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《电力电子技术》习题解答(高职高专第5版) 第2章习题答案

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第2章思考题与习题2.1 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。

2.2 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。

2.3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。

2.4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，T2被烧坏，如下图：2.5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 =。

相控整流电路带大电感负载时，虽然U d 存在谐波，但电流是恒定的直流，故负载电阻R d 上的U d 与I d 的乘积等于负载有功功率。

2.6某电阻性负载要求0~24V 直流电压，最大负载电流I d =30A ，如采用由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、电路的功率因数及对电源容量的要求。

解：采用由220V 交流直接供电当ο0=α时：U do =0.45U 2=0.45⨯220 =99V由变压器降压到60V 供电当ο0=α时：U d =0.45U 2=0.45⨯60 =27V因此，只要调节α 都可以满足输出0~24V 直流电压要求。

(1) 采用由220V 交流直接供电时： 2cos 145.02α+=U U d ， U d ==24V 时 ο121≈α οοο59121180=-=θV U U T 31122==A t d t RU I T 84]sin 2[21022≈=⎰πωωπ Ω===8.03024d d I U R A I I T AV T 5457.18457.1)(≈== 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 。

电源提供有功功率 W R I P 8.56448.084222=⨯==电源提供视在功率 kVA I U S 58.182208422=⨯==电源侧功率因数 305.0≈=SP PF (2) 采用变压器降压到60V 供电：2cos 145.02α+=U U d ， U d ==24V 时 ο39≈α, οοο14139180=-=θV U U T 4.8422==A t d t RU I T 38.51]sin 2[21022≈=⎰πωωπ Ω===8.03024d d I U R A I I T AV T 7.3257.138.5157.1)(≈== 取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为168.8V 和65.4A 。

变压器二次侧有功功率 W R I P 21128.038.51222=⨯==变压器二次侧视在功率 kVA I U S 08.338.516022=⨯==电源侧功率因数 68.0≈=SP PF 2.7某电阻性负载，R d =50Ω,要求U d 在0~600V 可调，试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；(2) 连接负载的导线截面积(导线允许电流密度j=6A ／mm 2)；(3) 负载电阻上消耗的最大功率。

解：（1）单相半波ο0=α时,V U U d 133345.060045.02===,A R U I d d d 1250600=== 晶闸管的最大电流有效值 A I I d T 8.1857.1==晶闸管额定电流为 I T(A V)=≥57.1T I 12(A) 晶闸管承受最大电压为 22U U RM ≥=1885V取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为4000V 和30A 。

所选导线截面积为 213.368.18mm J I S ==≥ 负载电阻上最大功率 kW R I P T R 7.172==（2）单相全控桥ο0=α时,V U U d 6679.06009.02===,A R U I d d d 1250600=== 负载电流有效值 A I I d 3.1311.1== (K f =1.11)晶闸管的额定电流为 I T(A V)=≥57.1T I 6(A) I T =2I 晶闸管承受最大电压为 22U U RM ≥=1885V 取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为4000V 和20A 。

所选导线截面积为 222.263.13mm J I S ≈=≥ 负载电阻上最大功率 kW R I P R 9.82==2.8 整流变压器二次侧中间抽头的双半波相控整流电路如图题2.8所示。

(1) 说明整流变压器有无直流磁化问题?(2) 分别画出电阻性负载和大电感负载在α=60°时的输出电压U d 、电流i d 的波形，比较与单相全控桥式整流电路是否相同。

若已知U 2=220V ，分别计算其输出直流电压值U d 。

（3）画出电阻性负载α=60°时晶闸管两端的电压u T 波形，说明该电路晶闸管承受的最大反向电压为多少?图题2.8解：（1）因为在一个周期内变压器磁通增量为零，所以没有直流磁化。

（2）其波形如下图所示，与单相全控桥式整流电路相同。

电阻性负载： V U U d 5.1482)60cos 1(2209.02cos 19.002=+⨯⨯=+=α 感性负载： V U U d 99cos 9.02==α(3)其波形如下图所示，晶闸管承受的最大反向电压为222U 。

2.9带电阻性负载三相半波相控整流电路，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20°时负载两端的电压 u d 波形。

解：三相半波相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， u d =0。

触发脉冲宽度为15°时，能触发晶闸管，其波形图相当于α=0°时的波形。

2.10 三相半波相控整流电路带大电感负载，R d =10Ω，相电压有效值U 2=220V 。

求α=45°时负载直流电压U d 、流过晶闸管的平均电流I dT 和有效电流I T ，画出u d 、i T2、u T3的波形。

解：==⎰++)(sin 23/212656t td U U d ωωπαπαπ 1.17αcos 2U 因为：=2U 220V ，045=αU d =1.17ο45cos 2U =182V A V R U I d d d 2.1810182=Ω== A I I I d d T dT 1.6312===πθ A I I I d d T T 5.10312===πθ u d 、i T2、u T3波形图如下所示：2.11 在图题2.11所示电路中，当α=60°时，画出下列故障情况下的u d 波形。

(1) 熔断器1FU 熔断。

(2) 熔断器2FU 熔断。

(3) 熔断器2FU 、3FU 同时熔断。

图题2.11解：这三种情况下的波形图如下所示：(a)(b)(c)2.12现有单相半波、单相桥式、三相半波三种整流电路带电阻性负载，负载电流I d 都是40A ，问流过与晶闸管串联的熔断器的平均电流、有效电流各为多大?解：设ο0=α单相半波：I dT =I d =40A A I I dT T 8.6257.1=⨯= (K f =1.57)单相桥式：I dT =21I d =20A A I I d T 3.2821=⨯=三相半波：I dT =31I d =13.3A 当00=α时 U d =1.17U 2 U 2=U d /1.17οο30≤≤αo 时 )2cos 2332(212αππ+=d T R U IA I d 5.23)2332(2117.1≈+=ππ 2.13三相全控桥式整流电路带大电感负载，负载电阻R d =4Ω，要求U d 从0~220V 之间变化。

试求：(1)不考虑控制角裕量时，整流变压器二次线电压。

(2)计算晶闸管电压、电流值，如电压、电流取2倍裕量，选择晶闸管型号。

解：（1）因为U d =2.34U 2αcos ；不考虑控制角裕量，ο0=α时V U U d 9434.22== V U U l 2.168322==（2）晶闸管承受最大电压为V U 3.23062=取2倍的裕量,U RM =460.6V晶闸管承受的平均电流为I dT =31I d 又因为A V R U I d d d 554220=Ω== 所以I dT =18.33A ，取2倍的裕量I dTmax =36.67(A)选择KP50—5的晶闸管。

2.14单结晶体管触发电路中，作为U bb 的削波稳压管w D 两端如并接滤波电容，电路能否正常工作?如稳压管损坏断开，电路又会出现什么情况?答：在稳压管w D 两端如并接滤波电容后，电路能否正常工作。

如稳压管损坏断开，单结晶体管上峰值电压太高，不利于单结晶体管工作。

2.15 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 2=220V ，电动机负载电流为40A ，负载回路总电阻为0.2Ω，求当α=60°时流过晶闸管的电流平均值与有效值、电动机的反电势。

解：电流平均值为：I dT =31I d =40/3=13.3电流有效值为：A I I I d dT 23511.03===设电动机的反电势为E D ，则回路方程为：L d D d R I E U +=而 V U t td U U d 7.128cos 17.1)(sin 23/2165622===⎰++απαπαωωπ 所以 V E D 7.1202.0407.128=⨯-=2.16三相全控桥电路带串联L d 的电动机负载，已知变压器二次电压为100V ，变压器每相绕组折合到二次侧的漏感L 1为100μH ，负载电流为150A ，求：(1)由于漏抗引起的换相压降；(2)该压降所对应整流装置的等效内阻及α=0°时的换相重叠角。

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电力电子技术答案第五版(全)

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电子电力课后习题答案第一章电力电子器件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：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。

或者UAK >0且UGK>01.2 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。

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Im ，试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。

解：a) Id1=Im2717.0)122(2Im)(sinIm214≈+=⎰πωπππtI1=Im4767.021432Im)()sin(Im2142≈+=⎰πϖπππwtdtb) Id2=Im5434.0)122(2Im)(sinIm14=+=⎰wtd tππϖπI 2=Im6741.021432Im2)()sin(Im142≈+=⎰πϖπππwtdtc) Id3=⎰=2Im41)(Im21πωπtdI3=Im21)(Im2122=⎰tdωππ1.4.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IT(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) Im135.3294767.0≈≈IA, Id1≈0.2717Im1≈89.48Ab) I m2,90.2326741.0A I≈≈I d2A I m 56.1265434.02≈≈c) I m3=2I=314 I d3=5.78413=m I1.5.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P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，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。

电力电子技术课后答案精简版

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《电力电子技术》第五版课后习题答案第二章电力电子器件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，并在门极施加触发电流（脉冲）。

或：uAK>0且uGK>0。

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。

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。

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Im，试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。

图1-43晶闸管导电波形解：a)Id1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717Im I1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈0.4767Im b)Id2=π1⎰ππωω4)(sin t td I m =πm I (122+)≈0.5434Im I2=⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =22m I π2143+≈0.6741I m c)Id3=π21⎰20)(πωt d I m =41ImI3=⎰202)(21πωπt d I m =21Im4.上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶闸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≈4767.0I≈329.35，Id1≈0.2717Im1≈89.48b)Im2≈6741.0I≈232.90,Id2≈0.5434Im2≈126.56c)Im3=2I =314,Id3=41Im3=78.5第3章整流电路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。

电力电子技术第五版第二章答案

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电力电子技术第五版课后习题答案第二章 电力电子器件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：u AK >0且u GK >0。

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。

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 1、I 2、I 3。

π4π4π25π4a)b)c)图1-43图2-27 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m=π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2mI π2143+≈0.4767 I m b) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td I m=πm I (122+)≈0.5434 I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =22mI π2143+≈0.6741I m c) I d3=π21⎰20)(πωt d I m=41I m I 3 =⎰202)(21πωπt d I m =21I m5. 上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶闸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) I m1≈4767.0I≈329.35， I d1≈0.2717 I m1≈89.48b) I m2≈6741.0I≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314,I d3=41 I m3=78.5第三章 整流电路1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L ＝20mH ，U 2＝100V ，求当α＝0︒和60︒时的负载电流I d ，并画出u d 与i d 波形。

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电子电力课后习题答案第一章电力电子器件1、1 使晶闸管导通得条件就是什么？答:使晶闸管导通得条件就是: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UAK >0且UGK>01、2 维持晶闸管导通得条件就是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答:维持晶闸管导通得条件就是使晶闸管得电流大于能保持晶闸管导通得最小电流,即维持电流。

1、3 图1－43中阴影部分为晶闸管处于通态区间得电流波形,各波形得电流最大值均为Im ,试计算各波形得电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。

解:a) Id1=I1=b) Id2=I2=c) Id3=I3=1、4、上题中如果不考虑安全裕量,问100A得晶阐管能送出得平均电流Id1、Id2、Id3各为多少?这时,相应得电流最大值Im1、Im2、Im3各为多少?解:额定电流IT(AV)=100A得晶闸管,允许得电流有效值I=157A,由上题计算结果知a) Im1A, Id10、2717Im189、48Ab) Im2 Id2c) Im3=2I=314 Id3=1、5、GTO与普通晶闸管同为PNPN结构,为什么GTO能够自关断,而普通晶闸管不能?答:GTO与普通晶阐管同为PNPN结构,由P1N1P2与N1P2N2构成两个晶体管V1、V2,分别具有共基极电流增益与,由普通晶阐管得分析可得,就是器件临界导通得条件。

两个等效晶体管过饱与而导通;不能维持饱与导通而关断。

GTO之所以能够自行关断,而普通晶闸管不能,就是因为GTO与普通晶闸管在设计与工艺方面有以下几点不同:l)GTO在设计时较大,这样晶体管V2控制灵敏,易于GTO关断;2)GTO导通时得更接近于l,普通晶闸管,而GTO则为,GTO得饱与程度不深,接近于临界饱与,这样为门极控制关断提供了有利条件;3)多元集成结构使每个GTO元阴极面积很小,门极与阴极间得距离大为缩短,使得P2极区所谓得横向电阻很小,从而使从门极抽出较大得电流成为可能。