机械工业出版王兆安黄俊电力电子技术答案

机械工业出版王兆安黄俊电力电子技术答案内容摘要：

） 次的谐波 ， 其中主要的是哪 7 次 谐波。 对于 m 相全控整流电路， 其整流输出电压中含有 2mk（ k= 3…）次 的谐波 ， 其中最大的是 2m 次 谐波。 变压器二次电流中含有 2mk177。 1（ k= 3…） 次的谐波 ， 其中主要的是哪 2mk177。 1次 谐波。 1 试计算第 3 题 （单相桥式全控整流电路） 中 i2的 7 次谐波分量的有效值 I2I2 I27，并计算此时该电路的输入功率因数。 电力电子技术习题解答 最终修改日期： 20201213 第 15 页 共 36 页 解：由第 3 题的解答可知： 2 ( )dI I A ，则 23 22 2 2 8 .9 7 2 .6 9 ( )33dIIA  ；25 22 2 2 8 .9 7 1 .6 255dIIA   27 22 2 2 8 .9 7 1 .1 5 ( )77dI   基波有效值 21 22 2 2 8 .9 7 8 .0 8 ( )dIIA   输入功率因数 11 8 . 0 8c o s c o s 0 . 9 0 c o s 3 0 0 . 7 7 9 48 . 9 7II        。 1 试计算第 7 题 （ 三相桥式全控整流电路 ） 中的 i2的 7 次谐波分量的有效值 I2I27。 解：由第 7 题的解答可知： 117 2 3 .4 ( )5dd UIAR  ，则 25 6 6 2 3 .4 3 .6 5 ( )55dIIA  ；27 6 6 2 3 .4 2 .6 1 ( )77dIIA  。 1 三相晶闸管 桥式全控 整流器接至 交流系统。 已知 10kV 母线的短路容量为150MVA，整流器直流侧电流 Id＝ 400A，触发延迟角 α＝ 15176。 ，不计重叠角  ，试求： (1) 基波 功率因数 cosφ整流器的功率因数 λ； (2) 整流 侧 直流电压 Ud； (3) 有功功率、无功功率和交流 侧 基波电流有效值 ； (4) 截止到 23 次的各谐波电流的大小、总谐波畸变率。 解：（ 1） 1c os c os c os 15 0. 96 59    10. 95 5 c os 0. 95 5 0. 96 59 0. 92 24    电力电子技术习题解答 最终修改日期： 20201213 第 16 页 共 36 页 （ 2）2 1 0 . 52 . 3 4 c o s 2 . 3 4 c o s 1 5 1 3 . 7 0 ( )3dU U k V      （ 3） 基波电流有效值 21 66 4 0 0 3 1 1 .8 8 ( )dI I A    总电流有效值 2 22 4 0 0 3 2 6 .6 0 ( )33dI I A    有功功率 3 10 .5 32 6. 60 0. 92 24 54 78 .8 0( )P S k W      无功功率 2 2 2 2( 3 1 0 .5 3 2 6 .6 0 ) 5 4 7 8 .8 0 2 2 9 4 .1 3 ( )Q S P k V A R       （ 4） 仅 含有 6k177。 1（ k= 3…） 次的谐波 ， 25 66 4 0 0 6 2 .3 8 ( )55dI I A   ；27 66 4 0 0 4 4 .5 5 ( )77dI I A    211 66 4 0 0 2 8 .3 5 ( )1 1 1 1dI I A   ；213 66 4 0 0 2 3 .9 9 ( )1 3 1 3dI I A    217 66 4 0 0 1 8 .3 5 ( )1 7 1 7dI I A   ；219 66 4 0 0 1 6 .4 1 ( )1 9 1 9dI I A    223 66 4 0 0 1 3 .5 6 ( )2 3 2 3dI I A   ； 总谐波畸变率 为： 23222212 2 2 2 2 2 2100%62 .3 8 44 .5 5 28 .3 5 23 .9 9 18 .3 5 16 .4 1 13 .5 6 100%%nniIT H DI      1 晶闸管 整流电路 的功率因数是怎么定义的。 它与那些因素有关。 答： 晶闸管 整流电路 的功率因数 由畸变因子 v 和位移因子 1cos 构成，表达式为 ： 11co s co sIv I     具体而言： 由 移相 触发角  和整流电路的结构决定。 电力电子技术习题解答 最终修改日期： 20201213 第 17 页 共 36 页 习题 三 1.（ *） 一升压换流器由理想元件构成，输入 Ud在 8~16V 之间变化，通过调整占空比使输出 U0=24V固定不变，最大输出功率为 5W，开关频率 20kHz， 输出端电容足够大，求使换流器工作在连续电流方式的最小电感。 解：由 U0=24V 固定不变，最大输出功率为 5W 可知 2 20 24 1 1 5 .25UR P    当输入 Ud 为 8V 时 0881 8 211 2 4 3dU U DD     输入 Ud 为 16V 时 0 1 6161 1 6 111 2 4 3dU U DD     则实际工作时的占空比范围为： 12~33D 由电流断续条件公式可得 2(1 )2L D DRT  即 2(1 )2D D RTL  2(1 )DD 在 12~33D 范围内是单调下降的，在 1/3 处有最大值，所以 22 1 1 1( 1 ) *1 1 5 . 2 *( 1 ) 3 3 2 0 0 0 0 0 . 4 322D D R TL m H   2． 一台运行在 20kHz 开关频率下的升降压换流器 （图 37） 由理想元件构成， 其中L=， 输入电压 Ui=15V， 输出电压 U0=10V，可提供 10W的输出功率，并且输出端电容足够大，试求其占空比 D。 电力电子技术习题解答 最终修改日期： 20201213 第 18 页 共 36 页 解：00010 0 .41 1 0 1 5iiUDU U D VD U U        3．在图 31所示的降压斩波电路中，已知 Ui=100V， R=， L=1mH，采用脉宽调制控制方式， T=20μs，当 ton＝ 5μs 时，试求： （ 1）输出电压平均值 UO、输出电流的平均值 IO； （ 2） （ *） 输出电流的最大和最小瞬时值 （ 由于课本上没讲，这一问是否可以取消。 ）， 判断负载电流是否断续； （ 3） （ *） 当 ton＝ 3μs 时，重新进行上述计算。 解：（ 1）0 5 1 0 0 2 520iU D U V   00 25    （ 2） 0 0100MEm E   01     62 0 *10 0 .0 10 .0 0 2T       0 .0 0 2 50 .0 111 0 .2 4 9 0ee m    ，所以电流连续。 0 . 0 0 2 5m 0 . 0 11 1 1 0 0I ( ) ( 0 ) 5 0 . 20 . 511ax e E emARee     0 . 0 0 2 5m in 0 . 0 11 1 1 0 0I ( ) ( 0 ) 4 9 .80 .511e E eRee      （ 3）同（ 2） 0003 100 152015 30U D E VUIAR     电力电子技术习题解答 最终修改日期： 20201213 第 19 页 共 36 页   0 .0 0 1 50 .0 111 0 .1 4 9 0ee m    ，所以电流也是连续的。 0 .0 0 1 5m 0 .0 10 .0 0 1 5m in 0 .0 11 1 1 0 0I ( ) ( 0 ) 3 0 .1 30 .5111 1 1 0 0I ( ) ( 0 ) 2 9 .90 .511axe E emAReee E eRee         4．在图 335 所示降压斩波电路中，已知 E=600V， R=， L=∞， EM=350V，采用脉宽调制控制方式， T=1800μs，若输出电流 IO=100A， 试求： （ 1）输出电压平均值 UO和所需的 ton 值； （ 2）作出 0u 、 0i 以及 iG、 iD的波形。 EV+MRLVDi oE Mu oi GiD 图 335 电流型 降压斩波电路 解：（ 1） 00 0 0 1 0 0 0 .1 3 5 0 3 6 0M MUEI U I R E VR        00 360 1 8 0 0 1 0 8 0600on ontUU E t T sTE       （ 2）各点波形见下图 ： 电力电子技术习题解答 最终修改日期： 20201213 第 20 页 共 36 页 ttttI GU 0I 0I DEton toff 5．升压斩波电路为什么能使输出电压高于电源电压。 答： 其一 是由于升压斩波器的电路结构使电路中的电感具有电压泵升作用 ，其二是电容的电压维持能力。 当高频开关闭合时，输入电源向电感储存能量，当开关断开时，电感的储存能量向负载放电。 开关的 导通比 D 越大则电感储能越多，输出电压越高 并由电容保持 ，输出电压 与输入电压 有如下关系：0 11 iUUD 。 6．在图 34所示的升压斩波电路中，已知 Ui=50V， L值和 C值极大， R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当 T=40μs， ton＝ 25μs时，计算输出电压平均值 UO和输出电流的平均值IO。 解：0 1 1 1 5 0 1 3 3 . 3 31 1 0 . 6 2 51iionU U U VtDT     00 1 3 3 .3 3 6 .6 720UIAR   7．说明降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路的输出电压范 围。 答： 降压斩波电路的输出电压范围 ： 0 0~iUU ； 升压斩波电路的输出电压范围 ： 0 ~iUU，应避免 D 接近于 1； 电力电子技术习题解答 最终修改日期： 20201213。