电力电子技术基础22-习题

FundamentalsofPowerElectronicsTechnology电力电子技术基础SouthChinaUniversityofTechnology习题讲解6电力电子技术基础习题讲解——习题1－3图1－39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iIm0tiIm0tiIm0t电力电子技术基础习题讲解——习题1－3)()(21)(1200tdtidttiTITd电流平均值的定义)())((21220tdtiI电流有效值的定义dfIIK波形系数的定义电力电子技术基础习题讲解——习题1－3iIm0t解：（1）)()(21201tdtiId2)()sin(212mmItdtI222201)())sin((21)())((21tdtItdtiIm42mI22.22422111mmdfIIIIK电力电子技术基础习题讲解iIm0t——习题1－3（2）32342)()sin(()()sin(21tdtItdtIImmd23)()sin(13mmItdtI3234222)())sin(()())sin(([21tdtItdtIImmmmII634.0833133.12fK电力电子技术基础习题讲解——习题1－3（3）4)(21203mmdItdII2)()(212023mmItdII23fKiIm0t电力电子技术基础习题讲解——习题1－4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？iIm0tiIm0tiIm0t电力电子技术基础习题讲解电流定额___通态平均电流IT(AV)晶闸管在环境温度为40C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1.5~2倍——习题1－4iIm0tIT(AV)电力电子技术基础习题讲解iIm0tIT(AV)iIm0t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57.1dfIIKSCR允许的有效电流具体波形波形系数求：平均电流——习题1－4（工频正弦半波导通）电力电子技术基础习题讲解——习题1－4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200×1.57＝314A因此，这个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电力电子技术基础习题讲解AIII314321——习题1－4上题中已经求出各种波形的波形系数，所以AKIIfd4.14122.2314111AKIIfd1.23633.1314222AKIIfd1572314333电力电子技术基础习题讲解——习题1－4AIII314321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AIIm8882211AIIm3.495634.022AIIm6285.033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1.5~2倍的冗余，电流定额可以直接用下式求出：57.1)2~5.1()(IIAVT电力电子技术基础习题讲解——习题2－5某电阻负载R＝0.8Ω，要求直流平均电压在0～24V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因数以及对电源要求的容量，从中可以得到什么结论？TVTR0a)u1u2uVTudidt12ttttu2uguduVT0b)c)d)e)00电力电子技术基础习题讲解——习题2－5解：在负载电阻恒定的情况下直流电压0～24V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TVTR0a)u1u2uVTudidt12ttttu2uguduVT0b)c)d)e)002cos145.0)(sin22122UttdUUd所以，当输出电压为24V时，控制角为515.0145.02cos2UUd121导通角为59；电力电子技术基础习题讲解——习题2－5TVTR0a)u1u2uVTudidt12ttttu2uguduVT0b)c)d)e)00晶闸管两端的最大正、反压为也可以采用下面的公式计算VUUM31122晶闸管的额定电压为VUUMN)933~622()3~2(取900V;流过晶闸管的电流有效值为ARUId84)cos1(2)(42sin22ARUI8422sin4122例题2－1公式公式2－3电力电子技术基础习题讲解——习题2－5所以，选择的晶闸管要求能通过84A的电流有效值AIIVTd)107~3.80(57.1)2~5.1(2)(电流定额___通态平均电流IT(AV)晶闸管在环境温度为40C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。电流定额为正弦半波的波形系数取100A;电力电子技术基础习题讲解——习题2－5功率因数31.0cos2222UIRISP电源的容量为VAUIS1848022注意单位！！！！！！！！（2）采用交流60V供电时2cos145.0)(sin22122UttdUUd所以，当输出电压为24V时，控制角为778.0145.02cos2UUd39导通角为141；电力电子技术基础习题讲解——习题2－5电力电子技术基础习题讲解——习题2－5晶闸管两端的最大正、反压为也可以采用下面的公式计算VUUM85.8422晶闸管的额定电压为VUUMN)6.254~7.169()3~2(取200V;流过晶闸管的电流有效值为ARUId51)cos1(2)(42sin22ARUI5122sin4122电力电子技术基础习题讲解——习题2－5AIIVTd)65~49(57.1)2~5.1(2)(电流定额为功率因数68.0cos2222UIRISP电源的容量为VAUIS306022取60A;电力电子技术基础习题讲解——习题2－5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0.68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。电力电子技术基础习题讲解——习题2－8单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载R=2Ω,L值极大，反电动势50V，当α＝30º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。Oud0Eidtt=tOi2IdId-Id电力电子技术基础习题讲解——习题2－8课本57页第5～8行：（阻感反电动势负载）如果电感量足够大就能使电流连续，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。Oud0Eidtt=tOi2IdId-IdVUU78cos9.02d输出平均电压为输出平均电流为AREUI14dd不同输出(变压器二次侧)有效电流为AI142晶闸管平均电流为输出平均电流的1/2电力电子技术基础习题讲解——习题2－8AIIVTd72d)(晶闸管有效电流为输出有效电流的21AIIVT9.922Oud0Eidtt=tOi2IdId-Id变压器一次侧电流有效值为电力电子技术基础习题讲解——习题2－8AUUII36.61221变压器的容量为VAIUS140022注意单位！！！！Oud0Eidtt=tOi2IdId-Id电力电子技术基础习题讲解——习题2－13如图所示单相桥式半控整流电路，负载R=5Ω,L值极大，当α＝60º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？RTu1u2i2abVD1VD3VD2VD4udid..VDRVTRTu1u2a)i2abVD1VD3VD2VD4udid..VDRVT0t12ttttu2uVTio000ivd1ivd4ivd2ivd3ivtt0tivdr电力电子技术基础习题讲解——习题2－13一个周期（2π）内：每个整流二极管导通120º；续流二极管导通2×60＝120º；电力电子技术基础习题讲解——习题2－13AIId25.24VT晶闸管的电流有效值为输出电流有效值、平均值为ARUIIdd7.29输出电压平均值为VUttdUU5.1482cos19.0sin2122d晶闸管的电流定额为AIIVT9.30~2.2357.12~5.1d(VT)取30A.晶闸管的最大正反相电压为电力电子技术基础习题讲解——习题2－13VUU4.26960sin22m晶闸管的电压定额为VUUN2.808~8.538)3~2(m取800V.2m2UU或者AIId15.172VD整流二极管的电流有效值为电流定额为AIIVD8.21~38.1657.12~5.1d(VD)取20A.电力电子技术基础习题讲解——习题2－13续流二极管的最大反压为22U续流二极管的电压定额为22)3~2(U此处最好不要求电流平均值不同有效值AIId15.17VDR续流二极管的电流有效值为电流定额为AIIVDR8.21~38.1657.12~5.1d(VDR)取20A.电力电子技术基础习题讲解——习题2－13整流二极管的最大反压为22U整流二极管的电压定额为22)3~2(U电力电子技术基础习题讲解——习题2－19三相桥式全控整流电路，U2=100V，负载R=5Ω,L值极大，当α＝60º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。bacTn负载iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1课本53页2.5.3：（三相全桥阻感负载）当α≤60º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。电力电子技术基础习题讲解——习题2－19uduuvuuwuvwuvuuwuuwvuuvuuwOtidivt1IdIdIdttbacTn负载iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1电力电子技术基础习题讲解——习题2－19VUUd117cos34.22输出平均电压为输出平均电流为ARUI4.23dd晶闸管平均电流为输出平均电流的1/3AIIVTd8.73d)(晶闸管有