电力电子作业 -

作业1

1.1 指出常用器件可达的功率与频率能力

SCR , GTO, IGBT , MOSFET, 功率能力:SCR(10MW)>GTO(MW)>IGBT(百KW)>MOSFET(10KW) 频率能力:MOSFT(百KHz)>IGBT(10KHz)>GTO(1KHz)>SCR(几百Hz)

1.2 一SCR需承受电流平均值100A, 电压峰值300V, 选择其电流电压定额 电压定额UTIT(AV)：2*300V=600V 电流定额IT(AV)：1.5*100A=150A 1.3 简述SCR正常导通条件, 非正常导通条件 正压,门极触发; 过压,过电压上升率,过温 1,4简述变流器件常用工作状态与损耗种类. 工作状态：通态、断态、开关状态

损耗种类：稳态损耗：通态损耗、断态损耗 动态损耗：开通损耗、关断损耗 作业2

2.1 简述器件驱动信号基本要求 足够的幅度、陡度、宽度

及良好的可靠性、抗扰性、电气隔离性。 2.2 简述MOSFET、IGBT常用开通与关断正压.

MOSFET常用开通电压为10~15V,关断电压为-5~-15V IGBT常用开通电压为15~20v，关断电压为-5~-15V 2.3 SCR器件串联并联有何作用,有何问题,如何解决

增大电压电流容量;均压均流;选择件同参,并均压电阻,串均流电抗 2.4 简述变流设备常用过压过流保护装置、元件。

过压保护装置、元件：避雷器、缓冲电路、RC过电压抑制电路、反阻断式RC电路、雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极管等。

过流保护装置、元件：快速熔断器、直流快速断路器、过电流继电器

思考判断题1 开关器件

主要工作在开关状态, 关断比导通容易( - ), 断态损耗比通态损耗大( -).高频时开关损耗比通态损耗大(+).

按容量能力是 SCR >FET >IGBT（ -）; 按频率能力比较是SCR

SCR,FET为电流驱动( - ), IGBT为电压驱动(+).

器件串联目的是增大电压容量( + ), 问题是均流( -)。 晶闸管

正常导通条件是：正压（+）、阳极加触发（-）、阳极电流足够小（ - ），导通后不再需要触发(+) 。

过热会误导通( + ),不过压不过热则不会误导通( - ) 保护

开关器件常串联RC(D)电路用于开关缓冲(-)

线路并压敏电阻可防变流设备过流（- ）; 线路串熔断器可防过压（-）。 作业3

3.1 单相全控桥:U2=220V, R=5 Ω, a=60?

(1)画ud,id,i2；计算Ud，Id

Ud=0.9U2 [cosα+1]/2=0.9*220*(cos60?+1)/2=148.5V Id=Ud/R=148.5V/5Ω=29.7A

(2)加串大L,画ud,id,i2 ；计算Ud，Id，I2。 Ud=0.9*220cosα=0.9*220*cos60?=99V; Id=Ud/R=99V/5Ω=19.8A (3)接（2）：Idm=50A,选管电压电流定额。 电流定额IT(AV)=1.5*Idm/2=1.5*50/2A=37.5A 电压定额UT=2*√2*U2=2*1.414*220=622.16V; (1) (2)

3.2 三相全控桥U2=110V, L极大,Rx=0.1Ω,R=0.5Ω (1) 画等效电路

(2) α=60°, 反电势Em=100V,求: (a)Id,Ud,γ*;输出功率P;功率因数.(b)画ud,id

Udα=2.34*U2cosα=2.34*110*cos60?=128.7V; Id=(Udα-Em)/(Rx+R)=(128.7-100)/(0.1+0.5)A=47.8A Ud=Udα-Rx*Id=(128.7-0.1*47.8)V=123.9V, P=Ud*Id=123.9*47.8=5.92KW; λ=0.955cosα=0.955*cos60?=0.4775

(3) α=120°,反电势Em= -140V,求:

(a)Id,Ud,γ*; 输出P,功率因数λ; (b)画ud,id Udα=2.34*U2cosα=2.34*110*cos120?=-128.7V;

Id=(Udα-Em)/(Rx+R)=(-128.7-(-140))/(0.1+0.5)A=18.8A Ud=Udα-Rx*Id=(-128.7-0.1*18.8)V=-130.6V, P=Ud*Id=-130.6*18.8=-2.5KW;

λ=0.955cosα=0.955*cos120?=-0.4775

(4)Idm=100A,选管电压电流定额

电流定额IT(AV)=1.5*Idm/3=1.5*100/3A=50A 电压定额UT=2*√6*U2=2*2.449*110=538.78V;

整流电路测试题

◇整流电路控制角α越小则Ud越高( +); α越近90°功率因数越高( - )。Ud数值越高,功率因数越低(-).

◇负载串电感可减小电流脉动( + ),输出电压会升高( - ).

◇整流器RLE负载时Ud=Udmcosα( - ),α有效范围为0—90度( - ). ◇整流器电流断续时,则输出电压Ud降低 ( - )。

◇整流器交流侧电感使换流减慢（+),等效为有功耗内阻( - ),使输出电压升高( - )。 ◇*单相全波整流谐波直流侧是2倍次（ + ），交流侧是偶次( - )。三相全波整流直流侧是6k±1次（ + ）,交流侧是奇非3次( +)。 ◇移相多重整流器可减小谐波（ + ）；程控多重整流器可提高功率因数（ + ）。 ◇有源逆变将直流电变为交流电（+ ）,直接驱动交流负载（ -）。 ◇逆变失败指由于换相失败，Ud降低使Id降低（ - ） 。 作业4

.1 电力电子器件有哪几种换流方式?

晶闸管在整流、斩波与逆变电路中是何种换流

换流方式：器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流

晶闸管在整流电路中是电网换流，在斩波电路中是负载与强迫换流，在逆变电路中是负载与强迫换流

.2 电压型与电流型逆变电路各有何特点?

电压型逆变电路主要特点：开关器件少,但需电容;输出自动平衡, 无直流分量；输出电压(电源利用率)低;不能输出0压调有效值 电流型逆变电路主要特点：直流侧串大电感，近电流源，电流平 稳；交流侧: 电流为矩形波，容性负载电压近正弦波；负载无 功由负电压反馈到直流侧,由电感缓冲，不需逆导二极管. .3 单相电压与电流型逆变器分别驱动

感性容性负载,画交流电压电流uo,io

.4 画三相电压型逆变器负载线相电压波形 标出输出线相基波电压有效值。 --- UL1=0.78Ud , UP1=0.45Ud

.5 多重多电平逆变电路有何作用? 改进输出电压电流波形,减小谐波 自测

有源逆变交流侧是交流电源（ + ）， 无源逆变交流侧是电机（ - ）.

三相电压型逆变器负载电压是阶梯波（+），负载负功以负电压回馈（ - ）， 开关器件要反并二极管（ + ）。

三相电流型逆变器负载电压是矩形波（ - ），负载负功以负电压回馈（ + ），开关器件要反并二极管（ - ）。 感性负载时可对晶闸管开关作负载换流（ - ）

? 斩波器作业（电力电子作业5）

5.1 画降压、升压斩波器电路图，标出αβ期间电流流向。 降压斩波器电路图 降压斩波器电路图

5.2 降压斩波器E=36V,R=0.5Ω,L有限(无电容波波） (1) α=0.7, 反电势Em=20V, 电流io连续.计算Uo,Io.

解：Uo=αE=0.7*36V=25.2V, Io=(Uo-Em)/R=(25.2-20)/0.5A=10.4A

(2) α=0.7, Em升到27.8V，造成断流比δ=0.1,画uo,io波形; 计算Uo,Io。 如图：Uo=αE+δEm=(0.7*36+0.1*27.8)V=27.98V Io=(Uo-Em)/R=(27.98-27.8)/0.5A=0.36A

5.3 如降压斩波器E=36V,L=15mH,f=1KHz,求最大电流脉动ΔIm。 解：ΔIm= E/(8fL)=36/(8*1*15)A=0.3A

5.4 升压斩波器E=36V, 驱动R并C负载,α=0.2, 电流iL平稳.计算输出电压Uo. 解：Uo=E/(1-α)=36/（1-0.2）V=45V

5.5 桥式四象限斩波器已知α1=2/3,负载Io=0. 画uo,io波形,标出io各阶段导通的器件(V/D)

斩波器自测试题

1 降压斩波器输出io连续时，Uo=α*E（ + ）； 断续时Uo降低( - ).

2 斩波器电流脉动与开关频率成正比( - );α=1时最大( - ). 3 升压斩波器iL连续时，Uo=β*E（ - ）; iL断续时电路不能工作( - ).

4 α增大时，降压斩波器输出电压增大（+ ），而升压斩波器输出减小（ -）. 5 触发V反并D的桥臂时,V不一定导通（ - ），该桥臂不一定导通( - ). 6 二或四象限斩波器输出电流一定连续( + ）。 7 12V蓄电池驱动30个LED,应用降压斩波器( - ). 8 直流300V驱动30个LED,应用升压斩波器( - ). 作业6

6.1 单相交流220V调压电路 （1）负载R=10Ω，α=60o、90o a 求输出功率与电压、电流有效值

解：α=60o时， α=90o时，

P=80%*Ui2/R=0.8*2202/10W=3.87KW ; P=50%*Ui2/R=0.5*2202/10W=2.42KW U=√0.8*Ui=0.9*220V=196.8V ; U=√0.5*Ui=0.707*220V=155.6V I=U/R=196.8/10A=19.7A ; I=U/R=155.6/10A=15.6A b 用万用表测量值为I=17、12A，为什么？ 电流非正弦,测不准

（2）负载5+j5Ω，按最大功率选择双向 晶闸管电压电流。

解：Im=Ui/√(52+52)=220/√(52+52)=31.1A 管电流Iv=(2~3)*31.1A=60-90A 管电压Uv=(2~3)*311V=600-900V .2 画晶闸管交流分档调压主电路 解：如右图

交交变流自测题

1 交流调压电路α越大：输出功率越大（ - ）；功率因数越低（ + ）。 2 交流调压电路，RL负载电流谐波低于R负载（ + ）。

3 三相Y/Y交流调压中，3相导通时负载电压为电源相电压（ + ）；2相导通时为电源线电压（ - ）。

4 交流调功与调压主电路相同（ + ），控制电路也相同（ - ）。 5 调压电路响应快（ + ）。调功电路适于小惯性负载（ - ）。 6 整流式交交变频输出频率低（ + ），主要用于大容量（ + ）、高速交流电机（ - ）调速。

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