【精品】电力电子习题第2章

第二章单相可控整流电路 习题与思考题解 2-1.什么是整流它是利用半导体二极管和晶闸管的哪些特性来实现的 解整流电路是一种AC/DC变换电路，即将交流电能变换为直流电能的电路，它是利 用半导体二极管的单向导电性和晶闸管是半控型器件的特性来实现的。 2-2.某一电热装置电阻性负载，要求直流平均电压为75V,电流为20A,采用单相 半波可控整流电路直接从220V交流电网供电。计算晶闸管的控制角a、导通角9、负载电 流有效值，并选择晶闸管。 解1整流输出平均电压 Ud 「72f/2 sin a.td./ sin a.td. 1 cos a 2 c 45 1 cos a a 0.45f/ 一 2 * a T O.MxMo T 152 控制角。260 导通角 4 s a 120 2.负载电流平均值 ud /d 20A R RUd/475 / 203.75 Q 负载电流有■效值/，即为晶闸管电流有效值hi，所以 11 Vl 、2 sin 仞 d {cot Jsin 2a 一 37.6A 4〃2〃 3.当不考虑安全裕量时 /v 1 fe/vE AR 1 5 7/VE AR 则晶闸管通态平均电流 /vear/vi/1.5737.4/1.5723.9A 晶闸管可能承受的最大正反向电压为 V2x220311V 所以，可选择额定通态平均电流为30A、额定电压为400V的晶闸管。 按裕量系数2,可选择额定通态平均电流为50A、额定电压为700V的晶闸管。 2-3.带有续流二极管的单相半波可控整流电路，大电感负载保证电流连续。试证明输出 整流电压平均值 受电压如的波形。 解 MU 2 1 C0S6Z 712 ,并画出控制角为a时的输出整流电压〃d、晶闸管承 UA fsin a.td./ Psin a.td. 2〃 -171 1 cos a c ，1 costz 0.45U。 一 2 控制角为a时的输出整流电压为、晶闸管承受电压如的波形参阅教材P31中的图2-3 b、c、d和h。 2-4.将单相半波可控整流电路中电阻负载和电感性负载的丁作原理作个比较，找出差 别，并画出电阻负载输出电压如、电流私和晶闸管电压Vi波形；写出久、4计算公式。 解电阻性负载电路 输出电流z,d与输出电压如相位相同，波形相似。晶闸管导通区间从a至n ,导通角。 n a。输波形从a至变压器二次电压正变负的过零点。 电感性负载电路 由于电感的储能作用，输出电流zd与输出电压“d相位不相同，电流，d滞后于电压d。而 且，电流z,d不能随电压处突变。晶闸管导通区间从a开始并超过n过零点，导通角 如波形从。开始至变压器二次电压正变负的过零点后，进入负半周。导通角。的大小， 与负载电感值Z有关，Z越大，储能越多，。亦越大，如波形进入变压器二次电压负半周的 部分亦越多，输出电压的平均值丛亦下降的越多。当负载为大电感负载时，丛近似等于零， 此时输出平均电流刀亦很小。 电阻负载输出电压“d、电流zd和晶闸管电压“vi波形参阅教材P27中的图2-1。 电阻负载右计算公式如下 1整流输出平均电压 1 Ua 2兀 41U2 sin a.td./ - V2f/2 sin a.tda.t 1 costz c ，1 cosa a 0A5U 一 2 2.负载电流平均值 ,Ud ；dT 2-5.单相半波大电感负载可控整流电路中，带续流二极管和不带续流二管在输出电压 d和电流，d、晶闸管电压VI和电流房1、续流二极管电压V2和电流，V2波形上有何区别。写 出带续流二极管时d、，d、ZVI、ZV2的平均值和有效值计算公式。 解不带续流二管时，当负载为大电感负载时，输出电压“d波形与横坐标所围的正负面 积相等，仇近似等于零，此时输出平均电流4亦很小。输出电压“d和电流，d、晶闸管电压 “VI和电流ZV1的波形参阅教材P30中的图2-2。其中，ZV1的波形与Zd的波形相同。 带续流二极管时，由于续流二极管的作用，晶闸管从a开始导通，至变压器二次电压正 变负的过零点时，由于电感应电动势的作用使续流二级管导通，晶闸管被迫关断，所以，晶 闸管导通区间从a至n,导通角。兀一a。由于负载为大电感负载，所以负载电流祐脉动 很小，近似为一平行横坐标的直线，晶闸管电流zvi、续流二极管电流如2近似为正向矩形 波，导通角分别为9n a和0ji a。 输出电压d和电流扁、晶闸管电压vi和电流，vi、续流二极管电压V2和电流，V2波形参阅教 材P31中的图2-3o 带续流二极管时d、祐、M、，v2的平均值和有效值计算公式如下 输出电压的平均值砚为 1 C0S6Z t/d0.4572 一 2 sintyf 输出电压的有效值值U为 1. c -a sin 2a 4〃2〃 输出电流的平均值/d为 输出电流的有效值值/为 IId lT 晶闸管的平均电流IviAR为 ；V1AR Idda.tId 6 晶闸管电流的有效值hi为 7vi 7i-a 2n ）续流二极管的平均电流/V2AR为 /V2AR IddD.t a ）续流二极管电流的有效值入2为 I「dco.t 7ia 2〃 2-6. 有■一单相桥式全控整流电路，负载为电阻性，要求。30时，M80V,入7A。计 算整流变压器的副边电流按照上述工作条件选择晶闸管。 解1如 / R，贝URUd//d80/701.14Q t/d0.9[/2Xlcosa/ 2 〃295V sin M dM R 11 . - n-a tl sin 2。 R \2tt 82.12 A n 年亍58心） /vear/vi / kfe 58 / 1.5737 A 考虑裕量系数2, 2 X 37 74 A 22U2 2xV2x95 268.7 V 选额定电流100A、额定电压300V的晶闸管。 a45 。 2-7.单相全控桥式整流电路接大电感负载，已知t/2100V, R10Q, （1）负载端不接续流二极管V4,计算输出整流电压、电流平均值及晶闸管电流有效 值。 （2）负载端接续流二极管V4,计算输出整流电压、电流平均值及晶闸管、续流二级管 电流有效值。画出“d、id、，V11、，V4及变压器次级电流，2的波形。 解（1）负载端不接续流二极管V4时 输出电压平均值为 Ud r Muz sin a.t