电力电子技术综合分析题1

电力电子技术讨论课整流电路部分2013.11要求每组3题,每题25分,共计75分。（基础分）评分内容：讨论分析过程、答案正确性；讨论激烈组额外加5分,讨论时间30分钟。每组选三个代表分别上台发言，时间控制在3分钟内。其他同学可对代表的发言进行纠正或补充，上述个人额外加5分讨论过程中请不要保持安静，积极分享自己的观点！主要内容第一小组第二小组第三小组第四小组第五小组第一小组某纯电阻负载的单相桥式半控整流电路，若其中一只晶闸管的阳、阴极之间被烧断(假设VT3被烧断)，试画出整流二极管两端、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。答案由于在管子不导通状态下受漏电流的影响，波形要出现畸变。故精确的波形较难分析，右图是一种较理想状态下绘出的波形图。上图为单相全波整流电路，由一只晶闸管与一只整流二极管组成，已知U2=200V，α=45°。求：（1）输出直流电压Ud；（2）画出α=45°时，ud的波形；（3）画出α=45°时，晶闸管两端电压uVT与二极管两端电压uVD的波形。答案Ud1为VT导通时平均电压值，Ud2为VD导通时平均电压值。12dddUUU220112sind2sind22UttUtt223cos2Uud、uVT、uVD波形如右图所示。上图所示为一种简单的舞台调光线路，试求：（1）根据ud、ug波形分析电路调光工作原理；（2）说明RP、VD及开关Q的作用；（3）本电路晶闸管最小导通角θmin为多少？答案ud、ug波形如图所示。根据晶闸管工作原理分析，波形ug为正弦波，但负半波被VD截去。当它的瞬时值超过晶闸管门极触发电压UGT时，晶闸管因承受正向阳极电压而导通，随着电位器阻值的变化，ug幅值变化，晶闸管导通的时刻也在发生改变，达到调光的目的。开关Q打开时，可以调光；开关Q闭合时，晶闸管VT不导通，灯不亮。用RP调节延迟角α亦即调节输出电压，控制灯光亮暗。当RP阻值增大时，ug幅值减小，控制角α增大；当RP增大到某一值，对应的ug电压最大值等于门极触发电压UGT时，α最大，θ最小。由上图分析，可得出，。VD的作用是保护门极。当Q闭合时，也有极微弱的电流流过灯泡，但灯不会亮，原因是RP一般为几百千欧，所以Q闭合，可以认为灯不亮。第二小组三相半波整流，且电感性负载α=90°，U=220V，由于电感Ld不够大，只能使晶闸管阳极电压过零后，再维持导通30°。试求：（1）画出ud波形。（2）列出电压平均值Ud的计算公式。（3）画出晶闸管VT1两端电压波形。（1）图(a)中斜线部分为ud波形（2）电压平均值：（3）晶闸管VT1两端电压波形如图（b）斜线部分所示。VT1、VT2及VT3均不导通：VT1管承受U相相电压；VT2或VT3导通：VT1管承受线电压。6222332sind0.2472dUUttU答案试分析如图所示三相全控桥式整流故障电路α=60°时的ud波形。（1）熔断器1FU熔断。（2）熔断器2FU熔断。（3）熔断器2FU、3FU熔断。（1）1FU熔断时：ud的波形如图(b)斜线部分所示。凡与U相有关的线电压均不导通。答案（2）2FU熔断时：ud的波形如图（c）斜线部分所示。V字头线电压不导通。（3）2FU、3FU熔断时：ud的波形如图（d）斜线部分所示。凡VW字头线电压均不导通。若在维修中观察输出电压波形如图（b）所示。试判断三相半控桥式电路中哪知器件有故障？并指出此时α等于多少度？VT3管子触发脉冲消失，或VT3管子内部断路；延迟角α=30°。答案第三小组相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的Ud与Id的乘积是否等于负载有功功率，为什么?带大电感负载时，负载电阻Rd上的Ud与Id的乘积是否等于负载有功功率，为什么?带电阻性负载时：不相等原因：负载电阻上的平均功率负载有功功率负载上的电压、电流是非正弦波，除了直流Ud与Id外，还有谐波分量和负载上有功功率:dddPUIPUI12,,UU12,,II22212ddddPPPPPUI答案带大电感负载时：相等原因:带大电感负载时，虽然Ud存在谐波，但电流是恒定的直流，故负载电阻Rd上的Ud与Id的乘积等于负载有功功率。图示为一只晶闸管做开关的可控整流电路，试求：（1）画出时，ud、id波形；（2）计算晶闸管的移相范围；（3）大电感负载时是否需要接续流二极管？为什么？=60(1)(2)晶闸管移相范围：(3)不需要；由于大电感的存在，U2过零变负时，不会突变，仍然按原来的方向流通，只是幅值逐渐减小，此时电路通过VD4与VD2一起续流。。0~180答案di图（a）为具有中点二极管的单相半控桥式整流电路，求：（1）绘出α=45°时ud的波形。（2）导出Ud=f(α)的关系式。（3）求出Ud的最大值Udmax和Ud的最小值Udmin。(1)设在α期间，VT1、VT2未触发导通。正半周时：下面一组变压器二次电压U2工作，VD3和VD2导通；负半周时：上面一组变压器电压U2工作，VD3和VD1导通。当某时刻触发VT1、VT2使之导通时，电路恢复为单相桥式半控整流电路，Ud波形如图(b)所示。答案(2)Ud=Ud1+Ud2Ud1是VD3导通时的平均电压Ud2是半控桥时的平均电压2120122sin()(1cos)dUUUtdt22212222sin()(1cos)dUUUtdt则：22(3cos)dUU(3)当时，;当时，。02max42ddUUU2min22ddUUU22(3cos)dUU三相半波可控整流电路，能否如图所示只用一套触发器，每隔120°送出触发脉冲，使电路工作？第四小组能工作。原因：虽然三个晶闸管同时加触发脉冲，只有阳极电压最高相所接的晶闸管导通，其余两个晶闸管承受反压时阻断。但移相范围只有120°，达不到150°的要求。答案如图所示整流电路，变压器第一次电压为220V，二次电压各段均为100V，电阻负载为R=10。当控制角为90°时，求：输出整流电压Ud和负载电流Id，并作出晶闸管、整流管、变压器一次侧绕组电流的波形。时：由于VT1无触发脉冲而截止，VD1由于承受正相电压二导通，此时;时：VT1因触发而导通，同时VD1因承受反压而截止，此时;时：情况同上，只是轮到VT2和VD2工作，而VT1和VD1因承受反压而截止。0,2t22sindUUt,2t222sindUUt,2t答案Ud波形如图（a）所示。晶闸管、整流管和变压器一次绕组电流波形分别为如图（b）、（c）、（d）。2220212sin()22sin()dUUtdtUtdt232dUU2100UV135dUV13513.510ddUIAR上图为整流电路，，。问：（1）延迟角应定在何处？（2）绘出时ud的波形。（3）求，假设VT1，VT2；VT3，VT4；VT5，VT6；VT7，VT8分别同时触发。122sinuUt222cosuUt00()dUf第五小组（b）(1)，定在离该相电压原点45°处。(2),ud的波形如图（b）所示。(3)时,时，000434224422sin()2.54cos2dUUtdtUt3442241cos[]4422sin()3.5422dUUtdtU答案三相半控桥整流电路带电阻性负载，由于触发电路输出脉冲的相位未调节好，如果、（对应VT1,VT3,VT5的触发脉冲），试画出Ud和UVT的波形。130360590分析：由于是三相半控桥，可控桥为共阴极组，且，不可控桥为共阳极组，它们输出电压Ud和UVT分别如右图所示。时刻，1303560,901tt11()()dbauutut答案由于是纯阻性负载，VT3和VD4关断，直至时刻，VT5被触发，此时，VT5和D6导通，。波形如右图所示区间，考虑VT1承受的电压为2tdbcuu1VTu12,tt11max(,)2VTabacuuu谢谢~