电力电子技术计算题.docx
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电力电子技术计算题.docx
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电力电子技术计算题
六、分析题(本题共2小题,共20分)
1、三相全控桥阻感负载,主回路整流变压器的接法是△/Y-5,采用NPN管的锯齿波触发器,要求在整流与逆变状态运行。
同步变压器二侧电压经R-C滤波器滤波后(滞后角为30°)接到触发电路。
试问:
同步变压器的的接法为?
画出主回路整流变压器和同步变压器接法。
(要求给出矢量分析图)(10分)
解:
∵有300R-C滤波环节
∴同步变压器接线为Y/Y4-10
UAB
Uab
Uab
△/Y-5
△/Y-11
Y/Y-10
Uab
四、作图题(共2小题,每题12分,共24分)
1、三相全控桥,阻感负载,主回路整流变压器的接法是D,y5,采用NPN管的锯齿波触发器,要求在整流与逆变状态运行。
同步变压器二侧电压经R-C滤波器滤波后(滞后角为30°)接到触发电路。
同步变压器的的接法为Y/Y-10,4接法,如下图所示,选择晶闸管的同步电压。
(要给出分析过程,分析依据)
晶 闸 管
VT1
VT2
VT3
VT4
VT5
VT6
主电路电压
+Uu
-Uw
+Uv
-Uu
+Uw
-Uv
同步电压
同步变压器的钟点数为Y/Y-10,4
晶 闸 管
VT1
VT2
VT3
VT4
VT5
VT6
主电路电压
+Uu
-Uw
+Uv
-Uu
+Uw
-Uv
同步电压
UsU
-UsW
UsV
-UsU
UsW
-UsV
2、电路与波形如图所示。
(1)若在t1时刻合上K,在t2时刻断开K,画出负载电阻R上的电压波形;
(2)若在t1时刻合上K,在t3时刻断开K,画出负载电R上的电压波形(ug)宽度大于360度。
(a)电路图
(b)输入电压u2的波形
五、计算题(共1小题,共20分)
1、电路如图所示,单相全控桥式整流电路接大电感负载,R=4Ω,U2=220V。
(1)触发角为60°时,(a)试求Ud、Id、晶闸管电流平均值IdVT、晶闸管电流有效值IVT、变压器副边电流有效值I2;(b)作出ud、id、iVT2、i2的波形图(图标清楚,比例适当)。
1、
(1)(a)Ud=0.9U2cosα=0.9×220×cos600=99V (1分)
Id=Ud/R=99/4=24.75A(1分)
I2=Id=24.75A(1分)
IdVT=1800/3600×Id=24.75/2=13.38A(1分)
IVT=(2分)
(b)波形如图1所示(3分)
(2)当负载两端接有续流二极管时,(a)试求Ud、Id、IdVT、IVT、IVD、IdVD、I2;(b)作出ud、id、iVT2、iVD、i2的波形图(图标清楚,比例适当)。
(2)(a)Ud=0.9U2(1+cosα)/2=0.9×220×(1+cos600)/2=148.5V(1分)
Id=Ud/R=148.5/4=37.13A IdVT=(1800-α)/3600×Id=(1800-600)/3600×37.13=12.38A(1分)
(1分)
(2分)
IdVD=2α/3600×Id=2×600/3600×37.13=12.38A(1分)
(2分)
四、作图题(本题共3小题,共26分)
1、画出三相桥式全控整流电路带阻感负载的原理图,并给图中6个晶闸管写上正确的编号,编号写在晶闸管的正上方或正下方。
变压器采用Δ/Y接法。
(8分)
2、画出下图对应的Ud、iT1、VT1的波形其中虚线为脉冲信号。
(12分)
3、将控制电路、检测电路、驱动电路、主电路填入以下框图中,组成一个电力电子应用系统。
(6分)
控
制
电
路
驱动电路
检测电路
主
电
路
六、计算题(本题共1小题,共15分)
1、有一个三相全控桥整流电路。
已知电感负载L=0.2H、α=60°、R=1Ω、变压器二次相电压U2=100V。
试画出Ud的波形,计算负载端输出的直流电压Ud和负载电流平均值Id,计算变压器二次电流的有效值I2
1、∵wL=2πfL=62.8≥10R=10
∴此为大电感负载,负载端电流波形平直。
(3分)
Ud=2.34U2cosα=117V(3分)
Id=Ud/R=117A(3分)
I2==175.5A。
(3分)
五、作图题(本题共1小题,共16分)
Ud
UVT2
1、在三相半波整流电路中,如果U相的触发脉冲消失,试绘出在电阻负载下整流电压ud的波形和V相上晶闸管VT2上的管压降波形。
设触发角分别为15º和60º。
(1)触发角为15º时
Ud
UVT2
(2)触发角为60º时
六、计算题(本题共1小题,共12分)
1、单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=20Ω,L值极大,反电动势E=60V。
当α=30°时,要求:
(1)作出ud、id和i2的波形;(3分)
(2)求整流输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次电流有效值I2;(4分)
(3)考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。
(5分)
五、作图题:
(本题共2小题,共14分)
1、对于下图所示的桥式可逆斩波电路,若需使电动机工作于反转电动状态,试分析电路的工作情况,并绘出相应的两条电流流通路径,同时标注电流流向。
(8分)
V2保持接通,V3交替处于接通、断开状态,形成一个提供负压的降压斩波电路,使电动机工作于反转电动工作状态(2分)。
两条电流通路各3分。
uab
uac
ubc
uba
uca
ucb
uab
uac
ud
2、设三相桥式可控整流电路工作于有源逆状态,试画出β=60º时的整流输出电压波形(6分)
五、计算题(本题共1小题,共15分)
三相全控桥式整流电路如图所示,Ld=0..2H,Rd=4Ω,要求Ud从0~220V之间变化,试求:
1)、不考虑控制角裕量时,整流变压器二次相电压U2;
2)、如电压、电流裕量取2倍,选择晶闸管型号;
3)、整流变压器二次侧容量S2;
4)、电路的功率因数cosΦ;
5)、当触发脉冲距对应二次相电压波形原点多少电度角时,Ud已为0。
解:
∵>>4Ω
∴负载为大电感,流过负载的电流可看为直线(1分)
1)当α=0时,输出电压平均值为220V
由式知(2分)
2)由题知,(1分)故取额定电压500V(1分)
∵(1分)∴(1分)
(1分)故取额定电流50A(1分)
因此,选取晶闸管的型号为KP50-5(1分)
3)(1分)
(1分)
4)∵
∴(1分)
5)当触发脉冲距对应二次相电压波形原点1200电度角时,Ud已为0。
(2分)
六、计算题(本题共1小题,共18分)
1、三相全控桥式整流电路,L=0.2H,R=4Ω,要求Ud从0~220V之间变化。
试求:
(1)不考虑控制角裕量时的,整流变压器二次线电压。
(3分)
(2)如电压,电流裕量取2倍,计算晶闸管额定电压,电流值。
(8分)
(3)变压器二次电流有效值I2。
(4分)
(4)计算整流变压器二次侧容量S2。
(3分
1、(18分)
解:
(Ω),而Rd=4(Ω),所以,ωL>>Rd,按大电感负载情况计算,三相全控桥式整流电路,相当于最小控制角αmin=0°
计算.整流变压器次级相电压U2(3分)
Ud=2.34U2,,则U2=220/2.34≈94(V)
(2).计算晶闸管电压、电流值,如果电压、电流按裕量系数2计算,选择晶闸管(8分)
晶闸管承受的最大峰电压为
(V)
按裕量系数2计算,则U=230.25×2=460.5(V),选额定电压500V晶闸管。
(2分)
(A)
(A)(3分)
(A)
则 A(3分)
按裕量系数2计算,则20.2×2=40.4(A),选额定通态平均电流为50A的晶闸管。
(3).计算变压器次级电流有效值I2(4分)
(A)
(4).计算整流变压器次级容量S2(3分)
S2=3U2I2=3×94×44.9=12661.8(VA)≈12.66(KVA)
四、作图题(本题共2小题,每小题10分,共20分)
已知单相全控桥式整流电路,带电阻性负载。
试绘出当控制角α=600时的输出电压波形ud,晶闸管T1的端电压波形UT1。
2、试绘出三相半波共阴极组电路当β=600时的输出电压波形ud,以及晶闸管T1的端电压波形(L=∞)。
六、分析题(本题共1小题,共10分)
如图所示为电压型三相逆变器,试以U相桥臂VT1、VT4之间的换流过程来分析电路的工作原理,并说明此电路的特点。
答:
U相桥臂VT1、VT4之间的换流过程如下图示。
1)VT1稳定导通如图a,iT1=iA,C1短路,C4充电至电压Ud。
(1分)
2)触发VT4换流开始,C4通过L4、VT4放电。
如图b(1分)
3)Uc1由零逐渐升到Ud,如图c(1分)
4)换流过程结束,如图d(1分)
主要特点:
1)每桥臂导电180°,同一相上下两臂交替导电,各相开始导电的角度差120°(2分)
2)任一瞬间有三个桥臂同时导通(2分)
3)每次换流都是在同一相上下两臂之间进行,也称为纵向换流(2分)
四、作图题(本题共2小题,每小题10分,共20分)
1、已知单相全控桥式整流电路,电感性负载不接续流二极管。
试绘出当α=450时输出电压波形ud和晶闸管T1的端电压波形。
\
2、三相桥式全控整流电路,电阻性负载,试画出当α=600时输出电压ud的波形、晶闸管的端电压uT1的波形。
五、计算题(本题共1小题,共15分)
三相全控桥整流电路如图所示。
已知电感性负载L=0.2H、R=1Ω、α=75°,变压器二次相电压U2=100V。
1)计算负载的平均整流电压Ud和负载电流平均值Id;
2)选择晶闸管的型号;
3)计算变压器二次电流的有效值I2。
解:
1)(2分)
(1分)
2)由题知,(1分)故取额定电压1200V(1分)
∵(2分)∴(2分)故取额定电流100A(1分)
因此,选取晶闸管的型号为KP100-12(2分)
3)(3分)
六、分析题(本题共1小题,共10分)
如图所示为串联二极管式电流型三相逆变器,试以从VT1到VT3之间的换流过程来分析电路的工作原理,并说明此电路的特点。
答:
如图所示为从VT1到VT3之间的换流过程
1)换流前,VT1、VT2稳定导通,电容C13(就是C3与C5串联后再与C1并联的等效电容)被充电,左正右负;如图a(1分)
2)触发VT3导通,在C1充电电压下VT1承受反压关断;如图b(1分)
3)二极管换流;如图c(1分)
4)换相结束。
如图d(1分)
电路的特点:
(1) 直流侧串大电感,相当于电流源(1分)
(2) 交流输出电流为矩形波,输出电压波形和相位因负载不同而不同(1分)
(3) 直流侧电感起缓冲无功能量的作用,不必给开关器件反并联二极管(1分)
(4)电流型逆变电路中,采用半控型器件的电路仍应用较多(1分)
(5)换流方式有负载换流、强迫换流(1分)
(6)基本工作方式是120°导电方式,即每个臂一周期内导电120°每时刻上下桥臂组各有一个臂导通,横向换流。
(1分)
四、作图题(本题共2小题,每小题10分)
1、如图所示电路,试画出α=450时
输出电压波形ud
和晶闸管V11的电流波形iv11。
2、三
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