电力电子技术习题解答

1、第一章1 什么是电力电子技术？它有几个组成部分？答：电力电子技术是与电能处理相关的技术学科。将电子技术与控制技术应用到电力领域，通过电力电子器件组成各种电力变换电路，实现电能的转换与控制，称为电力电子技术，或电力电子学。电力电子技术是一门融合了电力技术、电子技术和控制技术的交叉学科，包括电力电子器件、变流电路和控制技术三个主要组成部分。3 电力电子技术的基础与核心分别是什么？答：电力电子技术的基础是电力电子器件，电力电子技术的核心是变流电路。7 变流电路有哪几种形式？各自功能是什么？答：有四种形式：其各自的功能是（1）整流电路：将交流电能转换为直流电能。（2）斩波电路：将一种直流电能转换成另一

2、固定电压或可调电压的直流电。（3）逆变电路：将直流电能转换为交流电能。（4）调压电路或称交流变换电路：将固定大小和频率的交流电能转换为大小和频率可调的交流电能。第二章2.1分析晶闸管的导通过程与导通条件。 导通过程： 晶闸管是四层三端元件，具有三个PN结，可等效成两个晶体管（PNP和NPN）组成。当晶闸管阳极加正向电压，门极也加正向电压时，每个晶体管的集电极电流同时是另一个晶体管的基极电流，因此，一旦门极流入足够的电流，就会形成强烈的正反馈，在很短的时间内，晶闸管导通。导通条件： 阳极加正向电压 门极加正向电压 有足够的触发功率2.2晶闸管关断的条件是什么？如何实现？关闭条件： 阳极电流小于维

3、持电流 实现： 加阳极反向电压 减小阳极电压 增大回路阻抗 2.7 晶闸管中通过的电流波形如图所示，求晶闸管电流的有效值、平均值及相应的正弦半波平均值和波形系数。解：电流的有效值为电流平均值为：则波形系数为：则对应的正弦半波平均值：根据有效值相等的原则，有，所以，2.8晶闸管有主要哪些派生器件?晶闸管主要派生器件： 快速晶闸管 逆导晶闸管 双向晶闸管 光控晶闸管第三章3-3 单相桥式全控整流电路，阻抗负载，负载中，L值极大，当时，要求：（1）画出、的波形；（2）求整流输出平均电压、电流以及变压器二次电流有效值；（3）考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：由已知条件可知，该电路为大电

4、感负载电路，所以其负载电流连续且近似为一水平线，其、的波形如图所示：整流输出电压平均值则输出电流平均值，（大电感时其两端电压平均值为0）变压器二次电流有效值在该电路中，晶闸管承受的最大正反向电压均为，考虑2倍的安全裕量，则晶闸管的额定电压为，取其额定电压为300V。通过晶闸管的电流有效值为，考虑2倍安全裕量，则晶闸管的额定电流为，取为40A。3-5 单相桥式全控整流电路，负载中，L值极大，反电动势，当时，要求：（1）画出、的波形；（2）求整流输出平均电压、电流以及变压器二次电流有效值；（3）考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：由于反电动势负载中串入了L值极大的平波电抗器，使整流输

5、出电压的波形出现了负值部分，负载电流的波形连续且近似为水平线，其波形如图所示：整流输出电压平均值，则输出电流平均值为，则。该电路中晶闸管承受的最大正反向电压均为，考虑2倍的安全裕量，则晶闸管的额定电压为，取其额定电压为300V。由于晶闸管每次导通，所以通过晶闸管的电流有效值为，考虑2倍安全裕量，则晶闸管的额定电流为，取为10A。3-10 三相半波可控整流电路，电阻性负载。已知，当时，试画出、波形并计算、的值。解：由于是纯电阻负载，其波形如下图所示。因为，所以其输出电压的平均值为负载电流平均值为3-11 大电感负载的三相半波电路，已知，当时，试画出、波形并计算、的值。如果并接续流二极管，试计算流

6、过晶闸管的电流平均值、有效值和续流二极管的电流平均值、有效值。解：由于是大电感负载，所以其输出电流平均值近似为一条直线，其波形如图所示：整流输出电压平均值为整流输出电流平均值为如果并接续流二极管，其整流输出电压平均值为整流输出电流平均值为则流过晶闸管电流平均值为晶闸管电流有效值为流过续流二极管的电流平均值为流过续流二极管的电流有效值为3-15 在三相桥式全控整流电路中，电阻性负载，已知，当时，试画出、波形并计算的值。解：因为时，负载电流连续，其整流输出电压平均值为输出电流平均值为其、波形如图所示。（P69）3-16 在三相桥式全控整流电路中，电感性负载，已知，当时，试画出、波形并计算、的值及流

7、过晶闸管的电流平均值、有效值。解：因为时，负载电流连续，其整流输出电压平均值为则电流平均值为流过晶闸管的电流平均值为流过晶闸管的电流有效值为其、波形如图所示。3-17 三相桥式全控整流电路，负载电阻，电感，要求输出电压从之间变化，求（1）不考虑控制裕量，整流变压器二次侧相电压；（2）晶闸管的电压、电流定额；（3）变压器二次侧电流有效值；（4）变压器二次侧容量。解：因为，所以按大电感处理。（1）因为输出电压从之间变化，所以，当时，所以，（2）整流输出电流平均值的最大值为则流过晶闸管的电流有效值为考虑2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为，取为40A。晶闸管承受的峰值电压为考虑2倍安全裕量，晶闸管的额定

8、电压为，取为500V。（3）变压器二次侧电流有效值为（4）变压器二次侧容量为3-22 三相桥式全控整流电路对反电动势、大电感负载，。（1）不计漏感时求、；（2）当时，计算、，并画出、的波形。解：（1）不计漏感时，（2）当漏感时，则所以输出电压平均值为而输出电流平均值为，代入上式中，有 ，解之得则对于三相全控桥有则，所以，、的波形如下图所示。3-23 单相全控桥整流电路带反电动势阻感负载，当，时，求、和解：根据题意可知：，而，对于单相全控桥，则所以，而，代入表达式中，有，解之，则对于单相全控桥，有，所以，所以，则练习：5-3 降压型斩波电路的电力电子开关用GTR构成，电源电压为80V，负载电阻为10，GTR的导通压降为1V，斩波频率为50kHZ，导通比为0.5。（1）画出各电流波形。（2）求输出电压和电流的平均值。解：输出电压平均值为输出电流平均值为因斩波频率为50kHZ，所以，而，则，各电流波形如图所示。6.2一交流单相晶闸管调压器，用来控制从220V交流电源送至电阻为0.5的串联负载电路的功率。试求（1）控制角的范围；（2）负载电流的最大值；（3）最大功率和这时电源侧的功率因数；（4）当=/2时，晶闸管电流的有效值、导通角和电源侧功率因数。解：（1）因该电路负载为纯电阻负载，所以，即控制角的移相范围为0