浙大远程电力电子技术答案离线

1、浙江大学远程教育学院?电力电子技术?课程作业1 把一个晶闸管与灯泡串联，加上交流电压，如图学号：年级：学习中心：图 1-37问：1开关S闭合前灯泡亮不亮？ 2开关S闭合后灯泡亮不亮？ 3开关S闭合段时间后再翻开，断开开关后灯泡亮不亮？原因是什么？解：1开关S闭合前，灯泡不亮。2开关S闭合后，灯泡亮。3灯泡不亮，因为晶闸管已关断。2在夏天工作正常的晶闸管装置到冬天变得不可靠，可能是什么现象和原因？冬天工作正常到夏天变得不可靠又可能是什么现象和原因？解：在夏天，晶闸管触发电路调试好后正常工作，但到冬天随着温度变化，UGT和|GT的数值增大。所以原来调整好的触发电路数值已不够，那么晶闸管装置变得不可

2、靠。在冬天，晶闸管触发电路调试好后正常工作，到了夏天随着温度变化，UGT和|GT数值变低了，收外界干扰，出现误导通，所以变得不可靠。3.型号为KP100-3，维持电流Ih = 4mA的晶闸管，使用在如图1-38电路中是否合理? 为什么？分析时不考虑电压、电流裕量解:a|d(a)(b)图1-38 习题5图100350 100.002A2 mA g(c)Id Ih,无法导通，不合理。bI220AIdI2/1.57 12.7AUTM 200,2282.8V282.8V300V能正常工作CId 160/1 160A IH It Id 160A160A1.57 100 157A不能正常工作4.什么是IG

3、BT的擎住现象？使用中如何防止?解：1IGBT的擎住效应有静态擎住和动态擎住IGBT此电流静态擎住：IC上升，Rbr压降使NPN通，经正反应，寄生等效晶闸管通， 栅极失去控制作用。动态擎住：关断时产生，J2结反压很快建立，dUce 厂dUce 大, Cj2可dtdt在Rx上产生NPN管导通的正向偏压从而产生擎住现象。2使用时应注意使IcVlCM，防止静态擎住Rg上升，使关断速度下降，减小重加dUcedt防止动态擎住解:1.出图2-57中各保护元件及 VDf、L d的名称及作用。LJ为过流继电器d£图2-57三相桥式整流电路的保护1交流进线电抗器限流、限du/dt和di/dt2、压敏电

4、阻过压保护3、交流侧阻容保护过压保护4、桥臂电感限du/dt由元件换流引起di/dt5、快熔过流保护6、过压保护电容限制关断过电压对元件的损害7、抑振电阻防止LC振荡，限制电容放电电流8、直流侧压敏电阻直流侧过压保护9、过流继电器过流时，继电器开路，保护主电路10、VDf续流二级管为负载电路提供通路，过压保护、提高Ud11、Ld平波电抗器防止直流电流波动断流2. GTR、IGBT等过流保护中，为何要采用检测集射极电压作为保护基准?解：以测量集射极电压 U-ce作为过流保护原那么，在相同的相对测量误差下U-ce/ U-ceg = I c/ I cg，GTR工作点仅移至 A2点，仍处于准饱和状态，

5、元件关断时功耗 只略有增加，可保证器件平安。因此采用测量U-ce变化来检测工作状态、实现过流保护是平安、可靠的。3. GTR、P-MOSFET、IGBT吸收电路的根本结构如何？其减少被保护器件开关损耗的 机理如何？解：GTR的关断过程GTR的关断吸收电路原理曲线关断原理电路上图为断开时，减小元件的损耗就是在电流变小的过程中电压推迟升高，加装一个电容,防止大电流高电压同时产生。防止损耗出现。GTR的开通过程GTR的开通吸收电路原理曲线开通原理电路上图为开通时，减小元器件的损耗就是在电压变小的过程中推迟电流的升高，加装一个 电感，防止大电流高电压同时产生。1、某电阻负载要求024V直流电压，最大负

6、载电流 ld= 30A，采用单相半波可控 整流电路。如交流采用220V直接供电与用变压器降至 60V供电是否都满足要求？试比拟两 种方案的晶闸管导通角、额定电压、额定电流、整流电路功率因数以及对电源要求的容量。解： 1、220V供电 2、60V供电Ud2(1+cosa)/2A=121 ° (38.9 ° ), 0 =180 ° -a=59 ° (141.1 ° )I2IdUdRdsin22 ()、2(1 cos)Id 81.4A(51.37A)UdRd2dwU21sin2Rd <42一 2U(1 cos )0.45&1 COs2

7、RdRd2It(av) =(1.52)I 2/1.57=80.35107.13A(49.164.4A)UTm=2202 =311V(84.84V)Ur=(23)U Tm=622.3933.4V(167.7254.6V)coss U2I20.3105(0.685)S U2I2220 84.1 18502VA(3082VA)2、单相桥式可控整流电路，带电阻一大电感负载，Rd= 4 Q,变压器次级电压有效值U2= 220V。试计算当控制角a= 60。时，直流电压、电流平均值。如果负载两端并接一续流二极管，其直流电压、电流平均值又是多少？并求此时流过晶闸管和续流二极管的电流平均 值、有效值，画出两种情

8、况下的输出电压、电流波形。解：1无续流二极管Ud2 X 220 X cos60° =99VI d= Ud /R d(2)有续流二极管0.9U21cos20.9 220逬翌血冲Id= Ud /Rd =37.125A1 dTId180 60 3712.33A360Itid180 60 3736021.34A1 dTr|d-60 3712.33A18060180 3721.34A3、三相半波可控整流电路，大电感负载，U2 = 220V , Rd= 10 Q,求a= 45。时直流平均电压Ud，晶闸管电流平均值及有效值，并画出输出直流电压Ud及晶闸管电流iT波形。|dT = |dd.318.2

9、10.5A解:Ud27X 220 X cos45 ° =182Vld=U d/Rd4、上题如负载两端并接续流二极管，此时直流平均电压 Ud及直流平均电流Id多少？晶 闸管及续流二极管的电流平均值及有效值各多少？并画出输出直流电压 Ud，晶闸管及续流 二极管电流波形。解：Ud 0.675U21 cos(-)0.675 2201 cos(30 45 )186.9Vld RT 18'69adTI dDFDF150360150360IdId3(30 )II d3603(30 )I36015045,I d36010.1 A2.34A6.6A5.45 A5、三相桥式全控整流电路对电阻一电

10、感一反电势负载供电。E= 200V , Rd= 1 Q, Ld数 值很大，U2= 220V , a= 30 °,当1Lb= 0; 2Lb = 1mH时，分别求 Ud、Id和换流重叠角Ud=E+ldRd即 Ud-E=ldRdcos coa(u)2IdXB0.0515v'6U 2解：1Ld, 2ld=(Ud-E)/Rd Ud= Ud- Ud = n Id得 ld=44.23A UdCOS(60° +M6 ° -60 ° =3.366、三相半波可控整流电路带电阻性负载，a相晶闸管VT1触发脉冲丧失，试画出a= 15及a= 60°时的直流电压U

11、d波形，并画出 a= 60。时b相VT2管两端的电压UT2波形。发电机7、图3-39中的两个电路，一个工作在整流一电动机状态，另一个工作在逆变状态。试求画出Ud, E，id的方向；说明E与Ud的大小关系； 当a与B的最小值均为30 °控制角a的移相范围。图 3-39解：E UdE Ud控制角a的移相范围：30 ° 150°8、三相半波逆变电路，U2= 100V , E= 30V, Rd= 1 Q, Ld足够大，保证电流连续。试求a= 90°时ld= ?如假设 3= 60。时，ld= ?为什么?解: (1)Ud1.17U2cos1.17 100 COS90

12、 0VE Ud30A Ud 1.17U2COS1.17 100 cos90 58.5VUd E故不满足逆变条件Id01.直流一直流DC DC变换有哪几种控制方式？它们又是如何具体实现的?解:斩波器有两种根本控制方式：时间比控制和瞬时值控制。时间比控制又包括脉宽控制、频率控制、综合控制。时间比控制：通过改变斩波器的通、断时间而连续控制输出电压的大小瞬时值控制：在恒值恒压或恒流控制或波形控制中，常采用瞬时值控制的斩波方 式。2.简述Boost-Buck变换电路与 Cuk变换电路的异同点。解：Boost -Buck变换电路的特点是：1输出电压U0可以小于降压、也可以大于升 压输入电压E;2输出电压与

13、输入电压反极性。Cdk变换器也是一种升降压变换器，输出电压可以比输入电压低、也可以比输入电压高，而 且输出与输入电压具有反极性关系。Cfk变换器与Boost -Buck变换器的变换功能相同，但也有差异：1Cfk变换器输入电源电流和输出负载电流均连续，脉动小，有利于滤波。2C认变换器借助电容传输能量，Boost -Buck变换器借电感传输能量，故Cik变换器的电容器C1中脉动电流大，要求电容量大。3Cfk变换器VT导通时要流过电感 L1和L2的电流，故功率开关的峰值电流大。1阐述和区分：1有源逆变和无源逆变；2逆变与变频；3交一直一交变频和交交变频。解：1将直流电逆变成电网频率的恒频交流并输送给

14、电网的称有源逆变；将直流电逆变成频率可变的交流电并直接供给用电负载，称为无源逆变；2将直流电变换成交流电， 即DC-AC变换称为逆变，是将交流电变换成直流电AC-DC变换的逆过程。只有无源逆变能实现变频，但无源逆变不等于变频。变频是指将一种频率的交流电变换成另一种频率的交流电的过程，3将一种频率的交流经整流变换成直流，再经无源逆变变换成可变频率交流的交一直交变换，将一种频率的交流直接变换成另一种可变频率交流的交一交变换。2晶闸管无源逆变器有几种换流方式？负载谐振换流式逆变器和强迫换流式逆变器中 的电容器C的作用有何异、同？常用的晶闸管换流方法有：1负载谐振式换流利用负载回路中形成的震荡特性，使

15、电流自动过零，只要负载电流超前于电压 时间大于tq，即能实现换流，分串，并联。2强迫换流附加换流环节，任何时刻都能换流。3. PW碉制有哪些方法？它们各自的出发点是什么？1采样法采样法分自然采样法和规那么采样法。规那么采样法还可分为对称规那么采样法和不对称规 那么采样法。以一个正弦波为基准波称为调制波，用一列等幅的三角波称为载波与基准正弦波相交，由它们的交点确定逆变器的开关模式。2指定谐波消去法指定谐波消去法是将逆变电路与负载作为一个整体进行分析，从消去对系统有害的某 些指定次数谐波出发来确定 SPWM波形的开关时刻，使逆变器输出电压接近正弦。4什么是单极性、双极性PWM什么是同步调制、异步调

16、制、混合同步调制？各有什么优、缺点?单极性调制:半周期内调制波与载波均只有单一的极性，输出单一的极性SPWM波形双极性调制:任何半周期内调制波、载涉及输出 SPWM波均有正、负极性的电压交替出现。同步调制：载波频率随调制波频率成比例变化，在任何输出频率下保持每半周期内的输出脉冲数不变异步调制：在任何时候均保持载波频率不变，此时半周期内的输出脉冲数在不同输出频率下均不同混合同步调制： 考虑到低频时异步调制有利、高频时同步调制较好，所以实用中采取了分段同步调制的折衷方案，即：将整个输出频率范围分为几个频率段，除在低频段采用异步调制外，其他各段均设置一适当载波比，即载波频率与调制波频率之比，实施同步调制。这样在某一确定频率段内，随着输出频率增大载波频率增加，但始终保持确定的半周期输出脉冲数目不变。随着运行频率的提高， 减小载波比，以保持功率器件的开关频率在一个合理 的范围。当输出频率到达额定值后， 将脉宽调制方式改为方波输出，以充分利用直流电源电压。1 交流调压电路用于变压器类负载时，对触发脉冲有何要求？如果正、负半周波形不 对称时会导致什么后果？解：1要求宽脉冲2正、负半周波形不对称时会导致出现大电流，损坏变压器类负载。2.交一交变频电路最高输出频率与输入频率之间有何约束关系？限制输出