电力电子-整流电路

第3章整流电路1.对于带阻感负载的单相半波可控整流电路的续流二极管D，以下叙述中正确的是：A.使变压器负边电压平均值减小；B.使负载中电流有效值增大；C.解决了变压器直流磁化问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ；D.使电路功率因数增大。1.对于带阻感负载的单相全波可控整流电路的续流二极管D，以下叙述中正确的是：A.使变压器负边电压平均值减小；B.使负载中电流有效值增加；C.本电路不存在变压器直流磁化问题；D.使电路功率因数增大。图1全波阻感负载有续流二极管2.对于单相半波可控整流电路带电阻性负载时，以下叙述中正确的是：A.触发角增大，输出电压降低；B.负载电流不连续；C.触发延迟角与导通角之和等于；D.晶闸管承受的最大反向电压为；E.触发角移相范围是3.单相桥式全控整流电路带电感性负载时，以下叙述中正确的是：A.在负载串有大电感的情况下，晶闸管导通角与触发角无关，总是；B.晶闸管可能承受的最大正反向电压均为；C.负载串有大电感的情况下晶闸管移相范围为；D.输出电压。图2单相桥式半控整流电路E.变压器二次侧电流为正负对称的方波，其相对于的相移由决定，与负载电抗角无关。增大，滞后越多，功率因数越低。4.对于单相半控桥式整流电路，以下叙述中正确的是：A.电路中若无续流二极管可能发生的失控现象。当突然增大到时，或触发脉冲丢失，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况；B.接入续流二极管时，续流过程由完成，晶闸管因失去电流而关断；没有接入续流二极管时，与携手续流，直到触发导通后被反压强制关断；C.波形没有负面积；D.控制角移相范围为：E.导通角P95（1、2）1.单相半波可控整流电路对纯电感负载供电，，，求当和时的负载电流，并画出与波形。解：α＝0时，在电源电压u2的正半周晶闸管导通时，负载电感L储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压u2的负半周期，负载电感L释放能量，晶闸管继续导通。注意到负载及回路中电阻，没有能量损失，导通角,因此，在电源电压u2的一个周期里，以下方程均成立：考虑到初始条件：当t＝0时id＝0可解方程得：==22.51(A)ud与id的波形如下图：当α＝60°时，在u2正半周期60~180期间晶闸管导通使电感L储能，晶闸管导通，在负半周亦应导通，故电感L储藏的能量在u2负半周期180~300期间释放，因此在u2一个周期中60~300期间以下微分方程成立：考虑初始条件：当t＝60时id＝0可解方程得：其平均值为==11.25(A)此时ud与id的波形如下图：2.图3为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？试说明：(1)晶闸管承受的最大反向电压为2；(2)当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同，幅值为其二分之一。图3为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路答：VT1导通时VT2承压具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路中，因为变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。以下 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。以晶闸管VT2为例。当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕组并联，所以VT2承受的最大电压为2。当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角相同时，对于电阻负载：（0~α）期间无晶闸管导通，输出电压为0；（α~π）期间，单相全波电路中VT1导通，输出电压为二分之一u2；单相全控桥电路中VT1、VT4导通，输出电压均与电源电压u2相等；(π~π＋α)期间，均无晶闸管导通，输出电压为0；(π＋α~2π)期间，单相全波电路中VT2导通，输出电压等于u2/2单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出电压等于u2。对于电感负载：（α~π＋α）期间，单相全波电路中VT1导通，输出电压等于u2/2；单相全控桥电路中VT1、VT4导通，输出电压与电源电压u2相等；（π＋α~2π＋α）期间，单相全波电路中VT2导通，输出电压等于u2/2；单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形等于u2。可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流波形也相同，幅值为其二分之一。P95(3、5)3.单相桥式全控整流电路，，负载中，L值极大，当时， 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ：(1)作出、、和的波形；(2)求整流输出平均电压、电流，变压器二次电流有效值；(3)考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：(4)控制角时，交流侧功率因数。解：(1)作出、、和的波形；(2)整流输出平均电压、电流，变压器二次电流有效值:(3)晶闸管承受的最大反向电压为：考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。流过晶闸管的电流有效值为：晶闸管的额定电流为：具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。(4)交流侧功率因数：变压器二次侧各次电流有效值，由此求得基波电流有效值基波因数位移因数交流侧功率因数5.单相桥式全控整流电路，U2=200V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势E=100V，当=45时，要求：(1)作出ud、id和i2的波形；(2)求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2；(3)考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：(1)ud、id和i2的波形如下图：(2)整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2分别为Ud＝0.9U2cosα＝0.9×200×cos45°＝127.28(A)Id＝(Ud－E)/R＝(127.28－100)/2＝13.64(A)I2＝Id＝13.64(A)(3)晶闸管承受的最大反向电压为：U2＝200＝282.2（V）流过每个晶闸管的电流的有效值为：IVT＝Id∕＝9.65（A）故晶闸管的额定电压为：UN＝(2~3)×282.2＝564.4~846.6（V）晶闸管的额定电流为：IN＝(1.5~2)×9.65∕1.57＝10~13（A）晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。图三相半控整流电路1.对于三相半波可控整流电路带电阻负载时，以下叙述中正确的是：A.控制角移相范围为；B.SCR承受的最大反压，为变压器二次线电压峰值；C.SCR承受的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值；D.对于三相电路，两相邻自然换相点相隔。控制角时，输出电流处于临界连续状态，时，输出电流不连续2.三相半波可控整流电路变压器原边、副边联接方式，以下叙述中正确的是：A.二次侧必须按星形联接，而一次侧通常接成三角形；B.二次侧星接是为了得到零线；一次侧角接是为了提供三次谐波电流通路；C.副边有中线的Y形接法在可控整流器的作用下，三次谐波电流零序分量不为零，它们回馈到原边时，会使铁芯中的三次谐波成分很大，影响变压器感应电动势的正弦度；D.一次侧△接，可抵消三次谐波。3.三相半波可控整流电路中三个SCR采用共阴极接法比共阳极接法有什么优点？答：对应的触发电路有公共端，连线方便。4.三相桥式全控整流电路有几种触发方式？各有什么特点？答：共有两种触发方式，分别是宽脉冲触发和双脉冲触发。宽脉冲触发要求触发脉冲宽度大于（一般取），从而保证后一个SCR导通时，前一个SCR不关断。宽脉冲触发电路输出脉冲较少，但为了不使脉冲变压器饱和需将铁芯体积做得较大，绕组匝数较多，导致漏感增加，脉冲前沿不够陡，对于晶闸管串联使用不利。双脉冲触发是在触发某个晶闸管的同时，给触发时序上前一个SCR管补发一个触发脉冲，即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个脉冲前沿相差，脉宽一般为。双脉冲触发电路较复杂，但触发电路输出功率小。图三相桥式全控整流电路5.三相桥式全控整流电路中，各触发脉冲之间有三种重要的相位关系：A.要求6个晶闸管按→→→→→的顺序触发，相位依次差；B.共阴极组、、的脉冲依次相差；共阳极组、、也依次相差C.同一相上下两个桥臂，即与，与，与，脉冲相差。D.触发脉冲可以选择双脉冲和宽脉冲。双脉冲是间隔60度的两个脉冲，其中后一个脉冲总是用来补充触发前一个已经导通的晶闸管。6.关于带电阻性负载的三相桥式全控整流电路，以下叙述中正确的是：A.共阴极组的3只管子按a、b、c相序依次导通，各导通。时，三管间的换流发生在正半周的自然换相点，它们分别是：、和；B.整流输出电压每周脉动6次，每次脉动的波形相同，脉动频率为300Hz；C.晶闸管承受的最大正向电压与三相半波可控整流电路时一样，为变压器二次相电压峰值；D.晶闸管承受的最大反向电压与三相半波可控整流电路时一样，为变压器二次线电压峰值。图4三相桥式全控整流电路带电阻负载α=30°时的波形7.三相桥式全控整流电路带电阻负载时的波形如图4。以下叙述中正确的是：A.每只晶闸管轮流导通，晶闸管承受最高反向电压为线电压的最大值；B.考虑图中触通后的阶段I：前30度，最高、最低，；之后，来到负半周自然换相点，但因，的触发脉冲也推后，所以尽管此时最负，正偏，但继续导通，故仍为直到为零那一时刻，触发导通；C.变压器负边电流在导通的期间为正，在导通的期间为负，且正负半周对称，因而变压器副边无直流磁化问题；D.这种电路功率因数低，比滞后，越大，功率因数越低。这是SCR可控整流电路的共性问题。图3三相桥式全控整流电路带电阻负载α=60°时的波形8.关于三相桥式全控整流电路带电阻性负载的电路如图5所示。A.由图中可见，是临界点，出现等于零的点，说明在0~60度范围内波形连续；B.这种情况下，电阻负载波形与波形相同，而大L-R或大L-R-E负载时，波形近似恒流；C.正负半波电路仍分别为3只SCR各轮流导通恒定的120度。这一点与负载类型无关；D.晶闸管最大反向承压为。图6三相桥式全控整流电路带电阻负载α=90°时的波形9.关于三相桥式全控整流电路带电阻负载，时波形图如图6所示：A.该电路各晶闸管导通角；B.仍为6脉波，每个脉波仅持续30度。此时负载电流通断时长相等；C.时，故移相范围是；D.波形中自左起第2尖峰对应5、6导通；第3尖峰对应1、6导通；第4尖峰对应1、2导通。这种电路一定要用双窄脉冲触发。图7三相桥式全控整流电路带阻感负载α=90°时的波形10.图7是三相桥式全控整流电路带阻感负载时的波形。A.各晶闸管依旧轮流导通三分之一周期；B.波形中位于区间II的尖峰对应导通；位于区间III的尖峰对应导通；这种电路一定要用双窄脉冲触发。C.这种情况下，平均值为零，故阻感负载时三相桥式全控整流电路移相范围为；D.晶闸管承受的正、反向最高电压都是变压器负边线电压最大值。11.三相桥式全控整流电路的定量分析：A.三相桥式全控整流电路输出电压的波形在一周期内脉动6次，且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉波（即六分之一周期）进行计算。注意以线电压的过零点为时间坐标的零点；B.整流输出电压平均值：此式的适用条件是电阻负载，或阻感负载，电流连续时。积分下限的起点对相电压而言从自然换相点算起，但对于线电压而言再提前，即从算起；C.带电阻负载且时，整流电压平均值为：，12.关于变压器漏感，以下叙述中正确的是：（参考图8）图8考虑漏感时的三相半波全控整流电路A.理论上整流电路换相时各支路电流是瞬间完成换相的。实际变压器绕组总有漏感，该漏感可用一个集中的电感表示，并将其折算到变压器二次侧。由于漏感对电流的变化起阻碍作用，因而各支路电流不能突变，换相过程不能瞬间完成；B.所谓换相重叠角，是将换流过程持续时间用电角度表示；C.因漏感的作用，在两相换流期间造成两晶闸管同时处于导通状态，整流输出电压瞬时值为：D.适用于各种整流电路的的损失值为：，式中，为整流输出每周期的脉波数，单相全控桥电路除外。13.关于换流重叠角，以下叙述中正确的是：A.换流重叠角的计算通式：，其中B.换流重叠角随其他参数变化的规律为：(1)越大越大；(2)越大，越大；(3)当角在对应脉波的正弦峰值点以左的范围内时，越小则越大。14.变压器漏感对整流电路影响的一些结论：A.出现换流重叠角，使整流输出电压平均值降低；B.整流电路的工作状态增多；C.晶闸管的减小，有利于晶闸管的安全开通；D.使换流时交流电压相间短路，电网电压波形出现缺口产生畸变，形成干扰源。P95（10、11）10.有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们的触发角都是，那末共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如都是a相，在相位上差多少度？答：相差180°。11.三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当=60时，要求：(1)画出ud、id和iVT1的波形；(2)计算Ud、Id、IdT和IVT。解：(1)ud、id和iVT1的波形如下图：(2)Ud、Id、IdT和IVT分别如下Ud＝1.17U2cos＝1.17×100×cos60°＝58.5（V）Id＝Ud∕R＝58.5∕5＝11.7（A）IdVT＝Id∕3＝11.7∕3＝3.9（A）IVT＝Id∕＝6.755（A）图三相桥式全控整流电路13.三相桥式全控整流电路如图所示，，带阻感负载，，L值极大，当时，求：(1)作出、、和的波形；(2)计算、电流、和；(3)计算电路的输入功率因数。解：(1)画出、和的波形如下：(2)、、和分别如下直流输出电压负载电流变压器二次侧电流，即晶闸管电流有效值(3)题中基波电流的有效值：基波因数为：位移因数为：电路的输入功率因数为3-9三相桥式全控整流电路中，电阻性负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响？答：假设VT1不能导通，整流电压波形如下：假设VT1被击穿而短路，则当晶闸管VT3或VT5导通时，将发生电源相间短路，使得VT3、VT5也可能分别被击穿。1.谐波对公用电网产生的危害包括：A.使电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低发电、输电及用电设备的效率，大量的三次谐波流过中性线会使线路过热甚至发生火灾；B.影响各种电气设备的正常工作，使电机发生机械振动、噪声和过热，使调压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、使绝缘老化、寿命缩短以至损坏；C.会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，会使上述A、B两项危害大大增加，甚至引起严重事故；D.会导致继电保护和自动装置的误动作，并使电气测量仪表计量不准确；E.会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。2.以下定义中正确的是：A.n次谐波电流含有率用HRI(HarmonicRatiofor)表示，，式中为第n次谐波电流有效值；是基波电流有效值；B.电流谐波总畸变率(TotalHarmonicDistortion)定义为：；C.在非正弦电路中，功率因数定义为：，式中：U是正弦波电压有效值，约定其无畸变，或者畸变可以忽略；I是总电流，它是基波电流有效值和谐波电流有效值之和；是基波电流有效值；是基波相位角；称为基波因数；称为位移因数，或基波功率因数；1.关于电容滤波的三相不可控整流电路，以下叙述中正确的是：A.只有当交流侧某一线电压高于电容电压时，才有一对二极管导通。当线电压低于电容电压时没有二极管导通，该时区内，电容向负载放电，按指数规律下降；B.设二极管在距线电压过零点角处开始导通，并以二极管VD6和VD1开始同时导通的时刻为时间零点，则线电压为，而相电压；C.变压器负边相电流是一个接一个的电流脉冲，其宽度与二极管的导通时间相吻合；D.变压器负边电流连续的临界条件为。时电流断续。2.单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次；变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？答：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有2K(K=1、2、3……)次谐波，其中幅值最大的是2次谐波。变压器二次侧电流中含有2K+1(K=1、2、3……)次即奇次谐波，其中主要的有3次、5次谐波。3.三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？答：三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有6K(K=1、2、3……)次谐波，其中幅值最大的是6次谐波。变压器二次侧电流中含有6K+1(K=1、2、3……)次的谐波，其中主要的是5、7次谐波。2.单相桥式全控整流电路，＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当＝30°时，要求：(1)作出、、和的波形；(2)求整流输出平均电压、电流，变压器二次电流有效值；(3)考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。(4)试计算的3、5、7次谐波分量的有效值、、。(5)求电路的输入功率因数。解：(1)、、和的波形如图所示：(2)输出平均电压、电流，变压器二次电流有效值分别为：(3)晶闸管承受的最大反向电压为：考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。流过晶闸管的电流有效值为：晶闸管的额定电流为：具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。(4)已求得输出电流平均值为：注意到电路为单相全控桥，于是：(5)基波电流有效值：基波因数为：电路的输入功率因数为：电力电子电路的基本分析方法1.首先，器件理想化，将电路简化为分段线性电路；2.器件的每种状态组合，依时序，各对应一种线性电路拓扑。器件通断状态变化时，电路拓扑发生改变；3.针对每种线性拓扑列电路方程，并解方程从而得到各电量变化规律；4.绘制电路中各电量波形；5.在以上基础上，求解以下问题：1)器件、负载的电流、电压有效值、平均值以及极值；2)针对电流、电压波形进行谐波分析。举例：1.单相半波可控整流电路。图1阻感负载时的单相半波可控整流电路1.把器件理想化，将电路简化为分段线性电路：将电路中的变压器、晶闸管以及负载R-L视为“理想器件”。2.器件的每种状态组合对应一种线性电路拓扑，器件通断状态变化时，电路拓扑发生改变：画出VT导通和关断时的电路：图2阻感负载时的单相半波可控整流电路a.VT导通时等效电路b.VT关断时等效电路3.针对每种线性拓扑列方程，并解方程从而得到各电量变化规律：在a.VT导通时等效电路中的回路I上应用KVL，有：在VT导通时刻，有t=，id=0，这是方程的初始条件。求解方程并将初始条件代入可得：由此式可得出波形。式中，，。当t=+时，=0，代入上式并整理得：上式表明，若为定值，也就是负载不变，控制角角大，导通角越小；若为定值，越大，越大，且平均值Ud越接近零。为解决上述矛盾，在整流电路的负载两端并联一个二极管，称为续流二极管，用VDR表示。注：一阶线性非齐次常微分方程的通解=其对应的齐次常微分方程的通解+非齐次常微分方程的一个特解。一阶线性非齐次常微分方程：其对应的齐次常微分方程：一阶线性非齐次常微分方程的通解：式中前一项是齐次微分方程的通解，后一项是非齐次微分方程的一个特解。可以将我们的方程整理为：也即：，，，代入通解表达式，即可求得所需之解。4.绘制电路中各电量波形：导通角对应VT导通时电路对应VT截止时电路对应VT导通时电路图3电路中各电量波形讨论：(1)图中，波形唯一地由方程决定。显然，波形不属于正弦情形。(2)控制角、导通角以及负载相位角三者之间的关系：a.参考图4：当时，因为电路没能给负载电感充分充电，过零之后，电路导通时间不足以维持角。此时导通角等于。θ图4α>π-ψ时电路波形b.从图4中容易看出，理想情况下，时，导通角等于。c.时：参看图3，易得：。进一步追问，此时等于吗？显然不是！可以将代入，得，也就是说，只有时，才有等于。当时，代入得：，也就是导通角小于；当时，代入得：，也就是导通角大于。由以上分析可见，对于单相半波可控整流电路，“导通角总是等于”这一判断并不正确。那么对于单相桥式全控整流电路，结论又是怎样的呢？请同学们自行分析之，或许这个就是期末考试中的一道题，……5.在以上基础上，求解以下问题：1)器件、负载的电流、电压有效值、平均值以及极值；在图3中，考查输出电压波形，知：区间内，，*输出电压平均值：(因为是直流输出，此处不存在“输出电压有效值”)*负载电流瞬时值：(已在前面求得)*负载电流平均值：(可由下式求得。考虑到运算的复杂性，一般只在电路参数明确，表达式简捷的情况下使用。)*晶闸管电流平均值：与负载电流平均值相同。*晶闸管电流有效值：*晶闸管电流最大值：由最大值决定。*晶闸管承担的最大反向电压：等于变压器副边电压最大值。与晶闸管电流有效值、最大值共同决定电路中晶闸管的选择。2)针对电流、电压波形进行谐波分析。谐波分析对于电力电子技术是重要的。在电力系统中，谐波是电能质量中非常重要的指标。通常，我们认为电网中电压总是正弦的，但是电流表现极其复杂。分析电网中电流谐波存在的情况是我们必需面对的问题。为简便计，我们只分析阻感负载时的单相半波可控整流电路中电压谐波。让我们重温一下傅得叶级数的有关情况：“若函数在区间可积，则称，，是函数的傅里叶系数.以函数的傅里叶系数为系数的三角级数，称为函数的傅里叶级数，表述为：”在图3中，考查输出电压波形，知：区间内，，我们相信，可以写成与：相同的三角级数形式。其中就是：计算结果比较复杂，此处从略。不过从结果可以看出，各次谐波都不为零。