黑龙江省精品课程
电气工程系 2023年 2月。
电力电子技术基础。
作业（3章）
第3章整流电路习题。
第1部分：简答题。
1.什么是半波整流器？什么是全波整流器？举例说明其拓扑结构有什么不同？
2. 针对晶闸管变流器，给出下列名词的定义：自然换流点，触发延迟角，导通角和移相控制范围。
3.什么是变流器的相位控制方式？
4.什么是有源逆变？简述有源逆变产生的条件，并比较晶闸管变流器整流工作模式与逆变工作模式的差别。
5.逆变角是如何定义的？简述当晶闸管变流器工作于逆变状态时，应如何限制逆变角才能保证正常换流？简述逆变失败的原因及逆变失败所产生的后果。
6.晶闸管三相桥式变流电路，在设计触发电路时，为什么要采用“双窄脉冲”触发方式？晶闸管单相桥式变流电路，是否也需要采用这种双窄脉冲触发方式，为什么？
7.为什么随着触发角α的增加，晶闸管整流器的功率因数会变降低？
8.二极管桥式整流电路，负载侧并联大电容时，为什么在启动时会产生突入电流，突入电流有何危害，如何抑制突入电流？
第2部分：画图及计算题。
1. 当要求设备即可以在115v，又可以在230v交流输入电压下工作时，可采用如图3－1所示倍压整流电路为设备提供直流电源。当输入电压为230v时，电压选择开关断开；当输入电压为115v时，电压选择开关闭合。
试说明在这两种情况下整流输出电压是相同的。
图 3－12. 图3－2所示单相桥式半控整流电路（半控指将变流器中的一半晶闸管换成二极管，所以只有一半器件是可控的），大电感负载（近似认为负载电流恒定为id），回答下列问题：
1)画出在α＝0，α＝90时直流输出电压vd，电源电流is，s1中电流is1，d1中电流id1的波形（规定：器件的正向导电方向为电流的正方向）。
2)推导直流输出电压vd的解析表达式（即vd与相电压有效值vs,触发角α的关系表达式）。
3)说明该电路能否工作于有源逆变状态。试说明单相桥式半控整流电路与全控变流电路（全部器件都是晶闸管）相比，有那些优缺点？
图3－23. 单相桥式晶闸管变流电路如图3－3所示，交流电源电压有效值vs=100v，负载中rd =2ω，ld值极大，反电势ed=60v，假定ls＝0。回答下列问题：
1）计算使晶闸管能触发导通的最小触发角 ；
2）当 =30°时，求整流输出平均电压vd 、平均电流id，输入电流有效值is，输入电流畸变率thd，功率因数pf。
提示： 图3－3
4.图3－4为简化的三相晶闸管变流电路（ls=0），交流电源线电压有效值为vll，负载电流为id,回答下列问题：
1)试画出α＝30时，输出电压vd，电源电流is，晶闸管t1上电压vt1（电压的参考方向：阳极正，阴极负），和晶闸管t1中电流it1的波形。
2) 再画出此时其它5只晶闸管上的电压和电流波形。
3)计算晶闸管上承受的反向峰值电压vt_peak,晶闸管中电流的平均值idt和有效值it_eff。(用vll和id来表达)
4)如果有一个晶闸管t1不能导通，画出此时的整流电压vd波形；如果有晶闸管t1被击穿而短路，其它晶闸管受什么影响？
图3－45.三相桥式晶闸管变流电路如图3－5所示，交流电源线电压有效值vll=380v（50hz），反电动势阻感负载，ed=200v，rd=1ω，ld=∞，60°。ls=0情况下，计算整流输出平均电压vd 、平均电流id，输入电流有效值is，输入电流畸变率thd，功率因数pf。
提示： 图3－5
第3部分：**题。
1.利用simulink对图3-6中的单相桥式整流电路进行电路**，并回答下列问题：
1）记录电源电压vs及整流输出电压vd和电流id的波形。
2）记录整流输出平均电压vd及平均电流id；
3）计算输入电流畸变率thd及功率因数pf
4) 当滤波电容为cd＝200，500，1000，1500uf时，观察并估计各种情况下整流输出电压的脉动幅度(峰－峰值)δvdpp,并说明滤波电容的取值对整流输出电压脉动的影响。
图3-6提示：可在下图基础上绘制波形图。
2.利用simulink对图3－7中的单相逆变器进行电路**，电路参数如下：
vs＝120v（60hz）,ls＝1.3mh, ld＝20mh, ed＝88v, α135
回答下列问题：
1）记录电源电压vs、电流is及整流输出电压vd、电流id的稳态波形。
2）当α继续增加时，寻找负载电流连续和断续临界点处的α值。
图3－7图3-7
第4部分：书后习题。
3．单相桥式全控整流电路，u2＝100v，负载中r＝2ω，l值极大，当α＝30°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。
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α=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。
13．三相桥式全控整流电路，u2=100v，带电阻电感负载，r=5ω，l值极大，当α=60时，要求：
1 画出ud、id和ivt1的波形；
2 计算ud、id、idvt和ivt。
14．单相全控桥，反电动势阻感负载，r=1ω，l=∞，e=40v，u2=100v，lb=0.5mh，当α=60时求ud、id与γ的数值，并画出整流电压ud的波形。
17．三相全控桥，反电动势阻感负载，e=200v，r=1ω，l=∞，u2=220v，α=60，当①lb=0和②lb=1mh情况下分别求ud、id的值，后者还应求γ并分别作出ud与ivt的波形。
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