电力电子第1-3章作业答案(重庆大学)

注意：此答案严禁在网上发布，注意第三章的题，在计算晶闸管的额定电压和电流时一定要考虑最严重情况，也就是说在异乡范围内晶闸管所承受的最大电压和电流值。

第一章习题答案1.使晶闸管导通的条件是什么？ 答：晶闸管导通的条件：晶闸管承受正向阳极电压和正向门极电压。

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：流过晶闸管的电流大于维持电流。

要使晶闸管由导通变为关断，必须去掉阳极正向电压，或者给阳极加反压，或者降低正向阳极电压，使通过晶闸管的电流小于维持电流。

3.解：图1-43中阴影部分为晶闸管处于导通区间的电流波形，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与电流有效值。

图1-43 晶闸管导电波形a) 电流平均值：144(22)1sin ()cos 0.27224mmd m m I I I I td t t I ππππωωωπππ==-=≈⎰电流有效值：2214411123(sin )()(sin 2)0.47722244m m m mI I I I t d t t t I πππππωωωωπππ+==-=≈⎰b) 电流平均值：m2m 422I 1sin ()0.544I 2d m I I td t ππωωππ==≈⎰（）电流有效值：2224411123(sin )()(sin 2)0.6742422m m m m I I I I t d t t t I πππππωωωωπππ+==-=≈⎰ c) 电流平均值：231()24md m I I I d t πωπ==⎰电流有效值：32mI I ==4.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各为多少？这时，相应的电流最大值各为多少？解：由题意知：额定电流()100T AV I A =的晶闸管， 不考虑安全裕量情况下：()()=1.571.57=⇒⨯TT AV T T AV I I I I 所以 T 123157I I I I A ====（）a) 电流波形系数()111m1111111m10.27= 1.57=100 1.5788.870.477d f d T AV d f f I I I I K I I I A I K K I I =⇒==⨯⨯⨯⨯⨯≈（）1157=329.10.4770.477T m I I A ≈≈（） b ）由电流波形系数()222222222210.544= 1.57=100 1.57126.70.674d mf d T AV d f f mI I I I K I I I A I K K I I =⇒==⨯⨯⨯⨯⨯≈（）2157232.9A 0.6740.674T m I I ≈=≈（） c ） 由电流波形系数()333333333314= 1.57100 1.5778.52md f d T AV md f f I I I IK I I I A I I K K I =⇒==⨯⨯⨯=⨯⨯≈（）322157314m I I A ==⨯=（）第二章3.单项桥式全控整流电路，2100U V =,负载中2R =Ω,当030α=时，要求①作出d u ,d i 和2i ,2VT u ,2VT i 的波形; ②求整流输出平均电压d U ,电流d I ;③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

解：(1) d u ,d i 和2i ,2VT u ,2VT i 的波形如下所示：(2)输出电压平均值()6d 22112U sin 0.9cos |0.9100=83.97(V)2td wt U ππαπαωαπ+===⨯⨯⎰输出电流平均值d d U 83.97I ===41.99(A)2R 考虑最严重情况， 晶闸管的额定电压为(TN 2U =2~3=(282.84~424.26)(V)流过晶闸管的电流最大有效值为222VT 211I =sin ()= sin 2222U U t d t R R παπαωωαπππ⎛⎫-+ ⎪ ⎪⎝⎭⎰ 当α=0时，222Tmax 211I =sin ()= sin 2135.4()22222U U t d t A R R παπαωωαπππ⎛⎫-+=⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎰所以电流有效值最大Tmax I =35.4（A ）所以晶闸管的额定电流为Tmax T(AV)I 35.4I =(1.5~2)=(1.5~2)=(33.845.1)(A)1.57 1.57⨯: 5. 单相桥式全控整流电路, 2100U V =,负载中2R =Ω,L 值极大,反电势60E V =,当30o α=时,要求:①做出d u , d i 和2i ，1VT u ，1VT i 的波形; ②求整流输出平均电压d U ,电流d I ,③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流. 解：① d u , d i 和2i ，1VT u ，1VT i 的波形如下图：1u1VT i②整流输出平均电压d U ,电流d I :020.9cos 0.9100cos3077.94()d U U V α==⨯⨯=()/(77.9760)/29()d d I U E R A =-=-= ③ 在整个移相范围内晶闸管能承受的最大正向电压和最大反向电压都为:ωt221002141.4()U V ==故晶闸管的额定电压为:(2~3)141.4(283~424)TN U V =⨯=在整个移相范围内, 在最严重情况即0α=时流过晶闸管的电流为: max max ()/(9060)/215()d d I U E R A =-=-= 流过每个晶闸管的电流的有效值为: max /210.61()2VT d I I A === 所以晶闸管的额定电流为: ()10.61(1.5~2)(1.5~2)(10.1~13.52)()1.57 1.57VT T AV I I A ==⨯= 13.三相桥式全控整流电路,2100U V =,带电阻电感负载, 5R =Ω,L 值极大,当060α=时,要求:①画出d u , d i 和11,VT VT i u 的波形; ② 计算d U ,d I ,dT I 和VT I ，1VT U . 解：（1） 波形如下图所示：（2）输出电压平均值：d 22.34cos 2.34100cos117()3U U V πα==⨯⨯=输出电流平均值：id wtd 11723.4() 5d UI AR===流过晶闸管电流的平均值：1123.47.8()33dVT dI I A==⨯=流过晶闸管电流的有效值：I23.413.51(A)33VT dI==⨯=27.三相全控桥变流器，反电动势阻感负载,1R=Ω,L=∞,2220U V=，当400ME V=-,060β=时,求dU,dI与晶闸管额定电压,额定电流的值,并画出dU,dI,1VTI和1VTU的波形。

解：三相全控桥有源逆变60β=o时各电路参数的波形如下：输出电压平均值：22.34cos 2.34220cos257.4()3dU U Vπβ=-=-⨯⨯=-输出电流的平均值：257.4400142.6()1d MdU EI AR--+===在整个移相范围内晶闸管能承受的最大正向电压和反向电压都为:262206538.89()U V==故晶闸管的额定电压为:12(2~3)6(2~3)6220(1077.81616.7)()VTU U V==⨯=-当090β=时,晶闸管能承受的电流值为:max max 0(400)400()1d M d U E I A R ---===流过晶闸管的电流有效值为:dmax T I ===231(A)33晶闸管的额定电流为:1231(1.5~2)(1.5~2)(220.65~294.27)()1.57 1.57T VT I I A === 28. 单相全控桥变流器，反电动势阻感负载，1R =Ω,L =∞，2100U V =, ,当060β=,99M E V =-时，求d U ,d I ,并画出d U ,d I ,1VT I 和1VT U 的波形。

解:单相全波有源逆变60β=o 时各电路参数的波形如下：输出电压的平均值：22222122U sin ()U cos 0.9U cos 0.9U cos()0.9U cos 0.9100cos45()3d U td t V πααωωααπββπππ+====-=-=-⨯⨯=-⎰输出电流平均值为：994554()1d M d U E I A R --===第三章2．在图3-1a 所示的降压斩波电路中，已知E =200V ，R =10Ω，L 值极大，E M =30V ， T =50μs , t on =20μs ,计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o ，off t 。

解：由于L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为2020080()50on O t U E V T ⨯=== 输出电流平均值为：80305()10O M o U E I A R --=== 30()off on t T t s μ=-=5．在图3-2a 所示的升压斩波电路中，已知E=50V ，L 值和C 值极大，R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当T =40μs ，t on =25μs 时，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值 I o 。

解：输出电压平均值为：4050133.3()4025O off T U E V t ==⨯=- 输出电流平均值：0133.36.667()20O U I A R ===。