电力拖动自动控制系统第四版课后答案
HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
习题解答（供参考）
习题二
2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？
解：10000.02(100.98) 2.04(1)
n n s
n rpm D s ?=
=??=-
系统允许的静态速降为2.04rpm 。
2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为
0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降 不
变，试问系统能够达到的调速范围有多大系统允许的静差率是多少
解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下）
2) 静差率 01515010%N s n n =?==
2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？
解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?=
2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2Vmin/r,求：
（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ?为多少？
（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？
（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ?又为多少?
解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R r ?=?=?=
(2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =?=+=
(3) (1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??=
2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压*
8.8u U V =、比例调节
器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压
d U ；（2）若把反馈线断开，d U 为何值开环时的输出电压是闭环是的多少倍（3）若把反
馈系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压*u U 应为多少？
解：（1）*
(1)2158.8(12150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=??+??=
(2) 8.8215264d U V =??=,开环输出电压是闭环的22倍
(3) *(1)12(12150.35)(215) 4.6u d p s p s U U K K K K V γ=+=?+???=
2.7 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min ，要求系统的静差率5%s ≤，那么系统允许的静态速降是多少如果开环系统的静态速降是100r/min ，则闭环系统的开环放大倍数应有多大
解： 1）()s n s n D N N -?=1/
2）()7.31106.3/1001/=-=-??=cl op n n K
2.8 某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8 r/min ，如果将开环放大倍数提高到30，它的速降为多少在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍
解： ()()12881511=?+=?+=?cl op n K n
如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为：
在同样静差率要求下，D 可以扩大937.1/21=??cl cl n n 倍
2.9 有一V-M 调速系统：电动机参数P N =2.2kW, U N =220V, I N =12.5A, n N =1500 r/min ，电枢电阻R a =1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置内阻R rec =1.0Ω,触发整流环节的放大倍数K s =35。要求系统满足调速范围D=20，静差率S<=10%。
（1）计算开环系统的静态速降Δn op 和调速要求所允许的闭环静态速降Δn cl 。
（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构图。
（3）调整该系统参数，使当U n *=15V 时，I d =I N ，n=n N ，则转速负反馈系数 α应该是多少？
（4）计算放大器所需的放大倍数。
解：（1）
所以，min
/33.8r n cl =?
（2）
（3）（4）()()()()[]
()()[]K C R I K KU K C R I U K K n e d n e d n s p +-+=+-=*
*1/1/1/α
可以求得，*35.955*0.134
14.34*35*0.0096
e p s K C K K α=
==
也可以用粗略算法：
n U U n n
α=≈*
，01.01500
15
*===n U n α
/p e s K KC K α
=，()35.9550.134/350.0113.76p K =??=
2.10 在题2.9的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流N dbl I I 2≤，临界截止电流N dcr I I 2.1≥，应该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻要求电流反馈采样电阻不超过主电路总电阻的1/3 ,如果做不到，需要增加电流反馈放大器，试画出系统的原理图和静态结构图，并计算电流反馈放大系数。这时电流反馈采样电阻和比较电压各为多少
解：（1） A I I N dbl 252=≤，A I I N dcr 152.1=≥
()
()Ω=?+=?+≈5.1/1525/*
s s com s com n dbl R R U R U U I ，
V U com 5.225.115=?=
（2）
()(/3) 1.0 1.50.8/3 1.1,(/3)
1.1,
s s R R R R ∑∑=++=Ω>=Ω不符合要求，取需加电流反馈放大器
由于需要的检测电阻值大，说明要求的电流信号值也大。要同时满足检测电阻小和电流信号大的要求，则必须采用放大器，对电流信号进行放大。为此，
取 1.1s R =Ω，则15 1.116.5com dcr s U I R V =?=?=
（3） 当dcr d I I >时，有
()[
]()()[
]
()[]
(
)
()()[
](
)()()
[]
K C I R K K K R K C U K U K K K C RI K C U I R K K K K C U K K n e d s i s p e com i n
s p e d e com d s i s p e n s p ++-++=
+-+--+=1/1/1/1/1/*
*
当n=0时，
2.11在题2.9的系统中，若主电路电感L=50mH ，系统运动部分的飞轮惯量
22GD =1.6Nm ，整流装置采用三相零式电路，试判断按题2-9要求设计的转速负反馈系统
能否稳定运行如要保证系统稳定运行，允许的最大开环放大系数是多少
解： mH L 50=，226.1Nm GD =， 3.3R ∑=Ω，0.134/e C V rpm =
()()22
2
/0.0820.0150.003330.00333/0.0151*0.003330.00150.00333/0.0000498330.52l m l s s s K T T T T T T ????<++=?++??????=+=??
（
） 可见与前面的K>35.955相矛盾，故系统不稳定。要使系统能够稳定运行，K 最大为30.52。
2.12 有一个晶闸-电动机调速系统，已知：电动机：kW P N 8.2=，V U N 220=，A I N 6.15=，
1500=N n r/min ，a R =1.5Ω，整流装置内阻rec R =1Ω, 电枢回路电抗器电阻L R =0.8Ω， 触
发整流环节的放大倍数35=s K 。
(1)系统开环工作时，试计算调速范围30=D 时的静差率s 值。
(2)当30=D ，%10=s 时，计算系统允许的稳态速降。
(3)如组成转速负反馈有静差调速系统，要求30=D ，%10=s ，在V U n 10*
=时N d I I =，
N n n =，计算转速负反馈系数α和放大器放大系数p K 。
解：
（1）
（2）
（3）
2.13旋转编码器光栅数1024，倍频系数4，高频时钟脉冲频率MHz 1f 0=，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计数器，M 法测速时间为0.01s ，求转速
min /r 1500n =和min /r 150n =时的测速分辨率和误差率最大值。
解：
（1）M 法：分辨率min /465.101
.04102460
60r ZT Q c =??==
最大误差率：→=
c
ZT M n 1
60
min /1500r n =时，102460
01
.0102441500601=???==
c nZT M
min /150r n =时，4.1026001.010*********=???==
c nZT M
min /1500r 时，%098.0%1001024
1%1001%1max =?=?=
M δ min /150r 时，%98.0%1004
.1021%1001%1max =?=?=
M δ 可见M 法适合高速。
（2）T 法：
分辨率：
min /1500r n =时，min /17115004102510160150041024606
2
02r Zn f Zn Q =??-????=-= min /150r n =时，min /55.1150
410241016015041024606
2
02r Zn f Zn Q =??-????=-= 最大误差率：2
60ZM f n =
，Zn f M 0260=，
当min /1500r n =时，77.91500
4102410606
2=???=
M 当min /150r n =时，7.97150
4102410606
2=???=
M min /1500r n =时，%4.11%1001
77.91
%10011%2max =?-=
?-=
M δ
min /150r n =时，%1%1001
7.971
%1001
1%2max =?-=
?-=
M δ
可见T 法适合低速
习题三
3.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*
nm U =15V ，
N n =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，
e C =0.127V ·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、
*i U 、i U 和c U 各为多少（
2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？
解：(1)
（2）堵转时，V I U dm i 15*==β，
3.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。已知参数：电动机：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5
Ω,设cm im nm
U U U ==*
* =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。试求：
（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。
（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。
解:1）**880.2/0.008/401000im nm dm N U V
U V V A V rpm I A n rpm
βα=
===== 2)
040*1.560d dl e N dl U E I R C n I R A V
∑∑=+=+=Ω=
这时：
*8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定值。
*8,8,i i U V U V == 06040 1.5C d S U U K V ===
3.3 在转速、电流双闭环调速系统中，调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。当ASR 输出达
到*im U =8V 时，主电路电流达到最大电流80A 。当负载电流由40A 增加到70A 时，试问：
（1）*i U 应如何变化（
2）c U 应如何变化？（3）c U 值由哪些条件决定？
解: 1)
*80.1/80im dm U V V A I A
β=== 因此当电流从40A ?70A 时， *i U 应从4V ?7V 变化。
2) C U 要有所增加。
3) C U 取决于电机速度和负载大小。因为 0d dl e N dl U E I R C n I R ∑
∑
=+=+
()0e d d c s s
C n I R U U K K +== 3.5 某反馈控制系统已校正成典型I 型系统。已知时间常数T=0.1s, 要求阶跃响应超调量σ≤10％。
（1） 系统的开环增益。
（2） 计算过渡过程时间s t 和上升时间r t ；
（3） 绘出开环对数幅频特性。如果要求上升时间r t <0.25s, 则K=?，σ％=?
解：取0.69,0.6,%9.5%KT ξσ===
(1) 系统开环增益：0.69/0.69/0.1 6.9(1/)K T s ===
(2)
上升时间 3.30.33r t T S ==
过度过程时间：
（3）
如要求0.25r t s <，查表3-1则应取 1,0.5KT ξ== , 2.4 2.4*0.10.24r t T s === 这时
1/10K T ==,超调量=16.3%。
3.6有一个系统，其控制对象的传递函数为1
01.010
1)(1+=+=
s s K s W obj τ，要求设计一个无静差系统，在阶跃输入下系统超调量σ％≤5％（按线性系统考虑）。试对系统进行动态校正，决定调节器结构，并选择其参数。
解：按典型I 型系统设计，选0.5,0.707,
3-1% 4.3%KT ξσ===查表，得。
选I 调节器，1
(),W s s
τ=
校正后系统的开环传递函数为110
(),
T 0.01(0.011)
W s s s τ
τ=
+这样，＝， K=10/，已选KT ＝0.5, 则K ＝0.5/T=50, 所以
10/10/500.2K S τ===，积分调节器：11()0.2W s s s
τ=
=。 3.7有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为)
102.0(10
)1()(1+=
+=
s s Ts s K s W obj ，要求校正为典型Ⅱ型系统，在阶跃输入下系统超调量σ％≤30％（按线性系统考虑）。试决定调节器结构，并选择其参数。
解：应选择PI 调节器，1
(1)(1)
(),()(1)
PI PI PI K s K s K W s W s s
s
s Ts ττττ++==+校正后系统的开环传递函数 ，对照典型Ⅱ型系统， 1/,h 83-4PI K K K hT ττσ==,选＝， 查表， %=27.2%，满足设计要求。 这样
8*0.020.16hT s τ===，
3.8在一个由三相零式晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机的额定数据为：60=N P kW , 220=N U V , 308=N I A , 1000=N n r/min , 电动势系数
e C =0.196 V ·min/r , 主回路总电阻R =0.18Ω,触发整流环节的放大倍数s K =35。电磁时
间常数l T =0.012s,机电时间常数m T =0.12s,电流反馈滤波时间常数i T 0=0.0025s,转速反馈
滤波时间常数n T 0=0.015s 。额定转速时的给定电压(U n *
)N =10V,调节器ASR ，ACR 饱和输出电压U im *=8V,U cm =6.5V 。
系统的静、动态指标为:稳态无静差,调速范围D=10,电流超调量i σ≤5% ,空载起动到额定转速时的转速超调量n σ≤10%。试求：
（1）确定电流反馈系数β(假设起动电流限制在1.1N I 以内)和转速反馈系数α。
（2）试设计电流调节器ACR,计算其参数R i, 、C i 、C Oi 。画出其电路图,调节器输入回路电阻R 0=40Ωk 。
（3）设计转速调节器ASR,计算其参数R n 、C n 、C On 。(R 0=40k Ω)
（4）计算电动机带40%额定负载起动到最低转速时的转速超调量σn 。
（5）计算空载起动到额定转速的时间。
解：（1）*
/8/(1.1*)8/3390.0236/im
dm N U I V I V A V A β==== （2）电流调节器设计
确定时间常数：)0.00333s a T s =
电流调节器结构确定：
因为5%i σ≤，可按典型I 型系统设计，选用PI 调节器，(1)
()i i ACR i K S W S S
ττ+=
,
电流调节器参数确定: 10.012,0.5,0.5/85.76i l I i I i T s K T K T s τ-∑∑=====选，
85.760.0120.18
0.224350.0173
I i i s K R K K τβ??=
==?。
校验等效条件：185.76ci I K s ω-==
可见满足近似等效条件，电流调节器的实现：选040R K =,则：
00.224408.96i i R K R K K ==?=, 取9K.
由此
33
000/0.012/(910) 1.334/40.0025/40100.25i i i i i C R F C T R F
τμμ==?===??=
（3）速度调节器设计
确定时间常数：
a) 电流环等效时间常数1/I K :因为0.5I i K T ∑=
则 1/220.005830.01166I i K T s ∑==?=
速度调节器结构确定：
按照无静差的要求，应选用PI 调节器，
(1)
()n n ASR n K s W s s
ττ+=
, 速度调节器参数确定：
2
222216
168.822250.02666
(1)60.02360.1960.12
6.94
2250.010.180.02666
N n e m n n h K s h T h C T K h RT βα-∑∑+===??+???=
==????校验等效条件：
11/168.820.133322.5cn N N n K K s ωωτ-===?=
可见满足近似等效条件。
转速超调量的校验 (空载Z=0）
转速超调量的校验结果表明，上述设计不符合要求。因此需重新设计。
查表，应取小一些的h ，选h=3进行设计。
按h=3，速度调节器参数确定如下：0.07998n n hT s τ∑==
2222
(1)/24/(290.02666)312.656(1)/240.02360.1960.12/(230.010.180.02666)7.6
N n n e m n K h h T s
K h C T h RT βα-∑∑=+=??==+=???????=校验等
效条件：11/312.6560.0799825cn N N n K K s ωωτ-===?=
可见满足近似等效条件。
转速超调量的校验：
转速超调量的校验结果表明，上述设计符合要求。
速度调节器的实现：选040R K =,则07.640304n n R K R K =?=?=,取310K 。
4) 40%额定负载起动到最低转速时:
5) 空载起动到额定转速的时间是：(书上无此公式）
仅考虑起动过程的第二阶段。
222()(),
()375375375m dm dL dm dL e L dm dL
e m e
m e
GD dn
dn C I I R I I R T T I I GD GD R dt
dt C T C C C --=-===-根据电机运动方程：所以：
*0.196*0.12*1000
0.385()(1.1*3080)*0.18
e m dm dL C T n t s
I I R ===-- 3.10 有一转速、电流双闭环调速系统,主电路采用三相桥式整流电路。已知电动机参数为：P N =500kW ，U N =750V ，I N =760A ，n N =375 r/min ，电动势系数C e =1.82V ·min/r, 电枢回路总电阻R=0.14Ω,允许电流过载倍数λ=1.5,触发整流环节的放大倍数K s =75,电磁时间常数l T =0.031s,机电时间常数m T =0.112s,电流反馈滤波时间常数i T 0=0.002s,转速反馈滤波时间常数n T 0=0.02s 。设调节器输入输出电压U nm *=U im *= U nm =10V,调节器输入电阻R 0=40k Ω。
设计指标:稳态无静差，电流超调量i σ≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量n σ≤10%。电流调节器已按典型I 型系统设计,并取参数KT=0.5。
（1）选择转速调节器结构,并计算其参数。
（2）计算电流环的截止频率ci ω和转速环的截止频率cn ω，并考虑它们是否合理
解：（1）
*
*100.00877/1.5*760
10
0.0267min/375
im dm nm
N U V A
I U V r n βα====
==
电流调节器已按典型I 型系统设计如下：
确定时间常数：)0.00176)0.002)0.00367S oi i a T s
b T s
c T s
∑===
电流调节器结构确定：因为σ%≤5%，可按典型I 型系统设计，选用PI 调节器， W ACR (s)=K i (τi s+1)/τi s ， T l /T ∑i =0.031/0.00367=8.25<10
电流调节器参数确定：τi =T l =0.031s ， K I T ∑i = 0.5， K I = 0.5/T ∑i =136.24 s -1
校验等效条件：ωci =K I =136.24 s -1
可见满足近似等效条件。
电流调节器的实现：选R 0=40K ，则
00.8994035.96i i R K R =?=?= 取36K
速度调节器设计
确定时间常数：
a) 电流环等效时间常数1/K I ：因为K I T ∑i = 0.5 则1/K I =2T ∑i =2*0.00367=0.00734s
b) b)T on =0.02s
c) c)T ∑n =1/K I +T on =0.00734+0.02=0.02734s
速度调节器结构确定：
按照无静差的要求，应选用PI 调节器，
W ASR (s)=K n (τn s+1)/τn s
速度调节器参数确定：
τn =hT ∑n ，选h=5，则τn =hT ∑n =0.1367s,
K N =(h+1)/（2h 2T 2∑n ）=6/2*25*0.027342=160.54 s -2
K n =(h+1)βC e T m /（2h αRT ∑n ）= 6*0.00877*1.82*0.112/2*5*0.0267*0.14*0.02734=10.5
校验等效条件：ωcn =K N /ω1=K N τn =160.54*0.1367 =21.946 s -2
a) 1/3(K I /T ∑i )1/2=1/3(136.24/0.00367)1/2=64.22s -1>ωcn
b) 1/3(K I /T on )1/2=1/3(136.24/0.02)1/2=27.51s -1>ωcn
可见满足近似等效条件。
速度调节器的实现：选R 0=40K ，则 R n =K n *R 0=10.5*40=420K
由此 C n =τn /R n =0.1367/420*103=0.325μF 取0.33μF C 0n =4T 0n /R 0=4*0.02/40*103=2μF
2) 电流环的截止频率是：ωci =K I =136.24 s -1
速度环的截止频率是： ωcn =21.946 s -2
从电流环和速度环的截止频率可以看出，电流环比速度环要快，在保证每个环都稳定
的情况下，再求系统的快速性，充分体现了多环控制系统的设计特点。
3.11 在一个转速、电流双闭环V-M系统中，转速调节器ASR，电流调节器ACR均采用PI 调节器。
（1）在此系统中,当转速给定信号最大值U
nm *=15V时,n=n
N
=1500 r/min;电流给定信号最大
值U
im *=10V时,允许最大电流I
dm
=30A,电枢回路总电阻R=2Ω,晶闸管装置的放大倍数
K
s =30 ,电动机额定电流I
N
=20A ,电动势系数C
e
=0.128V·min/r。现系统在
U
n *=5V ,I
dl
=20A时稳定运行。求此时的稳态转速n=
ACR的输出电压U
c
=?
（2）当系统在上述情况下运行时,电动机突然失磁( =0) , 系统将会发生什么现象试分
析并说明之。若系统能够稳定下来,则稳定后n=
U
n
=
U
i
*=
U
i
=
I
d
=
U
c
=
（3）该系统转速环按典型Ⅱ型系统设计, 且按M
rmin
准则选择参数,取中频宽h=5, 已知转
速环小时间常数T
∑n
=0.05s ,求转速环在跟随给定作用下的开环传递函数,并计算出放大系数及各时间常数。
（4）该系统由空载(dL I =0)突加额定负载时,电流d I 和转速n 的动态过程波形是怎样的已知机电时间常数m T =0.05s,计算其最大动态速降max n 和恢复时间v t 。
1) α= U*nm /n N =15/1500=0.01 Vmin/r
β= U*im /I dm = 10/30=0.33 V/A
U*n =5 V ，n=U*n /α=5/0.01=500 r/min
U c =U d0/K s =(E+I d R ∑)/K s =(C e n+I dLl R ∑)/Ks=(0.128*500+20*2)/30=3.467 V
2) 在上述稳定运行情况下，电动机突然失磁（Φ=0）则电动机无电动转矩，转速迅速下降到零，转速调节器很快达到饱和，要求整流装置输出最大电流I dm 。因此，系统稳定后，
n=0，U n =0
U*i =U*im =10， U i =U*i =10
I d =I dm =30A
U c =U d0/K s =(E+I d R ∑)/K s =(0+30*2)/30=2 V
3) 在跟随给定作用下，转速环处于线性状态，此时系统的开环传递函数是：
τn =hT ∑n =5*0.05=0.25s
T ∑n =0.05s
电力电子技术 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？ 答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。要使晶闸由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2-4 图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。 解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t
电力电子技术答案 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显着提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2.使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极 电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0 2-3 .维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶 闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2-4图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m,试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值丨1、I 2、I 3。 2-5上题中如果不考虑安全裕量，问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少这时，相应的电流最大值I m1、I m2 I m3各为多少 解：额定电流算结果知I T(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计 解：a）I d1= 24 Im sin( t) 罟"Em I—(Im sin t)2d(wt) 11= 2 410.4767Im 2 b) J—(Imsin t)2d(wt) d2= I 2= Im <2 Im sin td (wt) ( 1) 4 2 Im 3 1 4 2 0.67411m 0.5434 Im c) 丄2Im d( d3= 2 0 t) 1 Im 4 3= 1 2Im2d( t) 2 0 i Im
Q 1 CP Q 1 Q 0 &&D 1D 0第一组： 计算题 一、（本题20分） 试写出图示逻辑电路的逻辑表达式，并化为最简与或式。 解：C B A B A F ++=C B A B A F ++= 二、（本题25分） 时序逻辑电路如图所示，已知初始状态Q 1Q 0＝00。 （1）试写出各触发器的驱动方程； （2）列出状态转换顺序表； （3）说明电路的功能； 解：（1）100Q Q D =，101Q Q D =； （2）00→10→01 （3）三进制移位计数器 三、（本题30分）
由集成定时器555组成的电路如图所示，已知：R 1＝R 2＝10 k Ω，C ＝5μF 。 （1）说明电路的功能； （2）计算电路的周期和频率。 解：（1）多谐振荡器电路 （2）T 1＝7s ， T 2＝3.5s 四、（本题25分） 用二进制计算器74LS161和8选1数据选择器连接的电路如图所示， （1）试列出74LS161的状态表； （2）指出是几进制计数器； （3）写出输出Z 的序列。 "1" 解： （1）状态表如图所示 （2）十进制计数器 （3）输出Z 的序列是0010001100 C R R CC u o
第二组： 计算题 一、（本题20分） 逻辑电路如图所示，试答： 1、写出逻辑式并转换为最简与或表达式，2、画出用“与”门及“或”门实现的逻辑图。 B 二、（本题25分） 试用与非门设计一个三人表决组合逻辑电路(输入为A、B、C，输出为F)，要求在A有一票决定权的前提下遵照少数服从多数原则，即满足：1、A=1时，F一定等于1，2、A、B、C中有两2个以上等于1，则输出F=1。 试：（1）写出表决电路的真值表； （2）写出表决电路的逻辑表达式并化简； （3）画出用与非门设计的逻辑电路图。 解： （1）真值表
第一章：闭环控制的直流调速系统00000 1-1 为什么PWM-电动机系统比晶闸管-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM系统与V-M系统相比，在很多方面有较大的优越性： （1）主电路线路简单，需用的功率器件少； （2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小； （3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右； （4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强； （5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也大， 因而装置效率较高； （6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高； 1-2 试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的。答：如图P13，1-17，制动状态时，先减小控制电压，使U g1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d降低。但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成E＞U d，很快使电流i d反向，VD2截止，在t on≤t＜T时，U g2变正，于是VT2导通，反向电流沿回路3流通，产生能耗制动作用。在T≤t＜T+t on(即下一周期的0≤t＜T on)时，VT2关断，-i d沿回路4经VD1续流，向电源回馈制动，与此同时，VD1两端压降钳住VT1使它不能导通。在制动状态中，VT2和VD1轮流导通，而VT1始终是关断的。 有一种特殊状态，即轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT1关断后i d经VD2续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD2两端电压也降为零，VT2便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。 1-3 调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关系?为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”?答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母
； 数字电子技术基础试题 一、填空题 : （每空1分，共10分） 1． 10 = ( ) 2 = ( ) 16 。 2 . 逻辑函数L = + A+ B+ C +D = 。 3 . 三态门输出的三种状态分别为：、和。 4 . 主从型JK触发器的特性方程= 。 5 . 用4个触发器可以存储位二进制数。 6 . 存储容量为4K×8位的RAM存储器，其地址线为条、数据线为条。【 二、选择题： (选择一个正确的答案填入括号内，每题3分，共30分 ) 1.设图1中所有触发器的初始状态皆为0，找出图中触发器在时钟信号作用下,输出电压波形恒为0的是：（）图。 图 1
2.下列几种TTL电路中，输出端可实现线与功能的电路是（）。 A、或非门 B、与非门 （ C、异或门 D、OC门 3.对CMOS与非门电路，其多余输入端正确的处理方法是（）。 A、通过大电阻接地（>Ω） B、悬空 C、通过小电阻接地（<1KΩ） D、通过电阻接V CC 4.图2所示电路为由555定时器构成的（）。 A、施密特触发器 B、多谐振荡器 C、单稳态触发器 D、T触发器 " 5.请判断以下哪个电路不是时序逻辑电路（）。图2 A、计数器 B、寄存器 C、译码器 D、触发器 6．下列几种A/D转换器中，转换速度最快的是（）。图2 A、并行A/D转换器 B、计数型A/D转换器 C、逐次渐进型A/D转换器 D、双积分A/D转换器 7．某电路的输入波形 u I 和输出波形 u O 如图 3所示，则该电路为（）。
图3 . A、施密特触发器 B、反相器 C、单稳态触发器 D、JK触发器 8．要将方波脉冲的周期扩展10倍，可采用（）。 A、10级施密特触发器 B、10位二进制计数器 C、十进制计数器 D、10位D/A转换器 9、已知逻辑函数与其相等的函数为（）。 A、B、C、D、 10、一个数据选择器的地址输入端有3个时，最多可以有（）个数据信号输出。 \ A、4 B、6 C、8 D、16 三、逻辑函数化简（每题5分，共10分） 1、用代数法化简为最简与或式 Y= A + 2、用卡诺图法化简为最简或与式
习题解答（供参考） 习题二 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：10000.02(100.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?= =??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？ 解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=Ω。相控整流器内阻Rrec=Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?=
378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= (1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 某龙门刨床工作台采用 V-M 调速系统。已知直流电动机 60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=Ω,Ce=?min/r,求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ?为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？ （3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R r ?=?=?= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??= 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压* 8.8u U V =、比例调节器放 大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=。求：（1）输出电压d U ；（2）若把反馈线断开，d U 为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若把反馈系数 减至γ=，当保持同样的输出电压时，给定电压*u U 应为多少？ 解：（1）* (1)2158.8(12150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=??+??= (2) 8.8215264d U V =??=,开环输出电压是闭环的22倍 (3) * (1)12(12150.35)15) 4.6u d p s p s U U K K K K V γ=+=?+???= 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min ，要求系统的静差率5%s ≤，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min ，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？ 解： 1）()s n s n D N N -?=1/
3章交流-直流变换电路课后复习题 第1部分：填空题 1.电阻负载的特点是电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0?≤a≤ 180?。 2.阻感负载的特点是电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0? ≤a≤ 180? 2 ，续流二极管承受的最大反向电压 2 （设U2为相电压有效值）。 3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为0?≤a≤ 180?，单 2和 2 ；带阻感负载时， α角移相范围为0?≤a≤ 90?，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 2 2U 2 ；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出 侧串联一个平波电抗器(大电感)。 4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ = 180?-2δ ; 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ = 0?。 5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与单相全波可控整流电路的波形基 本相同，只是后者适用于较低输出电压的场合。 6. 2 ，随负载 加重U d 逐渐趋近于0.9 U2，通常设计时，应取RC≥ 1.5~2.5T，此时输出电压为U d ≈ 1.2 U2(U2为相电压有效值)。 7.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm 2 ，晶闸管控制角α的最大移相范围是0?≤a≤90?，使负载电流连续的条件为a≤30?(U2为相电压有效值)。 8.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差120?，当它 带阻感负载时，α的移相范围为0?≤a≤90?。 9.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是 电压最高的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是电压最低的相电压；这种电路 α 角的移相范围是0?≤a≤120?，u d波形连续的条件是a≤60?。 10*.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流i d断续和连续的临界条件是C Rω 3 =，电路中的二极管承受的最大反向电压为 2 U2。 11.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当 α 从0°～90°变化时， 整流输出的电压u d 的谐波幅值随 α 的增大而增大，当 α 从90°～180°变化时，整流输出的电压u d的谐波幅值随 α 的增大而减小。 12.三相桥式全控整流电路带阻感负载时，设交流侧电抗为零，直流电感L为足够大。当 α ＝30°时，三相电流有效值与直流电流的关系为I I d，交流侧电流中所含次谐波次数为 6k±1,k=1,2,3…，其整流输出电压中所含的谐波次数为 6k, k=1,2,3…。 13.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使输出电压平均值减小。
第2章电力电子器件 与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才能使它具有耐受 高电压和大电流的能力 解：1. 电力二极管是垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，提高通流 能力 2.电力二极管在P区和N区多了一层低掺杂区，可以承受很高的电压而不致被击穿； 3.具有电导调制效应。 使晶闸管导通的条件是什么 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。 或者U AK >0且U GK>0 维持晶闸管导通的条件是什么怎样才能使晶闸管由导通变为关断 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维 持电流。 图2－27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im, 试计算各波形的电流平均值I d1,I d2,I d3与电流有效值I1，I2，I3 解:a) Id1= Im I1== b) Id2== Im I2= Im c) Id3== Im I3== Im .上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流Id1、Id2、Id3各为 多少这时,相应的电流最大值Im1,Im2,Im3各为多少 解:额定电流I T(AV)=100A的晶闸管,允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) Im1=I/=, ≈≈89.48A b) Im2=I/ = Id2= = c) Im3=2I=314 Id3= = 和普通晶闸管同为PNPN结构,为什么GTO能够自关断,而普通晶闸管不能 答: GTO之所以能够自行关断,而普通晶闸管不能,是因为GTO与普通晶闸管在设计和 工艺方面有以下几点不同：
第二章 2-1：答：在制动阶段，VT1始终不导通。VT2导通期间，并能耗制动；VT2不导通期间， VD1续流，并回馈制动。 2-2：由 10100 1000== D ； rpm s D s n n n N N cl 04.298 .01002.01000) 1(=??≤ -= ?=?； 2-3：已知 rpm n n n N 1500max max 0=?+= rpm n n n N 150min min 0=?+= max n n N =，rpm n N 15=? 所以1115 150151500min max =--= = n n D 1.015 11148515 11=?+?= ?+?= D n n D n s N N N 2-4： r v n R I U C N a N N e min/1478.0/)(?=-= rpm C R R I n e s a N op 1.1151478.0/045.0378/)(=?=+=? 1.38.0*1.115 2.0*1430) 1(==-?=s n s n D N N 32 .57 .0*1.1153.0*1430) 1(== -?= s n s n D N N 2-5： rpm C R I n e N op 5.2742.0/18.0305/=?==? /()27.45%N op N op s n n n =?+?= rpm s D s n n n N N cl 63.295 .02005.01000) 1(=??≤ -= ?=? 2-6： v K K U K K U s p u s p dcl 121 =+= γ 264==u s p dop U K K U 22/=dcl dop U U v U K K K K U dcl s p s p u 6.41=+= γ 2-7： 10=D
电力电子课后答案 第二章 2.2 使晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答： 使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者U AK >0且U GK >0； 维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 2.3图2-1中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，各波形的电流最大值均为m I ， 试计算各波形的电流平均值1d I 、2d I 、3d I 与电流有效值1I 、2I 、3I ，和它们的波形系数1f K ，2f K ，3f K 。 题图2.1 晶闸管导电波形 解： a) 1d I = 4 1 2sin()(1)0.27222 m m m I I t I π π ωπ π= +≈? 1I 24 131(sin )()0.4822 42m m m I I t d wt I ππ ?π π = +≈? 111/0.48/0.27 1.78f d m m K I I I I === b) 2d I =412 sin ()(1)0.5422 m m m I I td wt I ππ?=+=∏? 2I 24 21 31(sin )()0.67242m m m I I t d wt I π π ?π π = +≈? 222/0.67/0.54 1.24f d m m K I I I I === c) 3d I = 20 1 1()24 m m I d t I π ωπ = ? 3I 220 1 1()22 m m I d t I π ωπ = ? 333/0.5/0.252f d m m K I I I I === 2.4. 如果上题中晶闸管的通态平均电流为100A ，考虑晶闸管的安全裕量为1.5，问其允许通
数字电子技术试卷(1) 一．填空（16） 1．十进制数123的二进制数是 1111011 ；十六进制数是 7B 。 2．1是8421BCD 码，其十进制为 861 。 3．逻辑代数的三种基本运算是 与 ， 或 和 非 。 4．三态门的工作状态是 0 ， 1 ， 高阻 。 5．描述触发器逻辑功能的方法有 真值表，逻辑图，逻辑表达式，卡诺图，波形图 。 6．施密特触发器的主要应用是 波形的整形 。 7．设4位D/A 转换器的满度输出电压位30伏，则输入数字量为1010时的输出模拟电压为 。 8．实现A/D 转换的主要方法有 ， ， 。 三．化简逻辑函数（14） 1．用公式法化简- -+++=A D DCE BD B A Y ，化为最简与或表达式。 解；D B A Y +=- 2．用卡诺图化简∑∑=m d D C B A Y ），，，，（）＋，，，，（84210107653),,,(，化为最简与或表达式。 四．电路如图1所示，要求写出输出函数表达式，并说出其逻辑功能。（15） 解；C B A Y ⊕⊕=， C B A AB C )(1++=，全加器，Y 为和，1C 为进位。 五．触发器电路如图2（a ）,（b ）所示，⑴写出触发器的次态方程； ⑵对应给定波形画 出Q 端波形（设初态Q ＝0）(15) 解；（1）AQ Q Q n +=- +1，（2）、A Q n =+1 六．试用触发器和门电路设计一个同步的五进制计数器。（15） 七．用集成电路定时器555所构成的自激多谐振荡器电路如图3所示，试画出V O ，V C 的工作 波形，并求出振荡频率。（15）
电力拖动自动控制系统运动控制系统第版习题 答案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
习题解答（供参考） 习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：10000.020.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?= =??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降 不 变，试问系统能够达到的调速范围有多大系统允许的静差率是多少 解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?=
2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机 60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2Vmin/r, 求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ?为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？ （3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ?=?=?= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) (1)]10000.050.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??= 2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压* 8.8u U V =、比例调节 器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压 d U ；（2）若把反馈线断开，d U 为何值开环时的输出电压是闭环是的多少倍（3）若把反 馈系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压*u U 应为多少？ 解：（1）*(1)2158.8(12150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=??+??=
《电力电子技术》习题及解答 思考题与习题 什么是整流它与逆变有何区别 答：整流就是把交流电能转换成直流电能，而将直流转换为交流电能称为逆变，它是对应于整流的逆向过程。 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u d和晶闸管两端电压u T的波形。 答：（1）负载两端电压为0，晶闸管上电压波形与U2相同； （2）负载两端电压为U2，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U2。
某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电，在流过负载电流平均值相同的情况下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些 答：带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些。由于具有电感，当其电流增大时，在电感上会产生感应电动势，抑制电流增加。电阻性负载时整流输出电流的峰值大些，在流过负载电流平均值相同的情况下，为防此时管子烧坏，应选择额定电流大一些的管子。 某电阻性负载的单相半控桥式整流电路，若其中一只晶闸管的阳、阴极之间被烧断，试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。 解：设α=0，T 2被烧坏，如下图： 相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的U d 与I d 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R d 上的U d 与I d 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d d d I U P =不等于负载有功功率UI P =。因为负载上的电压、电流是非正弦波，除了直流U d 与I d 外还有谐波分量Λ ,,21U U 和Λ,,21I I ，负载上有功功率为Λ+++=22212P P P P d >d d d I U P =。
王兆安《电力电子技术》（第4版）课后习题解 第1章 电力电子器件 1.1 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极注入正向触发电流。 1.2 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流（即维持电流），即H A I I >。 要使晶闸管由导通变为关断，可通过外加反向阳极电压或减小负载电流的办法，使流过晶闸管的电流降到维持电流值以下，即H A I I <。 1.3 图1-43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为m I 。 试计算各波形的电流平均值1d I ，2d I ，3d I 与电流有效值1I ，2I ，3I 。 解：a ） m m m d I I t d t I I 2717.0)12 2( 2)()(sin 214 1≈+= = ?π ωωπ ππ m m m I I t d t I I 4767.021432)()sin (214 21≈+= =? π ω?πππ b ） m m m d I I t d t I I 5434.0)12 2 ( )()(sin 1 4 2≈+= = ? π ωωπ ππ m m m I I t d t I I 6471.0214322)()sin (1 4 22≈+= = ? π ω?π ππ c ） ? = =20 3 4 1)(21π ωπ m m d I t d I I m m I t d I I 2 1)(21 20 2 3= = ? ωπ π 1.4 上题中如果不考虑安全裕量，问100A 的晶阐管能送出的平均电流1d I 、2d I 、3d I 各为多少？这时，相应的电流最大值1m I 、2m I 、3m I 各为多少？ 解：额定电流A I AV T 100)(=的晶闸管，允许的电流有效值A I 157=，由上题计算结果知： a ） A I I m 35.3294767.01≈≈ A I I m d 48.892717.011≈≈ b ） A I I m 90.2326741 .02≈≈ A I I m d 56.1265434.022≈≈ c ） A I I m 31423== A I I m d 5.784 1 33== 1.5 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构，为什么GTO 能够自关断，而普通晶闸管不能？ 答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由211P N P 和221N P N 构成两个晶体管1V 、2V ，分别具有共基极电 流增益1α和2α，由普通晶阐管的分析可得，121=+αα是器件临界导通的条件。121＞ αα+两个等效晶体管过饱和而导通；121＜ αα+不能维持饱和导通而关断。 GTO 之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点 图1-43 晶闸管导电波形
第一章数字逻辑基础 第一节重点与难点 一、重点： 1.数制 2.编码 (1) 二—十进制码（BCD码） 在这种编码中，用四位二进制数表示十进制数中的0~9十个数码。常用的编码有8421BCD码、5421BCD码和余3码。 8421BCD码是由四位二进制数0000到1111十六种组合中前十种组合，即0000~1001来代表十进制数0~9十个数码，每位二进制码具有固定的权值8、4、2、1，称有权码。 余3码是由8421BCD码加3（0011）得来，是一种无权码。 (2)格雷码 格雷码是一种常见的无权码。这种码的特点是相邻的两个码组之间仅有一位不同，因而其可靠性较高，广泛应用于计数和数字系统的输入、输出等场合。 3.逻辑代数基础 (1)逻辑代数的基本公式与基本规则 逻辑代数的基本公式反映了二值逻辑的基本思想，是逻辑运算的重要工具，也是学习数字电路的必备基础。 逻辑代数有三个基本规则，利用代入规则、反演规则和对偶规则使逻辑函数的公式数目倍增。 (2)逻辑问题的描述 逻辑问题的描述可用真值表、函数式、逻辑图、卡诺图和时序图，它们各具特点又相互关联，可按需选用。 (3)图形法化简逻辑函数 图形法比较适合于具有三、四变量的逻辑函数的简化。 二、难点： 1.给定逻辑函数，将逻辑函数化为最简 用代数法化简逻辑函数，要求熟练掌握逻辑代数的基本公式和规则，熟练运用四个基本方法—并项法、消项法、消元法及配项法对逻辑函数进行化简。 用图形法化简逻辑函数时，一定要注意卡诺图的循环邻接的特点，画包围圈时应把每个包围圈尽可能画大。 2.卡诺图的灵活应用 卡诺图除用于简化函数外，还可以用来检验化简结果是否最简、判断函数间的关系、求函数的反函数和逻辑运算等。 3.电路的设计 在工程实际中，往往给出逻辑命题，如何正确分析命题，设计出逻辑电路呢？通常的步骤如下：
1-1为什么PWM-电动机系统比晶闸管----电动机系统能够获得更好的动态性能？ 答：PWM 开关频率高，响应速度快，电流容易连续，系统频带宽，动态 响应快，动态抗扰能力强。 1-2试分析有制动通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？ 答：制动时，由于1g U 的脉冲变窄而导致d i 反向时，U g2 变正，于是VT 2导通， VT 2导通，VT 1关断。 1-3调速范围和静差率的定义是什么？调速范围，静态速降和最小静差之间有什么 关系？为什么脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了？ 答：生产机械要求电动机提供的最高转速 max n 和最低转速min n 之比叫做调速范围， 用字母D 表示，即：min max n n D = 负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落N n ? 与理想空载转速min 0n 之比，称为系统的静差率S,即：min 0n n s N ?= 调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为： ) 1(s n s n D N N -?= 由于在一定的N n 下，D 越大，min n 越小N n ? 又一定，则S 变大。所以，如果不考虑D ，则S 的调节也就会容易， 1-4．某一调速系统，测得的最高转速特性为min /1500max 0r n =，最低转速特性为 min /150min 0r n =，带额定负载的速度降落min /15r n N =?，且不同转速下额定速降N n ?不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多大？ 解 1115 150151500min 0max 0min max =--= ?-?-= = N N n n n n n n D %10150 15min 0== ?=n n s
《电力电子技术》第1章课 后习题答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
1.1 晶闸管导通的条件是什么由导通变为关断的条件是什么 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：u AK>0且u GK>0。 要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 1.2晶闸管非正常导通方式有几种 1.3 （常见晶闸管导通方式有5种，见课本14页，正常导通方式有：门级加触 发电压和光触发） 答：非正常导通方式有： (1) Ig=0，阳极加较大电压。此时漏电流急剧增大形成雪崩效应，又通过正反馈放大漏电流，最终使晶闸管导通； (2) 阳极电压上率du/dt过高；产生位移电流，最终使晶闸管导通 (3) 结温过高；漏电流增大引起晶闸管导通。 1.3 试说明晶闸管有那些派生器件。 答：晶闸管派生器件有：（1）快速晶闸管，（2）双向晶闸管，（3）逆导晶闸管，（4）光控晶闸管 1.4 GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？ 答:GTO和普通晶闸管同为 PNPN 结构,由 P1N1P2 和 N1P2N2 构成两个晶体管 V1、V2 分别具有共基极电流增益α1 和α２，由普通晶闸管的分析可得，α1 + α 2 = 1 是器件临界导通的条件。α1 + α 2＞1 两个等效晶体管过饱和而导通；α1 + α 2＜1 不能维持饱和导通而关断。 GTO 之所以能够自行关断,而普 通晶闸管不能,是因为 GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：
《数字电子技术》习题 一. 单项选择题： 1．十进制数128的8421BCD码是（）。 A.10000000 B. 000100101000 C.100000000 D.100101000 2.已知函数F的卡诺图如图1-1, 试求其最简与或表达式 3. 已知函数的反演式为 ，其原函数为（）。 A． B． C． D． 4．对于TTL数字集成电路来说，下列说法那个是错误的：（A）电源电压极性不得接反，其额定值为5V； （B）不使用的输入端接1； （C）输入端可串接电阻，但电阻值不应太大； （D）OC门输出端可以并接。 5．欲将正弦信号转换成与之频率相同的脉冲信号，应用 A.T，触发器 B.施密特触发器 C.A/D转换器 D.移位寄存器 6．下列A/D转换器中转换速度最快的是（）。 A.并联比较型 B.双积分型 C.计数型 D.逐次渐近型 7. 一个含有32768个存储单元的ROM，有8个数据输出端，其地址输入端有（）个。 A. 10 B. 11 C. 12 D. 8
8.如图1-2，在TTL门组成的电路中，与非门的输入电流为I iL≤–1mA?I iH≤20μA。G1输出低电平时输出电流的最大值为 I OL(max)=10mA，输出高电平时最大输出电流为 I OH(max)=–0.4mA 。门G1的扇出系数是（）。 A. 1 B. 4 C. 5 D. 10 9.十数制数2006.375转换为二进制数是： A. 11111010110.011 B. 1101011111.11 C. 11111010110.11 D. 1101011111.011 10. TTL或非门多余输入端的处理是: A. 悬空 B. 接高电平 C. 接低电平 D.接”1” 二.填空题(每小题2分，共20分) 1.CMOS传输门的静态功耗非常小，当输入信号的频率增加时，其功耗将______________。 2. 写出四种逻辑函数的表示方法： __________________________________________________________ _____; 3.逻辑电路中,高电平用1表示,低电平用0表示,则称为___逻辑; 4. 把JK触发器改成T触发器的方法是_____________。 5. 组合逻辑电路是指电路的输出仅由当前的_____________决定。 6. 5个地址输入端译码器，其译码输出信号最多应有 _____________个。 7. 输入信号的同时跳变引起输出端产生尖峰脉冲的现象叫做 _____________。 8．一片ROM有10根地址线，8根数据输出线，ROM共有________个存储单元。 9．N个触发器组成的计数器最多可以组成_____________进制的计数器。 8. 基本RS触发器的约束条件是_____________。 三．电路分析题（36分）
《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》习题 2-2 调速系统的调速范围是 1000~100r/min ，要求静差率 s=2%，那么系统允许的稳态速降是 多少？ 解：系统允许的稳态速降 sn 0 02 × 100 ? n N = = = 2 04( r min ) ( 1 ? s ) ( 1 ? 0 02) 2-5 某龙门刨床工作台采用晶闸管整流器-电动机调速系统。已知直流电动机 = 60 k W ， P N U N = 220 V ， I N = 305 A ， n N = 1000 r m in ， 主 电 路 总 电 阻 R = 0 18? ， C = 0 2 V ? min r ，求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 ?n 为多少？ N （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 s 多少？ N （3）额定负载下的转速降落 ?n 为多少，才能满足 D = 20, s ≤ 5% 的要求。 N 解：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 I R 305 × 0 18 N ? n = = = 274 5( r min ) N C 0 2 （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 ? n 274 5 N s = = ≈ 0 215 = 21 5% N n + ? n 1000 + 274 5 N N （3）额定负载下满足 D = 20, s ≤ 5% 要求的转速降落 n s 1000 × 0 05 N ? n = = ≈ 2 63 ( r min ) N D ( 1 ? s ) 20 × ( 1 ? 0 05) 2-6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构如图所示，已知给定电压 U u = 8 8 V , 比例调节放大 系数 K = 2, 晶闸管装置放大系数 K = 15, 反馈系数 γ = 0 7 。求： p （1）输出电压 U ； d （2）若把反馈线断开， U 为何值？开环时的输出电压是闭环时的多少倍？ d （3）若把反馈系数减至 γ = 5 U 应为多少？ u 解：（1）输出电压 K K 2 × 15 p s U = U = × 8 8 = 12( V ) ； d u 1 + K K γ 1 + 2 × 15 × 0 7 p s （2）若把反馈线断开， U = K K U = 2 × 15 × 8 8 = 264 ( V) ；开环时的输出电压是闭环 d p s u 时的 264 12 = 22 倍。 （3）若把反馈系数减至 γ = 5 ，当保持同样的输出电压时，给定电压 1 + K K γ 1 + 2 × 15 × 0 35 p s U = U = × 12 = 4 6( V ) 。 u d K K 2 × 15 p s