电力电子技术答案

电力电子技术习题解答

升降压斩波电路的输出电压范围（仅大小）：U0?0~?，应避免D接近于1。

8．在图3-7所示升降压斩波电路中，已知Ui=100V，R=0.5Ω，L和C极大，试求： （1）当占空比D＝0.2时的输出电压和输出电流的平均值；

（2）当占空比D＝0.6时的输出电压和输出电流的平均值，并计算此时的输入功率。

解：（1）U0??UD0.2?25Ui???100??25V；I0?0???50A 1?D1?0.2R0.5（2）U0??UD0.6150Ui???100??150V；I0?0????300A 1?D1?0.6R0.5P?U0I0?(?150)?(?300)?45kW

9．试说明升降压斩波电路（Buck-Boost）与Cuk斩波电路的异同点。

答：两个电路实现的功能是一致的，均可方便地实现升降压斩波，Cuk斩波电路较为复杂，应用不是很广泛。但Cuk斩波电路的突出优点是：其输入电流和输出电流都是连续的，输出电压纹波较小，便于滤波，在特定应用场合有应用。

10．在单相交流调压器中，电源电压U1=120V，电阻负载R=10Ω，触发角α=900，试计算：负载电压有效值UO、负载电流有效值IO、负载功率PO和输入功率因数λ 。

π解：Uo?11π??1(2U1sin?t)2d(?t)?U1sin2???120?sin2?900??π?2?π2?π?π?2?84.85V

I0?U084.85??8.49A R10P?U0I0?84.85?8.49?720.38W

??P720.38??0.707 S120?8.49

最终修改日期：2013-7-14 第 21 页 共 27 页

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11．一电阻性负载加热炉有单相交流调压电路供电，在α＝00时位输出功率最大值，试求输出功率分别为80％及50％最大功率时的触发角α。

U02U121π??解：输出功率：P??(sin2??)

RR2?π 当：P?0.8Pmax即：

U12 ?0.8R1π??sin2???0.8?sin(2?)?2???0.4???1.2566，得：??60.54? 2?π（注意上式中α应用弧度计算） 又当：P?0.5Pmax

1π??sin2???0.5?sin(2?)?2????，得：??90? 2?π即：

12．一晶闸管单相交流调压器带阻感性负载，电源电压为220V的交流电源，负载R=10Ω，L=1mH，试求：

（1）触发角α的移相范围； （2）最大负载电流的有效值；

（3）最大输出功率及此时电源侧的功率因数；

（4）当α＝900时，晶闸管电流的有效值、晶闸管导通角和电源侧功率因数。

解：（1）负载阻抗角为：??arctan(围为：??1.8?~180?

（2）当触发角为????1.8?时，输出电压最大，负载电流也达到最大，即

?LR)?arctan(314?0.001)?1.8?，所以触发角的移相范10 Imax?U1(?L)?R22?220(314?0.001)?102?21.99A

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（3）Pmax?Imax2R?21.992?10?4835.60W；??cos??cos1.8??0.9995 （4）当触发角α＝900时，先计算晶闸管的导通角 由式（3－36）得：sin(90????1.8?)?sin(90??1.8?)e??tan1.8?，解上式可得导通角。

也可查图3－30得出估计值，方法是：因??1.8?，所以负载可认为是纯电阻负载，当α＝900时，导通角为900，使计算简化

U0?U1U?1?[sin(2?)?sin(2??2?)]?1?155.56V， ??2I0?U0(?L)2?R2?155.56(314?0.001)2?102?15.55A

??U01??0.707 U12

13．某单相反并联调功电路，采用过零触发。电源电压U1=220V，电阻负载R=1Ω，控制的设定周期TC内，使晶闸管导通0.3s，断开0.2s，使计算送到电阻负载上的功率与假定晶闸管一直导通时所送出的功率。 解：假定晶闸管一直导通时，所送出的功率为：

PmaxU122202???48.4kW R1晶闸管导通0.3s，断开0.2s，送到电阻负载上的功率为：

P?N0.3Pmax??48.4?29.04kW M0.2?0.3

14．交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？

答：交流调压和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。

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电力电子技术习题解答

交流调压是在交流电源的每个周期都对输出电压进行控制；而交流调功电路是在一定的周期内接通几个电源周期，再断开几个周期，通过改变接通和断开的比来宏观上调节输出电压的有效值。

交流调压电路广泛用于灯光控制以及异步电机的软启动，也可用于异步电机的小范围调速，在一些简单的场合可以取代变压器实现降压，这样的电路体积小成本低；交流调功电路常用于电炉等大时间常数的负载，由于负载的时间常数远大于工频周期，没有必要对交流电源的每个周期都进行控制，这样可以简化控制。

15．用一对反并联的晶闸管和使用一只双向晶闸管进行交流调压时，他们的主要差别是什么？

答：二者主电路结构形式和控制效果相同，差别主要是触发脉冲不同。用一对反并联的晶闸管时，必须对2个晶闸管采用分别触发控制，2个晶闸管的触发脉冲波形对称、互差180度；而采用双向晶闸管，控制脉冲只需一路，脉冲间隔也是180度。另外对于大功率场合由于双向晶闸管的容量限制，普遍采用一对晶闸管反并联结构。

16．反并联的晶闸管和负载接成内三角形的三相交流调压电路，问该电路有何优点？ 答：1）负载接成内三角形的三相交流调压电路，每一相都可以当作独立的单相交流调压电路进行控制，只是这时的每相负载的电压为交流输入的线电压。三相负载的控制不像星型接法那样互相影响，每相控制具有相对独立性。2）各相负载电流中的3及3的倍数次谐波具有相同的相位，在负载三角形内形成环流，所以输入的线电流中不含有3及3的倍数次谐波，电源侧输入电流的谐波比星形接法的电路要小。

17．什么是TCR？什么是TSC？它们的基本原理是什么？各有何特点？

答：TCR（Thyristor Controlled Reactor）是晶闸管控制电抗器的简称；TSC（Thyristor Switched Capacitor）是晶闸管投切电容器的简称。 二者的基本原理如下：

TCR是利用电抗器来向电网中提供感性无功的装置。通过对晶闸管的触发控制角的控制，可以调节加到电抗器上的交流电压，也即可以连续调节流过电抗器的电流，从而能够调节电抗器向电网吸收的感性无功功率的大小。由于TCR只能从电网吸收感性

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