可控整流器与有源逆变器习题
大学电力电子技术 第二章可控整流器与有源逆变器h
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idRS
EM
t
内连续，如右图所示。
id
Id
O
t
150V
ud
0V
idRS+EM eL
-150V 79.99ms V(OUTPUT)
20A
83.33ms
86.66ms
89.99ms
V(E) V(E) + (V(R:1)-V(R:2)) V(L:1) - V(L:2) AVG(V(OUTPUT))
而电抗器的L为一定值的情况下，要有较大的电流Id才行。
E ( 6U 2 ) E0 (2.03U2) E0'
断续区特性的近似直线
❖ 一般只要主电路电感足够大， 可以只考虑电流连续段，完全 按线性处理。
Idmin
O 断续区
连续区
❖ 当低速轻载时，断续作用显著，
可改用另一段较陡的特性来近
似处理，其等效电阻比实际的 Id 电阻R要大一个数量级。
❖ 逆变电流断续时电动机的机械特性，与整流时十分相似：
• 理想空载转速上翘很多，机械特性变软，且呈现非线性。
增大方向
• 说明逆变状态的机械特性是整流状态的延续。
'增大方向 '增大方向
• 纵观控制角由小变大，
电动机的机械特性则 逐渐的由第1象限往下 移，进而到达第4象限。 逆变状态的机械特性
❖ 整流电路为三相全控桥时，在最小负载电流为Idmin时，为保证电流 连续所需的主回路电感量为
L=0.693U2/Idmin（mH） ❖ 对于三相半波可控整流电路带电动机负载的系统，有
L=1.46U2/Idmin（mH） ❖ L中包括整流变压器的漏电感、电枢电感和平波电抗器的电感。
第2章、可控整流器与有源逆变器
2020/8/10
本章主要内容
整流器的结构形式、工作原理，分析整 流器的工作波形，整流器各参数的数学 关系和设计方法;
整流器工作在逆变状态时的工作原理、 工作波形。
变压器漏抗对整流器的影响、整流器带 电动机负载时的机械特性、触发电路等 内容。
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2.1 简 介
量是从直流侧输向交流侧，此时电路称作逆变 器。
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工频可控整流器
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2.2 单相半波可控整流器
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2.2.1 电阻性负载
1. 工作原理 在实际应用中，某些负载基本上是电阻性的，
如电阻加热炉、电解和电镀等。电阻性负载的 特点是电压与电流成正比，波形相同并且同相 位，电流可以突变。 首先假设以下几点：(1) 开关元件是理想的， 即开关元件(晶闸管)导通时，通态压降为零， 关断时电阻为无穷大；(2) 变压器是理想的， 即变压器漏抗为零，绕组的电阻为零、励磁电 流为零。
1 sin 2 π
4π
2π
输出电流有效值I:
I U U2 1 sin 2 π
R R 4π
2π
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(3) 晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效 值
单相半波可控整流器中，负载、晶闸管和变压 器二次侧流过相同的电流，故其有效值相等， 即：
I
IT
I2
U2 R
1 sin 2 π
在电源电压负半波，uAK＜0，晶闸管承受反向电
压而处于关断状态，负载电流为零，负载上没有
输出电压，直到电源电压u2的下一周期，直流输 出电压ud和负载电流id的波形相位相同。
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逆变电路考试题
1. 什么是逆变电路？
2. 逆变电路和整流电路有什么不同？
3. 请解释单相桥式逆变电路的工作原理。
4. 请解释三相桥式逆变电路的工作原理。
5. 什么是SPWM控制技术？它在逆变电路中的应用是什么？
6. 请解释逆变电路中的负载匹配问题。
7. 请解释逆变电路中的电压源换向问题。
8. 请解释逆变电路中的电流源换向问题。
9. 请解释逆变电路中的谐波问题。
10. 请解释逆变电路中的电磁兼容性问题。
11. 请解释逆变电路中的开关损耗问题。
12. 请解释逆变电路中的二极管损耗问题。
13. 请解释逆变电路中的电容损耗问题。
14. 请解释逆变电路中的电感损耗问题。
15. 请解释逆变电路中的效率问题。
16. 请解释逆变电路中的可靠性问题。
17. 请解释逆变电路中的故障诊断问题。
18. 请解释逆变电路中的保护问题。
19. 请解释逆变电路中的控制策略问题。
20. 请解释逆变电路中的设计和优化问题。
可控整流器与有源逆变器习题(doc 16页)
可控整流器与有源逆变器习题(doc 16页)第2章 可控整流器与有源逆变器习题解答2-1 具有续流二极管的单相半波可控整流电路，电感性负载，电阻为5Ω,电感为0.2H ，电源电压2U 为220V ，直流平均电流为10A ，试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出其电压定额。
解：由直流输出电压平均值d U 的关系式：2cos 145.02α+=U U d 已知直流平均电流d I 为10A ，故得：A R I U d d 50510=⨯==可以求得控制角α为：0122045.0502145.02cos 2≈-⨯⨯=-=U U d α 则α=90°。
所以，晶闸管的电流有效值求得， ()A I I I t d I I d d d d VT 521222212==-=-==⎰ππππαπωππα 续流二极管的电流有效值为：A I I d VD R 66.82=+=παπ电源电压2u 相等；(παπ+~)期间，均无晶闸管导通，输出电压为0；(παπ2~+)期间，单相全波电路中2VT 导通，单相全控桥电路中2VT 、3VT 导通，输出电压等于2u -。
对于电感负载：（απα+~）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中1VT 、4VT 导通，输出电压均与电源电压2u 相等；（απαπ++2~）期间，单相全波电路中2VT 导通，单相全控桥电路中2VT 、3VT 导通，输出波形等于2u -。
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。
2-3 单相桥式全控整流电路，电阻性负载，V U 2202=，Ω=2L R ， 30=α，试计算(1) 输出电压d U 和输出电流d I ；(2) 晶闸管额定电压和额定电流。
解：（1）输出电压平均值为：V U U d 7.184230cos 12209.02cos 19.02=+⨯⨯=+=α 输出电流为： A R U I L d d 35.9227.184=== （2）晶闸管承受的最大反向电压为电源电压的峰值22U ，考虑2~3倍的安全裕量，晶闸管的额定电压为()V U U M TN 933~6223~2==晶闸管流过的电流为负载电流的一半，A R U I T 76242sin 2=-+=παππα 考虑1.5~2倍的安全裕量，晶闸管的额定电流为：A I I T AV T 96~7357.1)2~5.1()(==2-4 单相桥式全控整流电路，V U 1002=，负载中Ω=2L R ，L 值极大，反电势E=60V ，当α=30°时，求：（1）画出d d i u ,和2i 的波形；（2）整流输出平均电压d U 、电流d I 及变压器二次侧电流有效值2I ；（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》练习题及参考答案
《电力电子技术》练习题一、填空题(每空1分，共５０分)1、对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有I L________I H。
2、功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是________。
3、晶闸管断态不重复电压U DSM与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM________U BO。
4、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等于________，设U2为相电压有效值。
5、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________。
6、对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使用输出电压平均值________。
7、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是________措施。
8、三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有________二种方式。
9、抑制过电压的方法之一是用________吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。
10、180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在________的上、下二个开关元件之间进行。
11、改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变________的幅值。
12、为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是________。
13、恒流驱动电路中抗饱和电路的主要作用是________。
14、功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用________型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合15、晶闸管门极触发刚从断态转入通态即移去触发信号，能维持通态所需要的最小阳极电流，称为______。
16、晶闸管的额定电压为断态重复峰值电压U DRm和反向重复峰值电压U RRm中较______的规化值。
17、普通晶闸管的额定电流用通态平均电流值标定，双向晶闸管的额定电流用_____标定。
18、晶闸管的导通条件是：晶闸管______和阴极间施加正向电压，并在______和阴极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。
有源逆变习题
一、填空题1、整流是把电变换为电的过程；逆变是把电变换为电的过程。
1、交流、直流；直流、交流。
2、逆变电路分为逆变电路和逆变电路两种。
2、有源、无源。
3、逆变角β与控制角α之间的关系为。
3、α=π－β4、逆变角β的起算点为对应相邻相的交点往度量。
4、负半周、左。
5、当电源电压发生瞬时与直流侧电源联，电路中会出现很大的短路电流流过晶闸管与负载，这称为或。
5、顺极性串、逆变失败、逆变颠覆。
6、为了保证逆变器能正常工作，最小逆变角应为。
6、30°～35°7、由两套晶闸管组成的变流可逆装置中，每组晶闸管都有四种工作状态，分别是状态、状态、状态和状态。
7、待整流、整流、待逆变、逆变。
8、将直流电源的恒定电压，通过电子器件的开关控制，变换为可调的直流电压的装置称为器。
8、斩波。
9、反并联可逆电路常用的工作方式为，以及三种。
在工业上得到广泛应用的是方式。
9、逻辑无环流、有环流、错位无环流、逻辑无环流。
10、采用接触器的可逆电路适用于对要求不高、不大的场合。
10、快速性，容量。
11、某半导体器件的型号为KN 100 / 50 — 7，其中KN表示该器件的名称为100表示，50表示，7表示。
11、逆导晶闸管，晶闸管额定电流为100A，二极管额定电流为50A，额定电压100V。
12、晶闸管整流装置的功率因数定义为侧与之比。
12、交流、有功功率、视在功率13、晶闸管装置的容量愈大，则高次谐波，对电网的影响。
13、愈大，愈大。
14、在装置容量大的场合，为了保证电网电压稳定，需要有补偿，最常用的方法是在负载侧。
14、无功功率；并联电容。
15、变频电路从变频过程可分为变频和变频两大类。
15、交流—交流，交流—直流—交流。
16、脉宽调制变频电路的基本原理是：控制逆变器开关元件的和时间比，即调节来控制逆变电压的大小和频率。
16、导通，关断，脉冲宽度。
二、判断题1、把交流电变成直流电的过程称为逆变。
（×）2、应急电源中将直流电变为交流电供灯照明，其电路中发生的“逆变”称有源逆变。
第2章总结及练习题
单相可控整流——习题
11.在单相半波可控整流大电感负载有续流二极管 的电路中，晶闸管的控制角α的最大移相范围是 多少？晶闸管的导通角、续流二极管的导通与α 关系如何？ 12. 单相全控桥式整流电路接大电感负载。已知 R=10Ω，α=45°，U2=100V，试计算：
计算输出整流电压Ud，输出电流平均值Id； 计算晶闸管电流的有效值IV1; 按裕量系数2确定晶闸管的额定电流。
单相可控整流——习题
13.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Id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? 14. 单相全控桥式有源逆变电路，变压器二次电 压交有效值U2=200V，回路总电阻R=1.2Ω平波 电抗器L足够大，可使负载电流连续，当β=450， Ed=-188V时，按要求完成下列各项： 画出输出电压Ud的波形； 画出晶闸管V11的电流波形iv11； 计算晶闸管电流的平均值IvIAR0
单相全波可控整流——总结
工作原理 SCR承受电压分析 与桥式全控的异同点
单相桥式半控整流——总结
大电感负载，工作原理 二极管的作用 输出电压波形的特点
单相可控整流——习题
1. 单相全控桥式反电动势负载电路中，当控制角 α大于停止导通角δ时，晶闸管的导通角θ= 。 2.单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大 反向电压为 。三相半波可控整流电路中， 晶闸管承受的最大反向电压为 。（电源 相电压为U2） 3.单相全控桥可控整流电路中功率因数cos比单相 半波可控整流电路的功率因数提高了________ 倍。各管上承受的最大反向电压为________。
整流电路的有源逆变工作状态——习 题
浙大远程202机电运动控制系统作业(必做)答案
机电运动控制系统(习题集)必做作业1.直流电机有哪些调速方法? 根据其速度公式说明之, 并说明如何釆用电力电子手段实现。
答: 根据直流电机速度公式 φφe a a a e C I R U C En -==, 有 (1) 电枢电压 U a 控制 － 调压调速 （向下调速）采用电力电子手段时，有晶闸管可控整流器供电和自关断器件H 型桥脉宽调制(PWM)供电等方式, 其损耗小，控制性能好。
(2) 磁场φ 控制 － 弱磁（向上调速）,采用电力电子手段时，有晶闸管可控整流器供电励磁控制。
(3)由于运行损耗大、效率低, 一般不再釆用串 R a 调速。
2. 画出双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统电原理图（非方块图），须清楚表达两个闭环的关键元件，写出各部分名称，标注有关信号量；指出两闭环连接上的特点及相互关系。
答:双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统电原理图如下：两闭环连接上的关系是速度调节器的输出作为电流调节器的输入，这就使得该系统具有由速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值，进而确定了系统的最大电流的特点。
3. 分析双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统： (1) 如果要改变转速，应调节什么参数？为什么？(2) 如要控制系统的起动电流、确保系统运行安全，应调节什么参数？为什么？答: (1) 改变转速时只能改变速度调节器的输入u，因为它是速度环的指令信g号。
改变速度调节器的参数对稳态速度无调节作用，仅会影响动态响应速度快慢。
(2) 要控制系统的起动电流、确保系统运行安全，应调节速度调节器的输出限幅值。
因为速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值，进而确定了系统的最大电流。
4. 填空 : 双闭环晶闸管━直流电动机调速系统中，内环为＿电流＿环，外环为＿速度＿环，其连接关系是：＿速度调节器＿的输出作为＿电流调节器＿的输入，因此外环调节器的输出限幅值应按＿调速系统允许最大电流＿来整定；内环调节器的输出限幅值应按＿可控整流器晶闸管最大、最小移相触发角＿来整定。
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第2章 可控整流器与有源逆变器习题解答
２-１ 具有续流二极管的单相半波可控整流电路,电感性负载,电阻为5Ω,电感为0．2H,电源电压2U 为220V ,直流平均电流为1０Ａ，试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出其电压定额。
解：由直流输出电压平均值d U 的关系式：
2
cos 145.02α+=U U d 已知直流平均电流d I 为1０A ，故得：
A R I U d d 50510=⨯==
可以求得控制角α为：
01220
45.0502145.02cos 2≈-⨯⨯=-=U U d α 则α=90°。
所以，晶闸管的电流有效值求得, ()A I I I t d I I d d d d VT 52
1222212==-=-==⎰ππππαπωππα 续流二极管的电流有效值为：A I I d VD R 66.82=+=π
απ 晶闸管承受的最大正、反向电压均为电源电压的峰值22U U M =，考虑2~3倍安全裕量,晶闸管的额定电压为
()()V U U M TN 933~6223113~23~2=⨯== 续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值22U U M =,考虑２~3倍安全裕量，续流二极管的额定电压为
()()V U U M TN 933~6223113~23~2=⨯==
2-2 具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图2-４4所示，问该变压器是否存在直流磁化问题。
试说明晶闸管承受的最大反向电压是多少？当负载是电阻或者电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同。
解：因为单相双半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。
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 2VT 为例。
当1VT 导通时,晶闸管2VT 通过1VT 与２个变压器
二次绕组并联，所以2VT 承受的最大电压为222U 。
(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α相同时, 对于电阻负载：
（α~0）期间无晶闸管导通，输出电压为0;(πα~）期间，单相全波电路中V Ｔ1导通,单相全控桥电路中1VT 、4VT 导通，输出电压均与电
源电压2u 相等；(παπ+~）期间,均无晶闸管导通,输出电压为0；
(παπ2~+）期间,单相全波电路中2VT 导通，单相全控桥电路中2VT 、
3VT 导通,输出电压等于2u -。