电力电子技术基础22-习题.ppt

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1、,Fundamentals of Power Electronics Technology,电力电子技术基础,South China University of Technology,习题讲解,6,习题13,图139为晶闸管导通时电流波形，各电流最大值为Im，试求各波形的电流平均值、电流有效值以及波形系数,习题13,电流平均值的定义,电流有效值的定义,波形系数 的定义,习题13,解：（1）,习题13,（2）,习题13,（3）,习题14,上题中不考虑安全裕量，额定电流IT(AV)=200A的晶闸管，能送出电流平均值各为多少？对应的电流最大值为多少？,电流定额_通态平均电流 IT(AV)晶闸管在环

2、境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。使用时应按实际电流与通态平均电流有效值相等的原则来选取晶闸管应留一定的裕量，一般取1.52倍,习题14,特定情况,具体情况,已知：平均电流（通态平均电流）,SCR允许的有效电流,正弦半波波形系数,SCR允许的有效电流,具体波形波形系数,求：平均电流,习题14,（工频正弦半波导通）,习题14,解：“额定电流为200A的SCR”，表示该SCR在 工频正弦半波情况下可以通过的平均电流 为200A，由于正弦半波的波形系数为1.57,所以，该SCR可以通过的电流有效值为 2001.57314A 因此，这个

3、SCR不管在什么情况下，允许 通过的电流有效值最大都为314A！也就是说，这个SCR在图中3种不同的波形 下，允许通过的电流有效值最大都为314A,习题14,上题中已经求出各种波形的波形系数，所以,习题14,上题中已经求出各种波形下有效值和最大值之间的关系，所以,具体电路中，需要求电流定额的时候，首先求出通过的电流有效值I，考虑1.52倍的冗余，电流定额可以直接用下式求出：,习题25,某电阻负载R0.8，要求直流平均电压在024V可调。如用220V交流电源直接供电和用变压器降到60V供电，都采用单相半波可控整流电路，试比较两种供电方案的晶闸管导通角、额定电压、额定电流、电源与变压器二次侧的功率

4、因数以及对电源要求的容量，从中可以得到什么结论？,习题25,解：在负载电阻恒定的情况下 直流电压024V连续可调，因此，在电压为24V时为严 酷工作条件；（1）采用交流220V直接供电时,所以，当输出电压为24V时，控制角为,导通角为,；,习题25,晶闸管两端的最大正、反压为,也可以采用下面的公式计算,晶闸管的额定电压为,取900V;,流过晶闸管的电流有效值为,例题21公式,公式23,习题25,所以，选择的晶闸管要求能通过84A的电流有效值,电流定额_通态平均电流 IT(AV)晶闸管在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。,电流定

5、额为,正弦半波的 波形系数,取100A;,习题25,功率因数,电源的容量为,注意单位！,（2）采用交流60V供电时,所以，当输出电压为24V时，控制角为,导通角为,；,习题25,习题25,晶闸管两端的最大正、反压为,也可以采用下面的公式计算,晶闸管的额定电压为,取200V;,流过晶闸管的电流有效值为,习题25,电流定额为,功率因数,电源的容量为,取60A;,习题25,结论：,（1）选用220V直接供电时，需要选用900V，100A的晶闸管；而60V供电时，只需要选用200V，60A的晶闸管；前者对器件的要求高；,（2）选用220V直接供电时，功率因数为0.31 而60V供电时，功率因数为0.6

6、8 前者的功率因数比较低；,（3）选用220V直接供电时，电源的容量为18480VA 而60V供电时，电源的容量为3060VA 前者对电源的容量要求远远大于后者。,所以，从技术层面讲，后者特性优于前者；但是，后者需要额外增加变压器，一定程度上也会提高成本。,习题28,单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载R=2,L值极大，反电动势50V，当30 时，求输出平均电压、平均电流、晶闸管的电流平均值和有效值。设整流变压器的一次测电压为220V,求变压器一、二次侧的电流有效值、变压器容量，并做出ud、id、i2的波形。,习题28,课本57页第58行：（阻感反电动势负载）如果电感量足够大就能使电流连

7、续，SCR每个周期导通180度，ud、Id的波形和电感负载电流连续时完全相同，ud计算公式也一样。,输出平均电压为,输出平均电流为,不同,输出(变压器二次侧)有效电流为,晶闸管平均电流为输出平均电流的1/2,习题28,晶闸管有效电流为输出有效电流的,变压器一次侧电流有效值为,习题28,变压器的容量为,注意单位！,习题213,如图所示单相桥式半控整流电路，负载R=5,L值极大，当60 时，求各元件定额。设画出晶闸管两端的波形，整流二极管和续流二极管一个周期各导通多少度？,习题213,一个周期（2）内：,每个整流二极管导通120；,续流二极管导通260120；,习题213,晶闸管的电流有效值为,输

8、出电流有效值、平均值为,输出电压平均值为,晶闸管的电流定额为,取30A.,晶闸管的最大正反相电压为,习题213,晶闸管的电压定额为,取800V.,或者,整流二极管的电流有效值为,电流定额为,取20A.,习题213,续流二极管的最大反压为,续流二极管的电压定额为,此处最好不要求电流平均值,不同,有效值,续流二极管的电流有效值为,电流定额为,取20A.,习题213,整流二极管的最大反压为,整流二极管的电压定额为,习题219,三相桥式全控整流电路，U2=100V，负载R=5,L值极大，当60 时，做出ud、id、iVT1的波形。求输出平均电压、平均电流、晶闸管的电流平均值和有效值。,课本53页：（三

9、相全桥阻感负载）当60时，电路的工作情况与电阻负载时基本相同，各晶闸管通断情况、ud、uvt 的波形都一样，不同之处在于负载电流波形为一条水平线。,习题219,习题219,输出平均电压为,输出平均电流为,晶闸管平均电流为输出平均电流的1/3,晶闸管有效电流为输出有效电流的,输出有效电流为,习题221,三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，E=50VU2=100V，R=1,L值极大，LB=1mH,当30 时，做出ud、iVT的波形,求输出平均电压、平均电流、换流重叠角。,习题221,直流回路电压平衡方程为(1),其中Ud为不考虑漏感时的输出平均电压为(2),漏感上的电压可由下页的表查得(3),

10、将（2）（3）带入(1)可得,负载平均电压为,换流压降为,习题221,换流重叠角计算公式可由下表查得,所以,习题223,三相桥式全控整流电路，反电动势阻感负载，E=200VU2=220V，R=1,L值极大,60，在LB=0和LB=1mH情况下分别做出ud、iVT的波形,求输出平均电压、平均电流，后者还要求出换流重叠角。,习题223,LB=0,反电动势阻感负载,L值极大,和,L值极大,阻感负载,ud波形相同,和习题219波形一样,LB=0时,输出平均电压为,输出平均电流为,习题223,习题223,LB=1mH,习题223,LB=1mH时,直流回路电压平衡方程为(1),其中Ud为不考虑漏感时的输出

11、平均电压为(2),漏感上的电压为（3）,将（2）（3）带入(1)可得,负载平均电压为,换流压降为,换流重叠角计算公式,所以,习题223,习题35,三相半波有源逆变电路某晶闸管两端的电压波形如图314所示，试指出这是第几个晶闸管两端的电压波形，、为何值？,习题35,第二个晶闸管导通，=150，=30,习题36,单相桥式全控有源逆变电路，反电动势阻感负载，R=1,L值极大,U2=100V，LB=0.5mH 当EM=-99V，60 时，求Ud、id和值？,习题36,LB=1mH时,直流回路电压平衡方程为(1),其中Ud为不考虑漏感时的输出平均电压为(2),漏感上的电压为（3）,将（2）（3）带入(1

12、)可得,负载平均电压为,换流压降为,换流重叠角计算公式,习题36,所以,习题38,三相半波有源逆变电路，反电动势阻感负载，R=1,L值极大,U2=100V，LB=1mH 当EM=-150V，30 时，求Ud、id和值？,直流回路电压平衡方程为(1),其中Ud为不考虑漏感时的输出平均电压为(2),漏感上的电压为（3）,将（2）（3）带入(1)可得,负载平均电压为,换流压降为,习题38,习题38,换流重叠角计算公式,所以,习题39,三相桥式全控有源逆变电路，反电动势阻感负载，R=1,L值极大,U2=220V，LB=1mH 当EM=-400V，60 时，求Ud、Id和值？此时送回电网的平均功率是多少？,例31,习题39,LB=1mH时,直流回路电压平衡方程为(1),其中Ud为不考虑漏感时的输出平均电压为(2),漏感上的电压为（3）,将（2）（3）带入(1)可得,负载平均电压为,换流压降为,换流重叠角计算公式,习题39,所以,此时送回电网的功率为：,祝大家考试顺利！学业有成！,