第4章 交流-交流变换电路习题
电力电子技术习题
电力电子技术第1章 电力电子器件1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。
2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为__开关损耗__。
9.对同一晶闸管，维持电流IH 与擎住电流I L 在数值大小上有I L __大于__IH 。
16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。
17.IGBT 的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数， 在1/2或1/3额定电流以上区段具有__正___温度系数。
第2章 整流电路1.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，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_0-180O_。
2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，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_0-180O ，其承受的最大正反向电压均为22（设U 2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__0-180O _，单个晶闸管所222；带阻感负载时，α角移相范围为_0-90O_，22；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_。
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 =_π-α-δ_； 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ =_π-2δ_。
5.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UFm 2，晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-150o_，使负载电流连续的条件为o 30≤α(U2为相电压有效值)。
6.三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_120o _，当它带阻感负载时，α的移相范围为__0-90o _。
电力电子技术第4章 交流-交流变换电路习题和答案K
一、选择题4-1、（ C ）变流电路是把一种形式的交流变换成另一种形式交流电的电路。
A、交流-直流B、直流-交流C、交流-交流D、直流-直流4-2、只改变电压、电流大小或对电路的通断进行控制，而不改变频率的电路称为( A)电路。
A、交流电力控制B、变频C、交流调压电路D、交流调功电路4-3、在单相交-交变频电路中，要改变输出频率，必须改变两组变流器的( A)；要改变输出电压的幅值，就要改变变流电路工作时的( D )。
A、切换频率B、幅值C、电压D、控制角4-4、交-交变频电路是把电网频率的交流电直接变换成(C)频率的交流电的变流电路。
属于(A)变频电路。
A、直接B、间接C、可调D、不可调4-5、电网频率为50Hz时，对6脉波三相桥式电路而言，交-交变频电路的输出上限频率约为( B )。
A、10HzB、20HzC、50HzD、100Hz二、填空题4-1、变频电路有（）变频电路和（）变频电路等形式。
交-交；交-直-交4-2、单相交流调压电路中，由于波形正负半波（），所以不含直流分量和（）谐波。
对称；偶次4-3、交流调功电路和交流调压电路的电路形式( )，控制方式( )。
相同；不同4-4、两组变流电路在工作时采取直流可逆调速系统中的（）工作方式，即一组变流电路工作时，封锁另一组变流电路的触发脉冲。
无环流4-5、三相交-交变频电路的接线方式有公共交流母线进线方式和（）联结方式。
输出星形三、问答题4-1、交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？答：交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。
交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。
而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。
第四章 正弦交流电路习题参考答案
tωAi /A222032πtωAi /A 2032π6πA102i 1i 第四章 正弦交流电路[练习与思考]4-1-1 在某电路中，()A t i 60 314sin 2220-=⑴指出它的幅值、有效值、周期、频率、角频率及初相位，并画出波形图。
⑵如果i 的参考方向选的相反，写出它的三角函数式，画出波形图，并问⑴中各项有无改变？ 解：⑴ 幅值 A I m 2220有效值 A I 220= 频率 3145022f Hz ωππ=== 周期 10.02T s f== 角频率 314/rad s ω=题解图4.01 初相位 s rad /3πψ-=波形图如题解图4.01所示(2) 如果i 的参考方向选的相反, 则A t i ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=32 314sin 2220π，初相位改变了，s rad /32πψ=其他项不变。
波形图如题解图 4.02所示。
题解图4.02 4-1-2 已知A )120314sin(101 -=t i ，A )30314sin(202 +=t i⑴它们的相位差等于多少？⑵画出1i 和2i 的波形。
并在相位上比较1i 和2i 谁超前，谁滞后。
解：⑴ 二者频率相同，它们的相位差︒-=︒-︒-=-=1503012021i i ψψϕ (2)在相位上2i 超前，1i 滞后。
波形图如题解图4.03所示。
题解图4.03+1+j1m I ∙2m I ∙mI ∙︒60︒30︒1.234-2-1 写出下列正弦电压的相量V )45(sin 2201 -=t u ω，)V 45314(sin 1002+=t u 解：V U ︒-∠=∙4521101 V U ︒∠=∙4525024-2-2 已知正弦电流)A 60(sin 81+=t i ω和)A 30(sin 62-=t i ω，试用复数计算电流21i i i +=，并画出相量图。
解：由题目得到Aj j j j I I I m m m ︒∠=+=-++=︒-︒+︒+︒=︒-∠+︒∠=+=∙∙∙1.231093.32.9)32.5()93.64()30sin 630cos 6()60sin 860cos 8(30660821 所以正弦电流为)A 1.23(sin 101+=t i ω题解图4.04 相量图如题解图4.04所示。
电力电子应用技术最新版精品课件-第四章交流-交流变换电路
t
不通io过零后， VT2开通， VT2导通角小于π； iG1
➢ 原有的io表达式仍适用，只是α ≤ωt <∞；
O iG2
➢
过渡过程和带R-L负载的单相交流电路在ωt = α (α
O io
iT1
t t
< φ)时合闸的过渡过程相同；
O iT2
t
➢ io由两个分量组成：正弦稳态分量、指数衰减分量； <时阻感负载图交4-流5 调压电路工作波形
交流调功电路：以交流电周期为单位控制晶闸管的通断，改变通态周期数和断态 周期数的比，调节输出功率平均值的电路。
交流斩波调压电路：改变占空比，调节输出电压有效值。 交流电力电子开关：串入电路中根据需要接通或断开电路的晶闸管。
■ 应用 灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）
异步电动机软起动
异步电动机调速
VD1 V1
i1
斩波控制
u1
V2 VD2
斩波控制
V3
VD4
R
uo
VD3 V4 L
续流通道 续流通道
图4-9 交图流4斩-波7 调压电路图
■ 特性
4.3 交流斩波电压电路
➢ 电源电流的基波分量和电源电压同相位， 即位移因数为1；
➢ 电源电流不含低次谐波，只含和开关周期 T有关的高次谐波；
➢ 功率因数接近1。
图4-7 三相交流调压电路基本形式及输出波形
4.2 交流调功电路
■ 交流调功电路——以交流电源周波数为控制单位 ■ 交流调功电路 VS 交流调压电路
➢ 相同点：电路形式完全相同
➢ 不同点：控制方式不同——将负载与电源接通几个周波，再断开几个周波， 改变通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均
电力电子技术 徐德鸿版 习题解答
+
1 × U d D(1 −
2
fL
D)
= 15A
（3）增加 L 可以使 ΔI 下降
I VTm = 110%I 0 = 11A
1 ΔI = 11 −10 = 1A 2 L=500μH
1 × U d D(1 − D) = 1A
2
fL
2、Boost 电路如图 2.17 所示，设输入电压为 100V，电感 L 是 1000μH，电 容 C无穷大，输出接 10Ω 的电阻，电路工作频率 50kHz,MOSFET 的导通占 空比为0.5，求：（1）输出直流电压 Uo，输出直流电流 Io；
（2）电感电流平均值 IL； （3）MOSFET 阻断时的电压。
解：（1）U o
=
Ud 1− D
=
200V
I o= U o / R = 20A
（2） I L
=
I in
=
Io 1− D
=
40A
（3）U VTm = U o = 200V
1
3、设有两组蓄电池，A 组电压为 100V，B 组电压为 200V，用 Buck 电路和 Boost 电路组合设计一种电路，以完成既能由 A 组蓄电池向 B 组蓄电池充电，又能由 B 组蓄电池向 A 组蓄电池充电的功能。
解：（1）占空比范围
Uo < D < Uo
U dmax
U dmin
得：
0.25 < D < 0.5
（2）电感电流临界连续时，有
I omin
=
1 2
ΔI
L
=
5 10
=
0.2A
开关关断期间，有
L = U o (1 − D)T = U o (1 − D)T
电工学电子技术基础 第4章 习题解答
第4章 场效应管放大电路与功率放大电路图所示为场效应管的转移特性，请分别说明场效应管各属于何种类型。
说明它的开启电压th U （或夹断电压p U ）约是多少。
GSGS (a)(b)(c)图 习题图解：(a) N 沟道 耗尽型FET U P =－3V ； (b) P 沟道 增强型FET U T =－4V ； (c) P 沟道 耗尽型FET U P =2V 。
某MOSFET 的I DSS = 10mA 且U P = －8V 。
(1) 此元件是P 沟道还是N 沟道？(2) 计算U GS = －3V 是的I D ；(3) 计算U GS = 3V 时的I D 。
解：(1) N 沟道； (2) )mA (9.3)831(10)1(P GS DSS D =-⨯=-=U U I I (3) )mA (9.18)831(10)1(P GS DSS D =+⨯=-=U U I I 画出下列FET 的转移特性曲线。
(1) U P = －6V ，I DSS = 1mA 的MOSFET ；(2) U T = 8V ，K = V 2的MOSFET 。
解：(1)/V(2)i D /V试在具有四象限的直角坐标上分别画出4种类型MOSFET的转移特性示意图，并标明各自的开启电压或夹断电压。
解：i Du GSo耗尽型N沟道增强型N沟道U P U TU PU T耗尽型P沟道增强型P沟道判断图所示各电路是否有可能正常放大正弦信号。
解：(a) 能放大(b) 不能放大，增强型不能用自给偏压(c) 能放大（d）不能放大，增强型不能用自给偏压。
共漏1<uA&，可增加R d，并改为共源放大，将管子改为耗尽型，改电源极性。
图习题电路图电路如图所示，MOSFET的U th = 2V，K n = 50mA/V2，确定电路Q点的I DQ和U DSQ值。
解：)V(13.3241510015DDg2g1g2GSQ=⨯+=⨯+=VRRRU22DQ n GSQ th()50(3.132)63.9(mA)I K U U=-=⨯-=)V (2.112.09.6324d DQ DD DSQ =⨯-=-=R I V UR g1R g2100k 15k Ω(a)图 习题电路图 图 习题电路图试求图所示每个电路的U DS ，已知|I DSS | = 8mA 。
交流电路练习题
交流电路练习题一、选择题（每小题3分，共30分）1、纯电容电路中，已知电流的初相为30°，则电压的初相为（）A、30°B、60°C、120°D、-60°2、加在感抗X L=100Ω的纯电感两端的电压U L=100sin（ωt+π/3）V，则通过它的电流应是（）A、i L=sin（ωt-π/3）AB、i L=√2sin（ωt+π/3）AC、i L=sin（ωt-π/6）AD、i L=sin（ωt-5π/6）A3、某电感线圈，接入直流电测出R=6Ω，接入工频交流电测出Z=10Ω，则线圈的感抗X L为（）A、16ΩB、8ΩC、4ΩD、11.7Ω4、在RLC串联电路中，发生谐振时下列关系式正确的是（）A、ω2LC=1B、ωL2C=1C、ωLC=1D、ω=LC5、一单相电动机的铭牌上写着U=220V，I=4A，cosφ=0.75,则其有功功率P和无功功率Q 分别为（）A、880W，660varB、660W，582varC、582W，660varD、660W，880var6、下列各组电压是三相对称电压的是（）A、u U=100sin（314t-30°）V，u V=100sin（314t-150°）V ,u W=100sin（314t+90°）VB、u U=100sin（314t-30°）V，u V=100sin（314t+90°）V ,u W=141sin（314t-150°）VC、u U=100sin（314t-30°）V，u V=141sin（314t-150°）V ,u W=100sin（314t+90°）VD、u U=100sin（314t+30°）V，u V=141sin（314t+150°）V ,u W=141sin（314t-90°）V7、对称三相四线制供电电路，若端线上的一根保险丝熔断，则熔断器两端的电压为( )A、相电压B、线电压C、相电压+线电压D、线电压的一半8、在相同的线电压作用下，同一台三相异步电动机作三角形联结所产生的功率是星形联结所产生功率的（）倍。
电力电子技术电力电子技术习题4交流调压习题附答案
电力电子技术电力电子技术习题4交流调压习题附答案交流/交流变换器自测题【练习题5-1】一调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看作电阻载，在a =0 时输出功率为最大值，试求功率为最大输出功率的80%，50%时的开通角a。
解：a =0 时输出功电压最大，为：Uomax = 1此时负载电流最大，为：Iomax = UomaxR = UiR输出功率为最大输出功率的50%，有：U0 =又有U0 =Ui sin2a2【练习题5-2】一单相交流调压器，电源为功频220V，阻感串联作为负载，其中R=0.5Ω，L=2mH。
试求：1)开通角a的变化范围2)负载电流的最大有效值；3)最大输出功率及此时电源侧的功率因数；4)当a = π解：（1）负载抗阻角为：φ= arctanωLR = arctan开通角a的变化范围；φ≤a ≤π 即0.***** ≤a ≤π（2）（3）当a= φ时，输出电压最大，负载电流也为最大，此时输出功率最大，为：P功率因数为：实际上，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦，即：cosφa =/2时，先假设晶闸管的导通角，由式（4-7）得：sin(解上式可得晶军品管导通角为：θ=2.375 =136.1°也可由关系图估计出θ的值。
此时，晶闸管电流有效值为：I=电源的侧功率因数为：λ=RI02于是可得出：λ=RI0【练习题5-3】试从电压波形、功率因数、电源容量、设备重量及控制方式等几方面,分析比较采用晶闸管交流调压与采用自耦调压器的交流调压有何不同?答:晶闸管交流调压电路输出电压的波形是正负半波都被切去一部分的正弦波,不是完整的正弦波,切去部分的大小与延迟角的大小有关。
这种非正弦交流电中包含了高次谐波,会造成干扰,如果不采取措施就会影响其他用电设备的正常工作,这点必须注意。
另外,随着延迟角的增大,功率因数降低,因此,如果输出电流不变,要求电源容量随之增大,这是它的缺点。
但是晶闸管交流调压设备重量轻,控制灵敏，易于实现远方控制和自动调切,这是它的优点。
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一、填空题
4-1、变频电路有（）变频电路和（）变频电路两种形式。
交-交；交-直-交
4-2、单相交流调压电路中，由于波形正负半波（），所以不含直流分量和（）谐波。
对称；偶次4-3、交流调功电路和交流调压电路的电路形式( )，控制方式( )。
相同；不同
4-4、两组变流电路在工作时采取直流可逆调速系统中的（）工作方式，即一组变流电路工作时，封锁另一组变流电路的触发脉冲。
无环流
4-5、三相交-交变频电路的接线方式有公共交流母线进线方式和（）联结方式。
输出星形
二、问答题
4-1、交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？
答：交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。
交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。
而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。
交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。
由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。
4-2、晶闸管相控整流电路和晶闸管交流调压电路在控制上有何区别？
答：相控整流电路和交流调压电路都是通过控制晶闸管在每一个电源周期内的导通角的大小（相位控制）来调节输出电压的大小。
但二者电路结构不同，在控制上也有区别。
相控整流电路的输出电压在正负半周同极性加到负载上，输出直流电压。
交流调压电路，在负载和交流电源间用两个反并联的晶闸管VT1 、VT2或采用双向晶闸管相联。
当电源处于正半周时，触发VT1导通，电源的正半周施加到负载上；当电源处于负半周时，触发VT2 导通，电源负半周便加到负载上。
电源过零时交替触发VT1 、VT2，则电源电压全部加到负载。
输出交流电压。
4-3、下图为一单相交流调压电路，试分析当开关Q置于位置1、2、3时，电路的工作情况。
答：（1）Q置于位置1：双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上无电压。
（2）Q置于位置2：正半周，双向晶闸管I+触发方式导通。
负半周，由于二极管VD反偏，双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上得到半波整流电压。
（3）Q置于位置3：正半周，双向晶闸管I+触发方式导通。
负半周，双向晶闸管III-触发方式导通，负载上得到近似单相交流电压。
4-4、试述单相交-交变频电路的工作原理。
为什么只能降频、降压，而不能升频、升压？
答：其电路有两组整流器，一组为正组整流器，另一组为反组整流器，其正组和反组整流器交替地以低于电源的频率切换正反组整流器的工作状态。
当正组工作，反组封锁时，负载输出电压为上正下负，如果负组工作，正组封锁，则为上负下正，如果控制角的大小不变，则输出电压波形为矩形波，如果让控制角按90°～0°逐渐减小，然后再从0°～90°逐渐增大。
那么正组整流电流的输出电压的平均值按正弦规律变化，从零增大到最大，然后从最大减小到零，反组用上述同样的控制方法，就可以得到接近正弦波的输出电压。
晶闸管交-交变频，当输出频率增高时，输出电压一周期所含电网电压数就越少，波形畸变严重。
1。
而当输出电压升高时，也会造成输出波形畸变。
一般认为：输出上限频率不高于电网频率的1～2
因此，只能降频、降压，而不能升频、升压。
4-5、单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同?
答：单相交-交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路的电路组成是相同的，均由两组反并联的可控整流电路组成。
但两者的功能和工作方式不同。
单相交-交变频电路是将交流电变成不同频率的交流电，通常用于交流电动机传动，两组可控整流电路在输出交流电压一个周期里，交替工作各半个周期，从而输出交流电。
而直流电动机传动用的反并联可控整流电路是将交流电变为直流电，两组可控整流路中哪一组工作并没有像交-交变频电路那样的固定交替关系，而是由电动机正反转工作状态的需要决定。
三、计算题
4-1、一台工业炉原由额定电压为单相交流220V电源供电，额定功率为10千瓦。
现改用双向晶闸管组成的单相交流调压电源供电，如果正常工作时负载只需要5千瓦。
试问双向晶闸管的触发角α应为多少度？试求此时的电流有效值，以及电源侧的功率因数值。
答：π/2； 32.1A；0.707；
4-2、在图示交流调压电路中，已知U2＝220V，负载电阻R L＝10Ω，当触发角α＝90°时，R L吸收的电功率是多少？并画出R L上的电压波形图。
导通区用阴影线表示。
答：2.4KW 。
4-3、一电阻炉由单相交流调压电路供电，如α=0°时为输出功率最大值，试求功率为80%，50%时的控制角α。
答：α=0°时为输出电压最大值（有效值）120max 0)sin 2(1U t d t U U ==
∫ωωππ； 负载上最大电流为（有效值）R U R U I 1max 0max 0==
； 输出最大功率R U I U P 21max
0max 0max =∗=； 输出功率为80%时R U P P 21max
)8.0(8.0==， 108.0U U =； 而πππ
a a U U −+=2sin 2110，故； o 54.60=α输出功率为最大值的50%时，R U P P 2
1max
)5.0(5.0==，105.0U U =； 而πππ
a a U U −+=2sin 2110，故。
o 90=α4-4、一单相晶闸管交流调压器，用作控制从220V 交流电源送至电阻为0.5Ω，感抗为0.5Ω的串联负载电路的功率。
试求：（1）控制角范围；（2）负载电流的最大有效值。
解：（1）负载阻抗角为：45.05.0πωφ===arctg R L arctg
，最小控制角为4min πφα==，故控制范围为παπ
≤≤4 ；
（2）在4
min π
φα==处，输出电压最大，电流也最大，故最大有效值为： A X R U
I L 3115.05.0220222
20=+=+=
4-5、单相交流调压，阻感负载，U 1=220V ，L=5.5mH ，R =1Ω。
求：移相角α＝？，最大负载电流有效值I =?，最大输出功率P max=?，功率因数cos ϕ=?
解：（1）移相角°=×××==−601105.5502arctan arctan 3
πωϕR L
，所以°≤≤°18060α
（2）ϕα=时，电流连续，且电流最大。
其值()A Z U I 110105.55021220231=×××+==−π
（3）最大输出功率KW I U I U P 1.1260cos 110220cos cos 11max =°××===αϕ
（4）功率因数5.0cos =ϕ。