电力电子技术整流复习题详细哦x
时间：2020-11-20 12:33:10 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
整流电路
2-1 :. =0时，在电源电压U2的正半周期晶闸管导通时，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。
因此,在电源电压U2的一个周期里，以下方程均成立：
did
L 2U2si n t
dt
考虑到初始条件：当 4^0时id=0可解方程：
Id = 2U2 (1-cos t)
?L
2U2(1-cos .t) d(.t)
0 L
Ud与Id
Ud与Id的波形如下图:
当a=60时,在U2的正半周期60 ~180期间，晶闸管导通使电惑 L储能，电感L储藏的
能量在U2负半周期180 ~300期间释放,因此在U2的一个周期中60 ~300期间，以下微
分方程成立：
L di 2U 2si n t
dt
考虑到初始条件：当 7 =60时id=0可解方程得：
id=±(丄-cos .t)
dt 2
其平均值为
彷丄宁型(「cos ?t)d(“a7.25(A)
2 二 3- L 2 2 L
此时Ud与id的波形如下图:
◎
l/TV
-i
—
1
/
■
A
/ .
j
2-2具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路 ，该变压器没有直流磁化的问题。
因为单相全波可控整流电路变压器二次侧绕组中 ，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 .. 2 U。
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~「）期间无晶闸管导通,输出电压为0；（:—二）期间,单相全波电路中VT1导通,单相 全控桥电路中VTI、VT4导通，输出电压均与电源电压 U2相等;（-~二+〉）期间均无晶闸管
导通，输出电压为 0；（ — + _：?: ~2二）期间，单相全波电路中 VT2导通，单相全控桥电路中
VT2、VT3导通，输出电压等于一 U2。
对于电感负载；（〉~二+〉）期问，单相全波电路中VTI导逼，单相全控桥电路中 VTI、VT4 导通，输出电压均与电源电压 U2相等;（二+〉~2二+〉）期间，单相全波电路中 VT2导通， 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，则输出电流也相同。
2-3①Ud、Id、和I2的波形；如下图：
Ud=0.9U2cos:
Ud=0.9U2cos
:=0.9 X 100 X cos 30 = 77.97 (V)
Id = Ud/R=77.97/2=38.99(A)
I 2=Id=38.99(A)
TOC \o "1-5" \h \z 晶闸管承受的最大反向电压为 ：
2 U2=100、. 2 =141.4(V) -
考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为 ：
U n=(2~3) X 141.4=283~424(V)
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：
I VT=Id/ 2 =27.57(A)
晶闸管的额定电流为：
I n=(1.5~2) X 27.57/1.57=26~35(A)'
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。
2-4注意到二极管的特点：承受电压为正即导通。因此 ，二极管承受的电压不会出现正的部
分。在电路中器件均不导通的阶段 ，交流电源电压由晶闸管平衡。整流二极管在一周内承受
的电压波形如下：
2-5①Ud、Id和12的波形如下图
②整流输出平均电压
Ud、电流Id,变压器二次测电流有效值 1分别为:
Ud=0.9U
2C0S : =O.9 X 100 X C0S 30 =77.97(V)
Id=(Ud
I2=Id=9(A)
一 E)/R=(77.97 — 60)/2=9(A)
③晶闸管承受的最大反向电压为
2 U2=100 .一 2 =141.4(V)
流过每个晶闸管的电流的有效值为 ：
I vT=Id/ ■. 2 =6.36(A)
故晶闸管的额定电压为：
U n=(2~3) X 141.4=283~424(V)
晶闸管的额定电流为：
I n=(1.5~2) X 6.36/1.57=6~8(A)
晶闸管额定电压和电流的具体敢值可按晶闸管产品系列参数选取。
2-6 Ud、Id、I vt,| d的波形如下图
o可用J 忑八缶
负载电压的平均值为
负载电压的平均值为
站广‘
站广‘ 1 I" I、「占
Ud=—- 2U2sin ，td(
Ud=
—- 2U2sin ，td(，t) =0.9U2
-肓
ir
2
= 67.59(V)
负载电流的平均值为
负载电流的平均值为：
ld=Ud/R=67.52/2=33.75(A)
流过晶闸管VTl、VT2的电流有效值为：
I vt= —ld=19.49(A)
\3
流过二极管VD3 VD4的电流有效值为：
I VD= 2 Id =27.56(A)
\ 3
2-7假设:=0 ,当负载为电阻时,Ud的波形如下：
当负载为电感时，Ud的波形如下:
>Q
QQQ
<X
0
x
XXX
XX"
tl
%
xS. 厂、
（y Y 、
(Y
\ /\ A /
0
Air
2-8变压器铁心不会被直流磁化。原因如下 ：
变压器二次绕组在一个周期内 ：当a1c2对应的晶闸管导通时，al的电流向下流，c3的电 流向上流；当clb2对应的晶闸管导通时，cl的电流向下流,b2的电流向上流；当bla2对应的 晶闸管导通时,bl的电流向下流,a2的电流向上流；就变压器的一次绕组而言，每一周期中有 两段时间（各为120 ）由电流流过，流过的电流大小相等而方向相反 ，故一周期 内流过的电 流平均值为零，所以变压器铁心不会被直流磁化。
2-9三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法 ，a、b两相之间换相的的自然换相点不是
同一点。它们在相位上相差 180
2-10 相差 180
2-11①Ud，Id和Ivt1的波形如下图
ax
②Ud、I d、I dT和I VT分别如下
Ud=1.17U2cos:.=1.17 x 100 x cos 60 =58.5(V)
Ud=1.17U2cos
Id = Ud/R=58.5/5=11.7(A)
Idv T=ld/3=11.7/3=3.9(A)
I VT=Id/、-3=6.755(A)
2-12假设VTl不能导通，整流电压波形如下：
假设VT1被击穿而短路
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
VT5也可能分别被击穿。
,使得VT3、
2-13
2-13①Ud, Id和Ivt1的波形如下
“ !:
“ !:
②
②Ud、Id、IdT和I vt分别如下
Ud=2.34U2cos :- =2.34 x 100 x cos 60 =117(V)
ld=Ud/R=117/5=23.4(A)
I dvt=Id/3=23.4/3=7.8(A)
I vT=Id/ .. 3 =23.4/ 3=13.51(A)
2-14考虑Lb时,有：
Ud=0.9U2cos :- - △ ud
△ ud=2Xdd/ 二
Id = (Ud-E)/R
解方程组得：
UA~ { R 0.9U^cqs a / (兀凰+ -44.55 (V)
AL7d^0.455 (V)
/d=4.55 (A)
又丫
cos—co?(a + r) ~ Vz zdxB / u-l
即得出 ?
cos(60° + r)=0.47?S
换流重叠免
y = 6123° -6GC
最后?作苗整流电压％的波形如下：
2-15考虑LB时，有：
Ud=1.17U2cos 工-△ ud
ud=3Xdd/2 -
Id = (Ud-E)/R
解方程组得：
Ud =(二R1.17U 2cos： 3XbE)/(2二 R 3Xb) =94.63(V)
Ud=6.7(V)
ld=44.63(A)
又因为：
cos： -cos(： ) =2ldXB/、6U2
即得出
cos( 30 + )=0.752
换流重叠角
=41.28 -30 =11.28
Ud
Ud 与I VTI和I VT2的波形如下
2-16单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有 2K （K=l、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+I（K= I、2,3……）次即奇次谐波,其中主 要的有3次、5次谐波。
2-17三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有 6K（K=I、2、3……）次的谐波，其中幅值
最大的是6次谐波。变压器二次侧电流中含有 6K+I（K=I、2、3……）次的谐波，其中主要的 是5、7次谐波。
2-18在第3题中己知电路为单相全控桥，其输出电流平均值为
ld=38.99 (A)
于是可得：
I 23=2.2ld/3二=2.2 x 38.99/3 二=11.7(A)
I 25=2、2ld/3二=2 2 X38.99/5 - =7.02(A)
I 37=2 一 2ld/3二=2 2 X38.99/7 二=5.01(A)
2-19带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以下异同点 ：
三相桥式电路是两组三相半波电路串联 ，而双反星形电路是两组三相半波电路并联 ,
且后者需要用平衡电抗器；
当变压器二次电压有效值 U2相等时，双反星形电路的整流电压平均值 Ud是三相桥式
电路的1/2而整流电流平均值Id是三相桥式电路的2倍。
在两种电路中，晶闸营的导通及触发脉冲的分配关系是一样的 ，整流电压 Ud和整流
电流Id的波形形状一样。
2-20整流电路多重化的目的主要包括两个方面 ，一是可以使装置总体的功率容量大 ，二是能
够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。
2-21 12 脉波电路整流电路的交流输入电流中含有 II次、13次、23次、25次等即
12K_I(K=1,2,3...J 次谐涉，整流输出电压中含有 12、24等即12K(K=1,2,3..J 次谐波。
24脉波整流电路的交流输入电流中含有 23次、25次、47次、49次等，即24K_ 1(K=I,
2,3...) 次谐波，整流输出电压中含有 24、48等即24K(K=1,2,3..J 次谐波。
2-22条件有二：
①直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致 ，其值应大于变流电路直
流侧的平均电压；
②要求晶闸管的控制角 使Ud为负值。
2
2-23逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路 ，或者 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。
防止逆变夫败的方法有：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 一：等。
2-24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
2-25 ① U2=220v 时
Ud=0.45U2
Cos
（1 COS： 1）
2Ud
a =-
0.45U 2
:-1 = 120 °
电流平均值 Id=30A Rd=
2汇24
——1 =
0.45 220
Ud
0.5
0 仁 180°— 120°= 60°
=空==0.8
Rd 30
电流有效值
, U U 2 :sin2a 口 —2 …
I == == 83A
Rd Rd、4口 2H
额定电流1
n - = 83,4 ==53A
1.57 1.57
额定电压 U _ Udn= . 2U 2 220 = 311V
功率因数 Cos 申=='^Lsin2a + __ ==0.302
Wn 2n
电源视在功率 S i=U2I=220 83.4 =18.36KVA
② U2=60v时
"=
"=141 ° I n _ 33.8A U
n> 84.2
Cos「2 =0.71 S2=3.18KVA
2-26整流的平均电压
Ud=0.9U2^0^ = 0.9 220 1 COs6° 二 149V
2 2 Ud 149
负载平均电流：I d=^ 149 =30A
Rd 5
_ 180—60
流过晶闸管电流平均值 IdT= Id = 180 60 30 =10A
2 口 360
电流有效值I t= 一2ld =17.3A
v 2n
电流续流二极管电流平均值 I Dd=2 Id 60 30二10A
180
有效值 I Dd= 2 Id 二 60 30 =17.3A
n \180
=0.6752-27①按续流二极管的时
=0.675
200 一1 吨习=135V
Id=B135Rd 2=
Id=B
135
Rd 2
=67.5A
U
U n>( 2~3) , 6U 2 = 750~1000V
晶闸管：In> (1.5~2 ) _^=31 --42 A 1.57
U n>( 2~3) 、.. 6U 2 二 700~1000V
②不接续流二极管
Ud=1.17U 2COS60 = 117V
id=Ud
id=Ud
Rd 2
117 =58.5A
晶闸管：1
晶闸管：
1 n>( 1.5~2 ) T =31 ~42A
1.57
巴3Id
j 58.5= 33亦
