电力电子技术 第3版 第2章 交流-直流变换电路 习题

一、简答题

1、单相半波电阻性负载可控整流电路中，控制角a的最大移相范围是多少？输出最大直流电压的平

均值等于整流前交流电压的多少倍？

答：最大移相范围是0°-180。；0.45倍。

2、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差多少度？

答：180°。

3、在单相桥式全控整流电路中，人电感负载时，控制角a的有效移相范围是多少度？

答：是0°〜90°。

4、a为多少度时，三相半波可控整流电路电阻性负载输出电压波形处于连续和断续的临界状态。

答：30度。

5、晶闸管触发电路中，通过改变什么电压的大小，其输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。

答：改变控制甩压。

6、三相半波可控整流电路的自然换相点是什么电压的交点？

答：本相相电压与相邻相电压正、负半周的交点。

7、a为多少度时，三相全控桥式整流电路带电阻负载电路，输出电压波形处于连续和断续的临界状态？

答：60度。

8、三相全控桥式整流电路带大电感负载时，控制角a的有效移相范围是多少度？

答：0°-90°。

9、为了让晶闸管可控整流电感性负载电路正常工作，应在旧路中接入元件？

答：续流二极管。

10、晶闸管可整流电路中直流端的蓄电池或直流电动机属于什么类型的负载？

答：反电动势。

II、带平衡电抗器的双反星型可控整流电路适用于什么负载？

答：大电流。

12、三相可控整流与单相可控整流相比较，输出直流电压的纹波系数哪个大？

答：单相的大。

13、在半控桥带大电感负载不加续流二极管整流电路中，电路可能会出现什么现象？

答：失控现象。

14、在桥式半控整流电路中，带大电感负载，不带续流二极管时，输出电压波形中会不会出现负面积？

答：不会。

15、三相桥式全控整流电路，输出电压波形的脉动频率是多少？

答：300Hzo

16、单结晶体管组成的触发电路是否可以用在双向晶闸管电路中。

答：可以。

二、填空题

1、从晶闸管开始承受正向电压起到晶闸管导通之间的电角度称为（）角，用（）表示。

答：控制角、用a表示。

2、单相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为（）。三相半波可控整流电路中，晶闸

管承受的最大反向电压为（）。（电源相电压为U?）

答：同2、疯2

3、单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反向电压为（）。三相半波可控整流电路中，晶闸

管承受的最大反向电压为。（目源相电压为。2）

答：闻2、疯小

4、三相半波可控整流电路，输出平均电压波形脉动频率为（）Hz;而三相全控桥整流电路，输出

平均电压波形脉动频率为（）Hz；这说明（）电路的纹波系数比（）电路要小。

答：150,300,三相桥式全控整流桥，三相半波可控流电路。

5、三相半波可控整流电路电阻性负载时，电路的移相范围（）,三相全控桥电阻性负载时，电路的

移相范围（）,三相半控桥电阻性负载时，电路的移相范围（）。

答：0°—150°；0°—120°；0°—150°；

6、要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用（）触发；二是用（）

触发。

答：大于60。小于120。的宽脉冲，脉冲前沿相差60。的双窄脉冲。

7、三相桥式全控整流电路是由一组共（）极三只晶闸管和一组共（）极的三只晶闸管串联后构

成的，晶闸管的换相是在同一组内的元件进行的。每隔（）换一次相，在电流连续时每只晶闸管导

通（）度。要使电路工作正常，必须任何时刻要有（）只晶闸管同时导通，且要求不是（）

的两个元件。

答：阴；阳；60度；120；两：不在同一桥臂上；

8、当品闸管可控整流的负载为大电感负载时，负载两端的直流电压平均值会（），解决的办法就

是在负载的两端（）接一个（）。

答：减小，并接，续流二极管.

9、带平衡电抗器的双反星形电路，变压器绕组同时有（）相导电：晶闸管每隔（）度换•次流,

每只晶闸管导通（）度，变压器同一铁心柱上的两个绕组同名端（），所以以两绕组的电流方向

也（），因此变压器的铁心不会被（）。

答：两相；60；120；相反；相反；磁化;

10、单结晶体管内部共有（）个PN结，外部共有3个电极，它们分别是（）极、（）极和

（）极。

答：一个、发射极E、第一基极B1、第二基极B2

11、单结晶体管产生的触发脉冲是（）脉冲；主要用于驱动（）功率的晶闸管；锯齿波同步触

发电路产生的脉冲为（）脓冲；可以触发（）功率的晶闸管。

答：尖脉冲、小、强触发脉冲、大。

12、锯齿波触发电路的主要是由（）、（）、（）、（）、（）环节组成。

答：同步环节；锯齿波形成；脉冲形成；整形放大；强触发及输出；

三、问答题

1、单相半波可控整流电路，如（1）晶闸管内部短路，（2）晶闸管内部开路，在下面的坐标中画出其

直流输出电压“1和晶闸管两端电压5的波形。

2、单相半波可控整流电路中，如果：

（1）晶闸管门极不加触发脉冲；（2）晶闸管内部短路；（3）晶闸管内部断开;

试分析上述三种情况负载两端电压和晶闸管两端电压“T的波形。

答：（1）负载两端电压为0,晶闸管上电压波形与S相同；（2）负载两端电压为S，晶闸管上的电

压为0：（3）负载两端电压为0,晶闸管上的电压为。2。

3、单相桥式半控整流电路，电阻性负载。当控制角a=90。时，画出：负载电压〃八晶闸管VTi电压

MVTIN整流二极管VD?电压“\D2，在一周期内的电压波形图。

4、相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的Ud与Id的乘积是否等于负载有功功率，为什么？带

大电感负载时，负载电阻Rd上的Ud与Id的乘积是否等于负载有功功率，为什么？

答：相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的平均功率5=4//不等于负载有功功率尸=67。

因为负载上的电压、电流是非正弦波，除了直流Ud与k外还有谐波分量…和人，八，…，负载

上有功功率为P=g+P；+P；+…>P,Lo

相控整流电路带大电感负载时，虽然Ud存在谐波，但电流是恒定的直流，故负载电阻Rd上的Ud

与1的乘积等于负载有功功率。

5、带电阻性负载三相半波可控整流电路，如触发脉冲左移到自然换流点之前15。处，分析电路工作情

况，画出触发脉冲宽度分别为10。和15。时负载两端的电压〃d波形。

答：三相半波可控整流电路触发脉冲的的最早触发时刻在自然换流点，如触发脉冲左移到自然换流点

之前15。处,触发脉冲宽度为10。时,不能触发晶闸管，如=0。触发脉冲宽度为15。时,能触发晶闸管，

其波形图相当于a=0。时的波形。

6、画出下面单结晶体管触发电路图的各点波形。

7、三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点吗？如果不是，

它们在相位上差多少度？

答：相差180°

8、具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？试说明：①晶

闸管承受的最大反向电压为2&Uz：②当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控

桥时相同。

答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路的变压器没有直流磁化的问题。

因为在单相全波可控整流电路变压器二次侧绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波

形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。

以下分析晶闸管承受的最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。

①以晶闸管VT2为例。当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕组并联，所以

VT2承受的最大电压为2后U2o

②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角a相同时，对于电阻性负载：（0~a）

期间无晶闸管导通，输出电压为0；（a〜乃）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中

VT1>VT4导通，输出电压均与电源电压内相等；（/〜4+a）期间均无晶闸管导通，输U电压为0：

（4十二~2〃）期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，瑜出电压等

于一〃2°

对干电感负载：（a〜冗+a）期问.单相全波电路中VT1导通,单相华捽桥电路中VTI、VT4导

通，输出电压均与电源电压处相等；（〃+。~2»+。）期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控

桥电路中VT2、VT3导通,输出波形等于一〃2。

可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。

四、计算题

1、某电阻性负载要求提供0-24V直流电压，最大负载电流〃=30A。如采用220V交流直接供电和

由变压器降压到60V供电的单相半波相控整流电路，是否两种方案都能满足要求？试比较两种供电方

案的晶闸管的导通角、额定电压、额定电流、电源侧功率因数。

解：由220V交流直接供电，当。二0'时：Ud=M5U2=0.45x220=99V

由变压器降压到60V供电，当a=0°时：Ud=0.45t/2=0.45x60=27V

因此，只要调节。都可以满足输出0~24V直流电压要求。

（1）采用220V交流直接供电时：由Ud=（）.45。2,得

U,/=24V时，««121°,。=180"-12「=59"；UT=41U2=311V；

2

-J—fsincot]dcot«84A；R=-=—=0.8Q

怙aRId30

““上"反FA

™V)1.571.57

取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为622V和108A。

因为单相半波相控整流电路中，IT=I2,所以

22

电源提供有功功率P=/2/?=84x0.8=5644.8W

电源提供视在功率S=U2I2=84x220=18.58%3

电源侧功率因数PF=-^0.305

S

14-COQ/7

(2)采用变压器降压到60V供电：由(4=0.45。2—f，得

U»=24V时，。之39°,0=180°—39°=141°：Ur=41U2=84.4V：

22

IT=.I—fsincot]d(otr51.38A；R=—=—=0.8Q

刊RId30

z_IT_51.38〜3九

T(AV}——x32.7A

™V)1.571.57

取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为1683V和65.4A。

变压器二次侧有功功率P=I；R=51.382x0.8=2112W

变压器二次侧视在功率S=UJ2=60x51.38=3.08k%

电源侧功率因数PF=-«0.68

So

由此可以比较两种方案的优劣。

2、阻感负载，电感极大，电阻A=5C,电路采用有续流二极管的单相半控桥电路，输入电压〃2=22OV,

当控制角。=60。时，求流过晶闸管的平均电流值5有效值小，流过续流二极管的电流平均值AJD有

效值

解：整流的平均电压U4=0.9。211£2^=0.9x2201i£^=i49V

29

负载平均电流/Ha30A

流过晶闸管的电流平均值=心@Id=180-60x30=104

“24360

11200

流过晶闸管的电流有效值分=J^^x/d=17.3A

流过续流二极管的电流平均值/必=|?/〃=瑞x3()=l()A

流过续流二极管的有效值勿=日”=稿、3。53A

3、单相桥式全控整流电路，^2=1()()V,负载中R=2。，L值极大当a=30。时，要求:

①作出〃d、。和的波形：

②求整流输出平均电压电流〃，变压器二次电流有效值八；

③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

解：①输出平均电压〃,/、平均电流。，变压器二次电流有效值弓的波形如下图:

②输出平均电压U.、平均电流〃，变压器二次电流有效值乙分别为

U(l=0.9t/2cosa=0.9x100cos300=78V：ld=I2=U(l/R^7S/2=39A

③品闸管承受的最大反向电压为同2=141.4(V)；

考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为U行=(2-3)x141.4=283-424(V)。具体选择4CQV。

流过晶闸管的电流有效值为11=1/叵=27.6A；

品闸管的额定电流为//(A。=(1.5~2)x27.6/1.57=26~35A。具体选择30A。

4、单相桥式全控整流电路，(72=100V,负载R=2。，L值极大，反电势E=60V,当。=30。时，要

求:①作出〃八i.和的波形；

②求整流输出平均电压U/、平均电流〃，变压器二次电流有效值右；

③不考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

解：①输出平均电压〃公平均电流。，变压器二次电流I1的波形如下图：

②输出平均电压U”、平均电流1（1和变压器二次电流有效值/2分别为

Ud=0.9U2cosa=0.9x100cos30°=78V：〃=，2=一七）/氏六（78-60）/2=94

③晶闸管承受的最大反向电压为亚02=141.4"）；

不考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为U7H=141.4（V）,具体选择200V。

流过晶闸管的电流有效值为IT=仆/V2=6.44：

晶闸管的额定电流为=6.4/1.57=44。具体选招4A。

5、晶闸管串联的单相半控桥，电路如习题图2-184所示，U2=100V,阻感负载，R=2Q,L值极大,

当a=60。时，求流过器件电流的有效值，并作出作出q,、。、&丁和的波形的波形。

解：%、id、。7和的波形如下图：

习题图2-184

1+ccwAO。

负载电压的平均值为Ud=0.9"=6为6-；

-2

负载电流的平均值为l”U/Rx67.6/2=33.8A

流过晶闸管VTkVT2的电流有效值为IT=口,=19.5A

流过二极管VD3、VD4的电流有效值为=27.6A

6、某电阻负载，R=50C,要求■在0~600V可调，用单相半波和单相全控桥两种整流电路来供给,

分别计算：（1）晶闸管额定电压、电流值（不考虑安全裕量）；（2）负载电阻上消耗的最大功率。

解：（1）单相半波。=0,时，U.=-^-=—=1333V,l.=^-=—=\2A

0.450.45"R50

晶闸管的最大电流有效值/7二1.57〃=18.8A

晶闸管额定电流为IT.AV}>'一=12A

丁囚)1.57

晶闸管承受最大电压为U.2同2=1885V

不考虑安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为2000V和15A。

负载电阻上最大功率PR=I泳=17.7AW

(2)单相全控桥。=0。时.U,=^-=—=667V,/,=-^-=—=12A；

0.90.9〃R50

负载电流有效值/=1.11。=13.3A(K/=1.11)

品闸管的额定电流为/7(A八=△■=6A；

，ITYJ2

晶闸管承受最大电压为>V2t/2=1885V

不考虑安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为2000V和7A。

负载电阻上最大功率PR=〃R=8.8kW

7、在三相半波整流电路中，如果a相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压

%的波形。

解：假设。=0。，当负载为电阻时，◊的波形如左图，当负载为电感时，◊的波形如右图：

8、三相半波可控整流电路带大电感负载，K=10C,相电压有效值〃2=220V。求。=45。时负载直流电

压力、流过晶闸管的平均电流/”和有效电流分，画出与、儿和〃73的波形。

解：U[=1.17U2cos450=182V；

〃=*=器=瓜2九%=/d=(ld=61k。书1TH5A

AIUS253vL冗v3

心、i门和〃口的波形图如下所示:

9、三相半波相控整流电路带电动机负载并串入足够大的电抗器，相电压有效值U/220V,电动机负

载电流为40A,负载回路总电阻（=0.2。，求当a=60。时流过晶闸管的电流平均值与有效值、电动

机的反电势。

/订；电流有效