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[高等教育]单相负载的晶闸管限电保护电路课程设计作业
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15电力电子课后答案(整理版)-3
使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，；防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使；30．单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路；答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要；三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的；第4章逆变电路；1．无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？；答：两种电路的不同主要是：；有源逆变电路的交流侧接电
　使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角β等。 30．单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 180?，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90?。三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 120?，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 ~ 90?。 第4章
逆变电路 1．无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。 2．换流方式各有那几种？各有什么特点？答：换流方式有4种：器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。
电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。 3．什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点。答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路的主要特点是：①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。电流型逆变电路的主要特点是：①直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。 ②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。 4．电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？答：在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压和电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。在电流型逆变电路中，直流电流极性是一定的，无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时，电流并不反向，依然经电路中的可控开关器件流通，因此不需要并联反馈二极管。 第5章
直流斩波电路 1．简述图3-1a所示的降压斩波电路工作原理。答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V导通一段时间ton，由电源E向L、R、M供电，在此期间，uo＝E。然后使V关断一段时间toff，此时电感L通过二极管VD向R和M供电，uo＝0。一个周期内的平均电压Uo＝压的作用。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，EM=30V，T=50μs,ton=20μs,计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为 ton?E。输出电压小于电源电压，起到降ton?toffUo=输出电流平均值为 ton20?200E==80(V) T50Uo-EM80?30==5(A) R10Io = 3．在图3-1a所示的降压斩波电路中，E=100V， L=1mH，R=0.5Ω，EM=10V，采用脉宽调制控制方式，T=20μs，当ton=5μs时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。当ton=3μs时，重新进行上述计算。解：由题目已知条件可得：EM10==0.1 E100L0.001τ===0.002 0.5Rm=当ton=5μs时，有ρ=T?t??=on?由于 =0.01 =0.0025e???1e0..01=0.249&m ?e?1e?1所以输出电流连续。此时输出平均电压为Uo =输出平均电流为 ton100?5E==25(V) T20Io =Uo-EM25?10==30(A) R0.5输出电流的最大和最小值瞬时值分别为?1?e????E?1?e?0.????0.1?mImax=?=?0.5=30.19(A) ?1?e??R?1?e?0.01?????e???1?E?e0.????0.1?mImin=?=?0.5=29.81(A) ?e?1?R?e?1????当ton=3μs时，采用同样的方法可以得出：αρ=0.0015由于e???1e0.015?1=0.01=0.149&m e?1e?1所以输出电流仍然连续。此时输出电压、电流的平均值以及输出电流最大、最小瞬时值分别为：ton100?3E==15(V) 20TU-EM15?10Io =o==10(A) R0.5?1?e?0..1Imax=??1?e?0.01?0.5=10.13(A) ??Uo =?e0.??0.1Imin=??e0.01?1?0.5=9.873(A) ?? 4．简述图3-2a所示升压斩波电路的基本工作原理。答：假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压为恒值Uo。设V处于通态的时间为ton，此阶段电感L上积蓄的能量为EI1ton。当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为toff，则在此期间电感L释放的能量为Uo?EI1toff。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄??的能量与释放的能量相等，即：化简得： EI1ton??Uo?E?I1toffton?toffTE?E tofftoffUo?式中的T/toff?1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。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，ton=25μs时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。 解：输出电压平均值为：Uo =输出电流平均值为： 40T?50=133.3(V) E=40?25toffIo =Uo133.3==6.667(A) R206．试分别简述升降压斩波电路和Cuk斩波电路的基本原理，并比较其异同点。答：升降压斩波电路的基本原理：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L供电使其贮存能量，此时电流为i1，方向如图3-4中所示。同时，电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。此后，使V关断，电感L中贮存的能量向负载释放，电流为i2，方向如图3-4所示。可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反。稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即?u所以输出电压为： T0Ldt?0 当V处于通态期间，uL = E；而当V处于断态期间，uL = - uo。于是： E?ton?Uo?toffUo?tont?E?onE?E toffT?ton1??改变导通比?，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0&?&1/2时为降压，当1/2&?&1时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。Cuk斩波电路的基本原理：当V处于通态时，E―L1―V回路和R―L2―C―V回路分别流过电流。当V处于断态时，E―L1―C―VD回路和R―L2―VD回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路如图3-5b所示，相当于开关S在A、B两点之间交替切换。假设电容C很大使电容电压uC的脉动足够小时。当开关S合到B点时，B点电压uB=0，A点电压uA= - uC；相反，当S合到A点时，uB= uC，uA=0。因此，B点电压uB的平均值为toffU（UC为电容电压uC的平均值），又因电感L1的电压平均值为零，所以TCttE?UB?offUC。另一方面，A点的电压平均值为UA??onUC，且L2的电压平均值为TTt零，按图3-5b中输出电压Uo的极性，有Uo?onUC。于是可得出输出电压Uo与电源电压TUB?E的关系：Uo?tont?E?onE?E toffT?ton1??两个电路实现的功能是一致的，均可方便的实现升降压斩波。与升降压斩波电路相比，Cuk斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。8．分析图3-7a所示的电流可逆斩波电路，并结合图3-7b的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。解：电流可逆斩波电路中，V1和VD1构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，电动机为电动运行，工作于第1象限；V2和VD2构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于第2象限。图3-7b中，各阶段器件导通情况及电流路径等如下：V1导通，电源向负载供电：M V1关断，VD1续流：M V2导通，L上蓄能：M 包含各类专业文献、中学教育、专业论文、各类资格考试、幼儿教育、小学教育、应用写作文书、生活休闲娱乐、行业资料、外语学习资料、15电力电子课后答案(整理版)等内容。　
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