1、 第 3次作业 一、简答题（本大题共 25 分，共 5 小题，每小题 5 分） 1. 什么是 GTR的二次击穿现象以及二次击穿的危害。 2. 造成逆变失败的原因有哪几种？ 3. 三相交交变频电路有哪两种接线方式？它们有什么区别？ 4. 比较双反星形电路与三相桥式电路。 5. 简述电力二极管的开通特性。 二、问答题（本大题共 25 分，共 5 小题，每小题 5 分） 1. 电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？ 2. 电力电子变流装置驱动电路的作用是什么？ 3. 三相半波可控整流电 路电感性负载中，换相重叠角 非学历平台 的大小的计算公式是什么？ 4. 什
2、么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点。 5. 三相全控桥变流器，反电动势阻感负载， R=1 ， L= ， U2=220V， LB=1mH，当 EM=-400V， b=60 时求 Ud、 Id与 g 的值，此时送回电网的有功功率是多少？ 三、综合题（本大题共 10 分，共 1 小题，每小题 10 分） 三相全控桥式有源逆变电路如图所示，变压器二次相电压的有效值 U2=220V，回路总电阻 R =0.5 ，平波电抗器 L足够大，可使负载电流连续， 若 Ed=-280V，要求电机在制动过程中的负载电流 Id=45.2A，试解下列各题： (1)求出此时的逆变控制角 ;(2) 计算
3、变压器二次的总容量 S2。 四、计算题（本大题共 10 分，共 1 小题，每小题 10 分） 五、综合分析题（本大题共 10分，共 1 小题，每小题 10 分） 如 图 4 所示电路中， U2 220V，电路总电阻 R 2 ，大电感负载，电流连续。在直流输出端测出 Ud=99V。试计算：（ 1）控制角 ；（ 2）流过晶闸管的电流平均值 Idvt和有效值 Ivt；（ 3）电路的功率因数。 六、判断改错题（本大题共 20分，共 5 小题，每小题 4 分） 1. 相控整流装置的缺点是功率因数较低，控制角越小，功率因数越低。（ ） 2. 在一定的条件下，同一套可控整流电路既可工作在整流状态，又可工作在
4、逆变状态，这种整流电路称为变流电路。（ ） 3. 为使导通的晶闸管可靠关断，应采取措施让阳极电流 IA小于晶闸管的擎住电流 IL。（ ） 4. 为了防止逆变失败，逆变角 不能太大，逆变角 的最大值必须加以限制。（ ） 5. 三相可控整流电路的自然换相点就是相电压波形原点。（ ） 答案 ： 一、简答题（ 25 分，共 5 题，每小题 5 分） 1. 参考答案： 当 GTR的集电极电压升高至前面所述的击穿电压时，集电极电流迅速增大，这种首先出现的击穿是雪崩击穿，被称为一次击穿。出现一次击穿后，只要 Ic不超过与最大允许耗散功率相对应的限度， GTR 一般不会损坏，工作特性也不会有什么变化。但是实际
5、应用中常常发现一次击穿发生时如不有效地限制电流，Ic增大到某个临界点时会突然急剧上升，同时伴随着电压的陡然下降，这种现象称为二次击穿。二次击穿常常立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变，因而对 GTR危害极大。 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 造成逆变失败的原因有： 1、触发电路工作不可靠，不能适时地、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延迟等，致使晶闸管不能正常换相，使交流电源电压和直流电动势顺向串联，形成短路。 2、晶闸管发生故障，在应该阻断期间，器件失去阻断能力，或在应该导通时间，器件不能导通，造成逆变失败。 3、在逆变工作时，交流电源发生缺相或突然消失，由于直流电
6、动势 EM的存在，晶闸管仍可导通，此时变流器的交流侧由于失去了同直流电动势极性相反的交流电压，因此直流电动势将经 过晶闸管电路而短路。 4、由于存在重叠角 ，换相裕量角不足，将引起换相失败。 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 1、三相交交变频电路有公共交流母线进线方式和输出星形联结方式两种接线方式。 2、两种方式的主要区别在于：公共交流母线进线方式中，因为电源进线端公用，所以三组单相交交变频电路输出端必须隔离。为此，交流电动机三个绕组必须拆开，共引出六根线。而在输出星形联结方式中，因为电动机中性点不和变频器中性点接在一起，电动机只引三根线即可，但是因其三组单相交交变频器的输出联在一起，
7、其电源进线必须隔离 ，因此三组单相交交变频器要分别用三个变压器供电。 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 1、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，且后者需用平衡电抗器。 2、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。 3、在两种电路中，晶闸管的导通、对脉冲的要求及六个触发脉冲的相位关系是一样的，整流电压 ud和整流电流 id的波形形状也一样。 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 电力二极管的开通初期出现较高的瞬态压降，经过一定时间后才能处于稳定状
8、态，并具有很小的管压降。电力二极管的开通初期出现较高的瞬态压降，经过一定时间后才能处于稳定状态，并具有很小的管压降。下图给出了二极管开通特性曲线。 图 a为管压降随时间变化的曲线，其中为 UFP正向峰值电压， tfr为正向恢复时间。图 b为二极管开通电流的波形电流上升率用 diF dt表示。由图可知，在正向恢复时间内，正在开通的二极管具有比稳态大得多的峰值电压 UFP。 解题方案： 评分标准： 二、问答题（ 25 分，共 5 题，每小题 5 分） 1. 参考答案： 在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通
9、道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压和电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。 在电流型逆变电路中，直流电流极性是一定的，无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时，电流并不反向，依然经电路中的可控开关器件流通，因此不需要并联反馈二极管。 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 电力电子变流装置驱动电路的作用，就是将控制电路输出的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 4.
10、参考答案： 按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路的主要特点是： 直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。 由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。 当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。 电流型逆变电路的主要特点是： 直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流
11、侧 电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。 电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。 当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 由题意可列出如下 3 个等式： Ud 2.34U2cos( -) U d U d 3XBId Id（ Ud EM） R 三式联立求解，得 Ud 2.34U 2R cos( -) 3XBEM(R 3X
12、B) 290.3（ V） Id 109.7（ A）由下式可计算换流重叠角： cosa cos(a + g ) 2XB Id 6 U 2 0.1279 cos(120+ g ) -0.6279 128.90 120 8.90 送回电网的有功功率为 P= | EM Id |- Id2 |=400109.7 -109.72109.71=31.85(W) 解 题方案： 评分标准： 三、综合题（ 10 分，共 1 题，每小题 10 分） 0. 参考答案： Ud=-257.4V, = 60, I 2= 36.9A, S2=24.35(kVA)。 解题方案： 评分标准： 四、计算题（ 10 分，共 1 题，
13、每小题 10 分） 0. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 五、综合分析题（ 10 分，共 1 题，每小题 10 分） 0. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 六、判断改错题（ 20 分，共 5 题，每小题 4 分） 1. 参 考答案： 错 相控整流装置的缺点是功率因数较低，控制角越小，功率因数越高 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 对 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 错 为使导通的晶闸管可靠关断，应采取措施让阳极电流 IA小于晶闸管的维持电流。 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 错 为了防止逆变失败，逆变角 不能太小，逆变角 的最小值必须加以限制 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 错 解题方案： 三相可控整流电路的自然换相点就是相电压波形正半周交点 评分标准：
