电力电子技术第二章整流电路答案Word文档下载推荐.docx
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Id
2(1cost)d(t)L
2U2=2
ud与id的波形如下图:
α=60°
时,
L储能,电感L储藏的能
量在u2负半周期180~300期间释放,因此在u2一个周期中60~300期间以下微分方程成立:
Ldditd2U2sint
其平均值为
此时ud与id的波形如下图:
2.图2-9为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22U2;
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,该变压器没有直流磁化的问题。
因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中,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22U2。
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相同时,对于电阻负载:
(0~α)期间无晶闸管导通,输出电压为0;
(α~π)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u2相等;
(π~π+α)期间,均无
晶闸管导通,输出电压为0;
(π+α~2π)期间,单相全波电路中VT2导通,单相全控桥电路中VT2、VT3导通,输出电压等于u2。
对于电感负载:
(α~π+α)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u2相等;
(π+α~2π+α)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u2。
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。
3.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2Ω,L值极大,当α=30°
时,要求:
①作出ud、id、和i2的波形;
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;
3考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。
①ud、id、和i2的波形如下图:
②输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次电流有效值I2分别为
Ud=0.9U2cosα=0.9×
100×
cos30°
=77.97(V)
Id=Ud/R=77.97/2=38.99(A)
I2=Id=38.99(A)
③晶闸管承受的最大反向电压为:
2U2=1002=141.4(V)考虑安全裕量,晶闸管的额定电压为:
UN=(2~3)×
141.4=283~424(V)具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
流过晶闸管的电流有效值为:
IVT=Id∕2=27.57(A)晶闸管的额定电流为:
IN=(1.5~2)×
27.57∕1.57=26~35(A)具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
4.单相桥式半控整流电路,电阻性负载,画出整流二极管在一周内承受的电压波形。
解:
注意到二极管的特点:
承受电压为正即导通。
因此,二极管承受的电压不会出现正的部分。
在电路中器件均不导通的阶段,交流电源电压由晶闸管平衡。
整流二极管在一周内承受的电压波形如下:
5.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2Ω,L值极大,反电势E=60V,当=30时,要求:
1作出ud、id和i2的波形;
2求整流输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次侧电流有效值I2;
③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。
①ud、id和i2的波形如下图:
Oi2
t
O
②整流输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次侧电流有效值I2分别为Ud=0.9U2cosα=0.9×
100×
cos30°
=77.97(A)
Id=(Ud-E)/R=(77.97-60)/2=9(A)
I2=Id=9(A)
3晶闸管承受的最大反向电压为:
2U2=1002=141.4(V)流过每个晶闸管的电流的有效值为:
IVT=Id∕2=6.36(A)故晶闸管的额定电压为:
UN=(2~3)×
141.4=283~424(V)晶闸管的额定电流为:
IN=(1.5~2)×
6.36∕1.57=6~8(A)晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
6.晶闸管串联的单相半控桥(桥中VT1、VT2为晶闸管),电路如图2-11所示,U2=100V,电阻电感负载,R=2Ω,L值很大,当=60时求流过器件电流的有效值,并作出ud、id、iVT、iD的波形。
ud、id、iVT、iD的波形如下图:
负载电压的平均值为:
uuu
ud
abc
Oud
u
a
ubuc
Ud12U2sintd(t)0.9U21cos(/3)=67.5(V)
32
8.三相半波整流电路,可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法,每段的电动势相同,其分段布置及其矢量如图2-60所示,此时线圈的绕组增加了一些,铜的用料约增加10%,问变压器铁心是否被直流磁化,为什么?
图2-60变压器二次绕组的图曲2-折60接法及其矢量图
变压器铁心不会被直流磁化。
原因如下:
变压器二次绕组在一个周期内:
当a1c2对应的晶闸管导通时,a1的电流向下流,c2的电流向上流;
当c1b2对应的晶闸管导通时,c1的电流向下流,b2的电流向上流;
当b1a2对应的晶闸管导通时,b1的电流向下流,a2的电流向上流;
就变压器的一次绕组而言,每一周期中有两段时间(各为120)由电流流过,流过的电流大小相等而方向相反,故一周期内流过的电流平均值为零,所以变压器铁心不会被直流磁化。
9.三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:
三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法,a、b两相之间换相的的自然换相点不
是同一点。
它们在相位上相差180°
。
10.有两组三相半波可控整流电路,一组是共阴极接法,一组是共阳极接法,如果它们的触发角都是,那末共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说,例如都是a相,在相位上差多少度?
相差180°
11.三相半波可控整流电路,U2=100V,带电阻电感负载,R=5Ω,L值极大,当=60时,要求:
①画出ud、id和iVT1的波形;
②计算Ud、Id、IdT和IVT。
①ud、id和iVT1的波形如下图:
②Ud、Id、IdT和IVT分别如下
Ud=1.17U2cos=1.17×
cos60°
=58.5(V)
Id=Ud∕R=58.5∕5=11.7(A)
IdVT=Id∕3=11.7∕3=3.9(A)
IVT=Id∕3=6.755(A)
12.在三相桥式全控整流电路中,电阻负载,如果有一个晶闸管不能导通,此时的整流电压ud波形如何?
如果有一个晶闸管被击穿而短路,其他晶闸管受什么影响?
假设VT1不能导通,整流电压ud波形如下:
假设VT1被击穿而短路,则当晶闸管VT3或VT5导通时,将发生电源相间短路,使得
VT3、VT5也可能分别被击穿。
13.三相桥式全控整流电路,U2=100V,带电阻电感负载,R=5Ω,L值极大,当=60时,要求:
1画出ud、id和iVT1的波形;
②计算Ud、Id、IdT和IVT。
①ud、id和iVT1的波形如下:
②Ud、Id、IdT
Ud=2.34U2cos=2.34×
=117(V)
Id=Ud∕R=117∕5=23.4(A)
IDVT=Id∕3=23.4∕3=7.8(A)
IVT=Id∕3=23.4∕3=13.51(A)
LB=0.5mH,
14.单相全控桥,反电动势阻感负载,R=1Ω,L=∞,E=40V,U2=100V,
当=60时求Ud、Id与的数值,并画出整流电压ud的波形。
考虑LB时,有:
Ud=0.9U2cosα-ΔUd
ΔUd=2XBId∕π
Id=(Ud-E)∕R
解方程组得:
Ud=(πR0.9U2cosα+2XBE)∕(πR+2XB)=44.55(V)
ΔUd=0.455(V)
Id=4.55(A)
又∵
cos-cos()=2IdXB∕U2
即得出
cos(60)=0.4798
换流重叠角
=61.33°
60°
=1.33°
最后,作出整流电压Ud的波形如下:
15.三相半波可控整流电路,反电动势阻感负载,U2=100V,R=1Ω,L=∞,LB=1mH,
求当=30时、E=50V时Ud、Id、的值并作出ud与iVT1和iVT2的波形。
Ud=1.17U2cosα-ΔUd
ΔUd=3XBId∕2π
Ud=(πR1.17U2cosα+3XBE)∕(2πR+3XB)=94.63(V)
ΔUd=6.7(V)
Id=44.63(A)
cos-cos()=2IdXB∕6U2
cos(30)=0.752
=41.28°
30°
=11.28°
ud、iVT1和iVT2的波形如下:
16.三相桥式不可控整流电路,阻感负载,R=5Ω,L=∞,U2=220V,XB=0.3Ω,求Ud、Id、IVD、I2和的值并作出ud、iVD和i2的波形。
三相桥式不可控整流电路相当于三相桥式可控整流电路α=0°
时的情况。
Ud=2.34U2cosα-ΔUd
ΔUd=3XBId∕π
Id=Ud∕R
Ud=2.34U2cosα∕(1+3XB/πR)=486.9(V)
Id=97.38(A)
c
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