导通时电流波形 各电流最大值为Im 试求各波形的电流平均值 电流有效值以及波形系数 习题1 3 电流平均值的定义 电流有效值的定义 波形系数的定义 习题1 3 解 1 习题1 3 2 习题1 3 3 习题1 4 上题中不考虑安全裕量 额定电流IT AV 200A的晶闸管 能送出电流平均值各为多少 对应的电流最大值为多少 电流定额 通态平均电流IT AV 晶闸管在环境温度为40 C和规定的冷却状态下 稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值 使用时应按实际电流与通态平均电流有效值相等的原则来选取晶闸管应留一定的裕量 一般取1 5 2倍 习题1 4 特定情况 具体情况 已知 平均电流 通态平均电流 SCR允许的有效电流 正弦半波波形系数 SCR允许的有效电流 具体波形波形系数 求 平均电流 习题1 4 工频正弦半波导通 习题1 4 解 额定电流为200A的SCR 表示该SCR在工频正弦半波情况下可以通过的平均电流为200A 由于正弦半波的波形系数为1 57 所以 该SCR可以通过的电流有效值为200 1 57 314A因此 这个SCR不管在什么情况下 允许通过的电流有效值最大都为314A 也就是说 这个SCR在图中3种不同的波形下 允许通过的电流有效值最大都为314A 习题1 4 上题中已经求出各种波形的波形系数 所以 习题1 4 上题中已经求出各种波形下有效值和最大值之间的关系 所以 具体电路中 需要求电流定额的时候 首先求出通过的电流有效值I 考虑1 5 2倍的冗余 电流定额可以直接用下式求出 习题2 5 某电阻负载R 0 8 要求直流平均电压在0 24V可调 如用220V交流电源直接供电和用变压器降到60V供电 都采用单相半波可控整流电路 试比较两种供电方案的晶闸管导通角 额定电压 额定电流 电源与变压器二次侧的功率因数以及对电源要求的容量 从中可以得到什么结论 习题2 5 解 在负载电阻恒定的情况下直流电压0 24V连续可调 因此 在电压为24V时为严酷工作条件 1 采用交流220V直接供电时 所以 当输出电压为24V时 控制角为 导通角为 习题2 5 晶闸管两端的最大正 反压为 也可以采用下面的公式计算 晶闸管的额定电压为 取900V 流过晶闸管的电流有效值为 例题2 1公式 公式2 3 习题2 5 所以 选择的晶闸管要求能通过84A的电流有效值 电流定额 通态平均电流IT AV 晶闸管在环境温度为40 C和规定的冷却状态下 稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值 电流定额为 正弦半波的波形系数 取100A 习题2 5 功率因数 电源的容量为 注意单位 2 采用交流60V供电时 所以 当输出电压为24V时 控制角为 导通角为 习题2 5 习题2 5 晶闸管两端的最大正 反压为 也可以采用下面的公式计算 晶闸管的额定电压为 取200V 流过晶闸管的电流有效值为 习题2 5 电流定额为 功率因数 电源的容量为 取60A 习题2 5 结论 1 选用220V直接供电时 需要选用900V 100A的晶闸管 而60V供电时 只需要选用200V 60A的晶闸管 前者对器件的要求高 2 选用220V直接供电时 功率因数为0 31而60V供电时 功率因数为0 68前者的功率因数比较低 3 选用220V直接供电时 电源的容量为18480VA而60V供电时 电源的容量为3060VA前者对电源的容量要求远远大于后者 所以 从技术层面讲 后者特性优于前者 但是 后者需要额外增加变压器 一定程度上也会提高成本 习题2 8 单相桥式全控整流电路 U2 100V 负载R 2 L值极大 反电动势50V 当 30 时 求输出平均电压 平均电流 晶闸管的电流平均值和有效值 设整流变压器的一次测电压为220V 求变压器一 二次侧的电流有效值 变压器容量 并做出ud id i2的波形 习题2 8 课本57页第5 8行 阻感反电动势负载 如果电感量足够大就能使电流连续 SCR每个周期导通180度 ud Id的波形和电感负载电流连续时完全相同 ud计算公式也一样 输出平均电压为 输出平均电流为 不同 输出 变压器二次侧 有效电流为 晶闸管平均电流为输出平均电流的1 2 习题2 8 晶闸管有效电流为输出有效电流的 变压器一次侧电流有效值为 习题2 8 变压器的容量为 注意单位 习题2 13 如图所示单相桥式半控整流电路 负载R 5 L值极大 当 60 时 求各元件定额 设画出晶闸管两端的波形 整流二极管和续流二极管一个周期各导通多少度 习题2 13 一个周期 2 内 每个整流二极管导通120 续流二极管导通2 60 120 习题2 13 晶闸管的电流有效值为 输出电流有效值 平均值为 输出电压平均值为 晶闸管的电流定额为 取30A 晶闸管的最大正反相电压为 习题2 13 晶闸管的电压定额为 取800V 或者 整流二极管的电流有效值为 电流定额为 取20A 习题2 13 续流二极管的最大反压为 续流二极管的电压定额为 此处最好不要求电流平均值 不同 有效值 续流二极管的电流有效值为 电流定额为 取20A 习题2 13 整流二极管的最大反压为 整流二极管的电压定额为 习题2 19 三相桥式全控整流电路 U2 100V 负载R 5 L值极大 当 60 时 做出ud id iVT1的波形 求输出平均电压 平均电流 晶闸管的电流平均值和有效值 课本53页2 5 3 三相全桥阻感负载 当 60 时 电路的工作情况与电阻负载时基本相同 各晶闸管通断情况 ud uvt的波形都一样 不同之处在于负载电流波形为一条水平线 习题2 19 习题2 19 输出平均电压为 输出平均电流为 晶闸管平均电流为输出平均电流的1 3 晶闸管有效电流为输出有效电流的 输出有效电流为 习题2 21 三相半波可控整流电路 反电动势阻感负载 E 50VU2 100V R 1 L值极大 LB 1mH 当 30 时 做出ud iVT的波形 求输出平均电压 平均电流 换流重叠角 习题2 21 直流回路电压平衡方程为 1 其中Ud为不考虑漏感时的输出平均电压为 2 漏感上的电压可由下页的表查得 3 将 2 3 带入 1 可得 负载平均电压为 换流压降为 习题2 21 换流重叠角计算公式可由下表查得 所以 习题2 23 三相桥式全控整流电路 反电动势阻感负载 E 200VU2 220V R 1 L值极大 60 在LB 0和LB 1mH情况下分别做出ud iVT的波形 求输出平均电压 平均电流 后者还要求出换流重叠角 习题2 23 LB 0 反电动势阻感负载 L值极大 和 L值极大 阻感负载 ud波形相同 和习题2 19波形一样 LB 0时 输出平均电压为 输出平均电流为 习题2 23 习题2 23 LB 1mH 习题2 23 LB 1mH时 直流回路电压平衡方程为 1 其中Ud为不考虑漏感时的输出平均电压为 2 漏感上的电压为 3 将 2 3 带入 1 可得 负载平均电压为 换流压降为 换流重叠角计算公式 所以 习题2 23 习题3 5 三相半波有源逆变电路某晶闸管两端的电压波形如图3 14所示 试指出这是第几个晶闸管两端的电压波形 为何值 习题3 5 第二个晶闸管导通 150 30 习题3 6 单相桥式全控有源逆变电路 反电动势阻感负载 R 1 L值极大 U2 100V LB 0 5mH当EM 99V 60 时 求Ud id和 值 习题3 6 LB 1mH时 直流回路电压平衡方程为 1 其中Ud为不考虑漏感时的输出平均电压为 2 漏感上的电压为 3 将 2 3 带入 1 可得 负载平均电压为 换流压降为 换流重叠角计算公式 习题3 6 所以 习题3 8 三相半波有源逆变电路 反电动势阻感负载 R 1 L值极大 U2 100V LB 1mH当EM 150V 30 时 求Ud id和 值 直流回路电压平衡方程为 1 其中Ud为不考虑漏感时的输出平均电压为 2 漏感上的电压为 3 将 2 3 带入 1 可得 负载平均电压为 换流压降为 习题3 8 习题3 8 换流重叠角计算公式 所以 习题3 9 三相桥式全控有源逆变电路 反电动势阻感负载 R 1 L值极大 U2