电力电子第3章部分答案
电工电子学第三章习题答案 (2)
第三章交流电路3-1 试写出表示u A =)120314sin(2220,314sin 22200-==t u tV u B A 和V t u C )120314sin(22200+=的，并画出相量图。
解：V U V U V U C B A 0.00120220,120220,0220∠=-∠=∠=•••3-2 如图所示的是时间t=0时电压和电流的相量图，并已知U=220V ，I 1=10A ，I 2=52A ，试分别用三角函数式和复数式表示各正弦量。
3-3已知正弦电流i 1=22sin(100πt+60°)A, i 2=32sin(100πt+30°)A,试用相量法求i=i 1+i 2。
解A tg j j j j I I I 010000210.4284.4)598.3232.3(3914.23232.3598.3)213232(23321230sin 330cos 360sin 260cos 2∠=∠=+=⨯+⨯+⨯+⨯=+++=+=-•••i= 4.842 sin （100πt+42.00） A3-4在图示电路中，已知R=100Ω，L=31.8mH ，C=318uF 。
求电源的频率和电压分别为50Hz 、100V 和1000Hz 、100V 的两种情况下，开关S 合向a 、b 、c 位置时电流表的读数，并计算各元件中的有功功率和 无功功率.解：当F=50HZ 、U=100V 时，S 接到a ，Ia=)(1100100A =；有功功率为：P=UIa=100WS 接到b ，Ib=)(1099.9100108.312501003A LV ==⨯⨯⨯=-πω 无功功率为：Q=UIb=1000Var S 接到c ，)(10100103182506A C V Ic =⨯⨯⨯⨯==-πω。
无功功率为：q=UIc=-1000Var当F=1000HZ 、U=100V 时S 接到a ，Ia=)(1100100A =；有功功率为：P=UIa=100WS 接到b ，Ib=)(5.08.199100108.31210001003A L V ==⨯⨯⨯=-πω 无功功率为：Qb=UIb=50Var S 接到c ，)(8.19910010318210006A C V Ic=⨯⨯⨯⨯==-πω。
电子电路第三章习题及参考答案
习题三3-1 网络“A ”与“B ”联接如题图3-1所示，求使I 为零得U s 值。
解：根据戴维南定理可知，图(a)中的网络“A ”可以等效为图(b)电路，其中等效电源为：)(431133V U oc =⨯+=，当该等效电路与“B ”网络联接时，（如图(c)所示），只要)(43V U U oc s ==，电流I 恒等于零。
（注意根据此题意，无需求出R o ） 3-2 （1）题图3-2(a)电路中R 是可变的，问电流I 的可能最大值及最小值各为多少？ （2）问R 为何值时，R 的功率为最大？解：（1）由图(a)可知：当R =∞时，I =0，为最小当R =0时，I 为最大，其值为： )(31032212132//21110A I =+⨯+=（2）由图(a)可算得a 、b 端左边部分的开路电压为： )(3102121110V U oc =⨯+=其等效电阻为：)(121121132Ω=+⨯+=o R根据戴维南定理图(a)可以简化为图(b)电路，由图(b)电路可知，当R=R o =1Ω时，可获得最大功率。
3-3 求题图3-3电路中3k 电阻上的电压（提示：3k 两边分别化为戴维南等效电路）。
解：为求3k 电阻上电压U ，先将图(a)中3k 电阻两边电路均用戴维南等效电路代替。
“A ” “B ” (a)(b)(c)题图3-1 习题3-1电路图(a)(b)题图3-2 习题3-2电路图对于左边电路由弥尔曼定理有：)(1060//30//20)(20301601201302402012011Ω==-=++-=k R V U o oc对于右边电路由弥尔曼定理有：)(712040//60//60)(7240401601601402406048022Ω===++-=k R V U o oc 所以图(a)可以简化为图(b)电路，由图(b)很容易求得： )(4.5211338037120103207240V U ≈⨯=⨯+++=3-4 试求题图3-4所示的桥式电路中，流过5Ω电阻的电流。
电力电子第3章 思考题与习题答案
频率（周期 T）一定，调节脉冲宽度 ton，ton 值在 0~T 之间变化，负载电压在 0~E 之间变化。 2）脉冲频率控制（Pulse Frequency Modulation），也称 PFM。此方式脉冲宽度 ton 一定，
T
0 uL1dt =
ton 0
uL1dt
+TLeabharlann ton uL1dt = 0
ò ò ò 对电感 L2 有：
T
0 uL2dt =
ton 0
u L 2 dt
+
T
ton uL2dt = 0
则有： Eton + U tC1 off = 0
(E - Uo - UC1)ton + (-UO )toff = 0
得：U o
当开关器件 V4 始终导通，开关器件 V3 始终关断，此时电路同图 310a）等效，控制 V1 和 V2 的导通，输出电压 uo>0，电路向电动机提供正电压，电路工作在第一和第二象限，电 动机工作在正转电动和正转再生制动状态。
当开关器件 V2 始终导通，开关器件 V1 始终关断。控制 V3 和 V4 的导通，输出电压 uo<0 电路向电动机提供负电压，电路工作在第三和第四象限。此时，开关器件 V4 截止，控制 V3 通、断转换，则 uo<0，io<0，电路工作在第三象限，转速 n<0，电磁转矩 T<0，电动机工作 在反转电动状态；开关器件 V3 截止，控制 V4 通、断转换，则 uo<0，io>0，电路工作在第四 象限，转速 n<0，电磁转矩 T>0，电动机工作在反转再生制动状态。
电力电子第3章部分答案
3-13. 三相半波可控整流电路带纯电阻负载情况，由整流变压器供电，电源是三相线电压为380V 的交流电网，要求输出电压U d 220V ，输出电流 I d 400 A ，考虑 min30 ，计算整流变压器二次侧容量S 2 ，与 0 时二次侧容量比较，并计算晶闸管定额。
解： α=30 °时， U d1.17U 2 cos ，可得 U 2217VU d 220 0.55R400I d152U 22U 2 1 36 ( sin t)I 2RR3cos2264可得 I 2250.35 A ， P 2 3U 2I 2 163020.39W流过晶闸管的电流就是变压器的二次侧某相的电流， I vt I2晶闸管承受的最大正向电压 UFM2U 2 ，最大反向电压 U RM6U 2考虑 2~3 倍的裕量I T(AV) (2 ~3)I vt318.9 ~ 478.4( A)1.57URM6U 2 (2~3)1077 ~1616(V )可选额定电流为 400A ，额定电压为 1700V 的晶闸管同理 α=0 °时， U d 1.17U 2 cos ， U 2188V1I 2252U 22U 21 36( sin t)R R3 cos264I 2 234.6 AP 2 3U 2 I 2 132314.4W3-14. 三相半波可控整流电路中，相电压U 2 110V ，负载反电势 E 30V ，负载电阻R 15 ，电感 L 值极大以致输出电流可以认为恒定，触发角60 时，求：○1 输出电流平均值和有效值；○ 2 a 相电流 i a 的有效值；○3 画出 u VT 1 、 i d 、 u d 、 i a 波形。
解：在三相整流可控整流电路中：（1）负载电流连续：输出电压平均值：U d 1.17U 2 cos 1.17110 cos 60 64.35输出电流平均值：I d(U d E) / R(64.3530) /15 2.29A输出电流有效值：I 2I d 2.29 A（2） a 相电流的有效值等于晶闸管电流有效值：I a IVT1I d 1.32 A3cos cos 2 X B I d 6U 23.34（3）3-17. 三相桥式全控整流电路，负载电阻R 4 ，电感L0.2H ，要求输出电压U d从0~220V 之间变化，求：○ 1 不考虑控制裕量，整流变压器二次侧相电压；○ 2 计算晶闸管的电压、电流定额（考虑 2倍裕量）；○变压器二次侧电流有效值I 2；○ 变压器二次侧容量34S2。
电力电子课后答案(整理版)
电力电子技术课后习题答案 第2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：u AK >0且u GK >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I 1、I 2、I 3。
π4π4π25π4a)b)c)图1-43图1-43 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 =2m I π2143+≈0.4767 I m b) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td I m =πmI (122+)≈0.5434 I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =2m I π2123+≈0.898 I m c) I d3=π21⎰2)(πωt d I m =0.25I mI 3 =⎰202)(21πωπt d I m =0.5I m4. 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≈126.56c) I m3=2 I = 314, I d3=41I m3=78.55. 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P 1N 1P 2和N 1P 2N 2构成两个晶体管V 1、V 2,分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶闸管的分析可得，1α+2α=1是器件临界导通的条件。
电力电子技术习题答案-王兆安--西安交通大学--电力电子技术答案
电力电子技术课后习题答案第1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：u AK >0且u GK >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I m π4π4π25π4a)b)c)图1-43图1-43 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 =2m I 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 =2m I π2123+≈0.898 I m c) I d3=π21⎰2)(πωt d I m =0.25I mI 3 =⎰202)(21πωπt d I m =0.5I m4. 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b) I m2≈6741.0I≈232.90,I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314,I d3=41I m3=78.55. 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P 1N 1P 2和N 1P 2N 2构成两个晶体管V 1、V 2,分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶闸管的分析可得，1α+2α=1是器件临界导通的条件。
电力电子第三版习题及解答(doc 55页)
电力电子第三版习题及解答(doc 55页)第1章复习题及思考题解答1.1 电力技术、电子技术和电力电子技术三者所涉及的技术内容和研究对象是什么？三者的技术发展和应用主要依赖什么电气设备和器件？答：电力技术涉及的技术内容：发电、输电、配电及电力应用。
其研究对象是：发电机、变压器、电动机、输配电线路等电力设备，以及利用电力设备来处理电力电路中电能的产生、传输、分配和应用问题。
其发展依赖于发电机、变压器、电动机、输配电系统。
其理论基础是电磁学(电路、磁路、电场、磁场的基本原理)，利用电磁学基本原理处理发电、输配电及电力应用的技术统称电力技术。
电子技术，又称为信息电子技术或信息电子学，研究内容是电子器件以及利用电子器件来处理电子电路中电信号的产生、变换、处理、存储、发送和接收问题。
其研究对象:载有信息的弱电信号的变换和处理。
其发展依赖于各种电子器件（二极管、三极管、MOS管、集成电路、微处理器电感、电容等）。
电力电子技术是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。
它涉及电力电子变换和控制技术技术，包括电压（电流）的大小、频率、相位和波形的变换和控制。
研究对象：半导体电力开关器件及其组成的电力开关电路，包括利用半导体集成电路和微处理器芯片构成信号处理和控制系统。
电力电子技术的发展和应用主要依赖于半导体电力开关器件。
1.2 为什么三相交流发电机或公用电网产生的恒频、恒压交流电，经电压、频率变换后再供负载使用，有可能获得更大的技术经济效益？答：用电设备的类型、功能千差万别，对电能的电压、频率、波形要求各不相同。
为了满足一定的生产工艺和流程的要求，确保产品质量、提高劳动生产率、降低能源消耗、提高经济效益，若能将电网产生的恒频、恒压交流电变换成为用电负载的最佳工况所需要的电压、频率或波形，有可能获得更大的技术经济效益。
例如：若风机、水泵全部采用变频调速技术，每年全国可以节省几千万吨以上的煤，或者可以少兴建上千万千瓦的发电站。
电力电子第三章课后习题
第3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︒=0α时和︒60时的负载电流I d ,并画出u d 与i d 波形。
解:︒=0α时,在电源电压u 2的正半周期晶闸管导通时,负载电感L 储能,在晶闸管开始导通时刻,负载电流为零。
在电源电压u 2的负半周期,负载电感L 释放能量,晶闸管继续导通。
因此,在电源电压u 2的一个周期里,以下方程均成立:t U dtdi Ldωsin 22= 考虑到初始条件：当0=tω时i d =0可解方程：）－（t cos 1LU 22d ωω=i ⎰=πωωωπ202d )(d t cos 1LU 221t I ）－（ )(51.22U 22A L==ω u d 与i d 的波形如下图：当α=︒60时,在u 2的正半周期︒60~︒180期间, 晶闸管导通使电惑L 储能,电感L 储藏的能量在u 2负半周期︒180~︒300期间释放,因此在u 2的一个周期中︒60~︒300期间，以下微分方程成立：t U dtdi Ldωsin 22= 考虑到初始条件：当︒=60tω时i d =0可解方程得：i d =)cos 2122t L U ωω－（ 其平均值为I d =⎰=-35322)25.11L2U 2)()cos 21(221ππωωωωπA t d t L U （＝此时u d与i d的波形如下图：2. 图3-10为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,问该变压器还有直流磁化问题吗?试说明: ①晶闸管承受的最大反向电压为22U2;②当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。
答:具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,该变压器没有直流磁化的问题。
因为单相全波可控整流电路变压器二次侧绕组中,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。
以下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。
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3-13. 三相半波可控整流电路带纯电阻负载情况，由整流变压器供电，电源是三相线电压为380V 的交流电网，要求输出电压V U d 220=，输出电流A I d 400=，考虑ο
30min =α，计算整流变压器二次侧容量2S ，与ο
0=α时二次侧容量比较，并计算晶闸管定额。
解：α=30°时，21.17cos d U U α=，可得2217U V =
220
0.55400
d d U R I =
==Ω
2I =
=可得2250.35=I A ，2223163020.39==P U I W
流过晶闸管的电流就是变压器的二次侧某相的电流，2vt I I =
晶闸管承受的最大正向电压2FM U
，最大反向电压2RM U = 考虑2~3倍的裕量
()(2~3)318.9~478.4()1.57
=⨯
=vt
T AV I I A
2(2~3)1077~1616()⨯=RM U V
可选额定电流为400A ，额定电压为1700V 的晶闸管 同理α=0°时，21.17cos d U U α=，2188U V =
2I =
=2234.6=I A
2223132314.4==P U I W
3-14. 三相半波可控整流电路中，相电压V U 1102=，负载反电势30E V =，负载电阻
15R =Ω，电感L 值极大以致输出电流可以认为恒定，触发角ο60=α时，求：○1 输出电流平均值和有效值；○2 a 相电流a i 的有效值；○3 画出1VT u 、d i 、d u 、a i 波形。
解：在三相整流可控整流电路中：
（1） 负载电流连续：
输出电压平均值： 21.17cos 1.17110cos 6064.35==⨯⨯︒=d U U α 输出电流平均值： d d I (U E)/R (64.3530)/15 2.29A =-=-= 输出电流有效值：2 2.29==d I I A
（2） a 相电流的有效值等于晶闸管电流有效值：
1.32==
=a VT d I I I A
（3）
3-17. 三相桥式全控整流电路，负载电阻Ω=4R ，电感H L 2.
0=，要求输出电压d U 从
0~220V 之间变化，求：○
1 不考虑控制裕量，整流变压器二次侧相电压；○
2 计算晶闸管的电压、电流定额（考虑2倍裕量）；○
3 变压器二次侧电流有效值2
I ；○4 变压器二次侧容量2S 。
解：（1）因为随着α的变化输出电压d U 也随之变化 这里考虑最大输出电压为220V 控制延
迟角α=0时的二次相电压 22.34cos 220d U U α==V
()cos cos ααγ-+=
3.34γ=︒
=2U 94V
（2）画图分析可得晶闸管承受的最大电压为 26U U FM =
=230V
负载电流为
A R
U I d
d 55==
晶闸管电流有效值为 A I I d VT 323
1==
不考虑余量的晶闸管额定电流为
A I I VT
AV VT 2057
.1)(==
考虑两倍的裕量 V U N 4602302=⨯= A I N 40202=⨯= （3）二次绕组电流为
20.81644.8845d d I I A =
=== （4）变压器二次侧的容量S
W I U S 1269045943322=⨯⨯==
3-18. 三相桥式半控整流电路带续流二极管，电源电压V U L 3802=，负载电阻Ω=2R ，
反电动势V E 40=，负载电感足够大，使电流波形平直，求：○1 画出d u 、d i 波形；○2 计算输出电压、电流的平均值d U 和d I ； ○
3 计算电路功率因数。
解：(1)
(2) 21.17(1cos )480.3=+=d U U V α
d d I (U E)/R (480.340)/2220.15A =-=-= (3) d d 2d 2
P U I
PF 0.89S 3U I =
==
3-22. 图3-73是三相桥式全控整流带续流二极管电路，分析电路工作过程，画出输出电压、负载电流、晶闸管承受的电压及流过的电流、续流二极管流过的电流波形，给出输出电压平均值、有效值及功率因数计算公式。
3-24. 三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，Ω=1R ，L =∞，2100U V =，变压
器漏抗1B L mH =，V E 50,30==ο
α时，求电路输出电压d U 、输出电流d I 和换相重叠角
γ。
解：考虑L B 时，有：
()21.17cos 3/2/d d d B d d d U U U U X I I U E R
π=∂-∆∆==-
解方程组得：
()()()()
21.17cos 3/2394.366.744.64d B B d d U R U X E R X U V I A ππ=∂++=∆==
又∵
αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕6U 2
即得出
)30cos(γ+︒=0.752
换流重叠角
γ ＝ 41.28°－30°=11.28°
3-25. 三相桥式全控整流电路对反电动势及大电感负载供电，电源电压2220U V =，反电动势200E V =，1R =Ω，
ο60=α，○1 不计漏感时求d U 、d I ；○2 当mH L B
1=时，计算d U 、d I 、γ，并分别画出d u 、VT i 波形。
（1）不计漏感：
输出电压平均值： 输出电流平均值： （2）当时
、、、 可得：
22.34cos 2.34220cos60257.4d d U U U V α===⨯⨯︒=257.420057.41
d d U E I A R --===1B L mH =22.34cos d d U U U α=-∆3B
d d X U I π
∆=
d d U E
I R
-=
B B X L ω=22.34cos 32443B d B
U R X E
U V R X παπ+=
=+44d d U E
I A R -=
=
3.35γ=︒
3-27. 某电路输出的电流波形为缺角正弦波，如图3-75所示，求该波形中三、五和七次电流谐波有效值及电流总畸变率。
解：(计算可能有误) 根据波形进行傅里叶分析
()()01
cos sin n n n i wt a a nwt b nwt ∞
==++∑
2200
11
1
10sin 10sin 10sin 0222a wtdwt wtdwt wtdwt π
π
π
α
παπ
ππ
+
=
=
+=⎰
⎰⎰
同理求积分易得：0n a =
()()()()20
1
10sin sin sin 1sin 1sin(1)5sin(1)51111n b wt nwtdwt
n n n n n n n n π
π
απαπααππ=
+++-+⎛⎫⎛⎫-=-+- ⎪ ⎪+-+-⎝⎭⎝⎭
⎰
则34b π
=-
5b =
7b =
(
)cos cos ααγ-+
=
则三次电流谐波有效值3I 1.46A ==
五次电流谐波有效值5I 0.49=
七次电流谐波有效值7I 0.24=
1
0.53THD ==
3-30. 单相全控桥式整流电路带反电动势阻感负载，1R =Ω，L =∞，0.5B L mH =，
2100U V =，当ο60,99==βV E 时求d U 、d I 和γ。
解：由题意可列出如下3个等式：
.()U U U U X I I U E R
-d 2d d B d d d M 09cos πβΔΔ2π＝－＝∕＝（－）∕
三式联立求解，得
[.()]49.?49.09U R U X E R X I -d 2B M B d π09cos πβ2π291V A ＝＋∕（＋）＝－（）＝－（）
又∵
αcos －)cos(γα+＝2B d X I ∕U 2 =0.9107
7.52γ=︒
3-31. 三相桥式全控整流电路，反电动势阻感负载，Ω=1R ，∞=L ，mH L B 1=，
V U 2202=，当ο60,400==βV E 时求d U 、d I 和γ的值，并计算此时逆变回电网的有
功功率是多少？
解：、、、、 可得：
22.34cos d d U U U α=-∆3B
d d X U I π
∆=d d U E
I R
-=
B B X L ω=απβ=-22.34cos 3290.33B d B
U R X E
U V R X παπ+=
=-+109.7d d U E
I A R
-=
=()cos cos ααγ-+=
送回电网的有功功率：
1.9
8.90γ=︒2
31.85d d P EI I R W =-
=。