電力電子技術綜合分析題第1頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月要求每組3題,每題25分,共計75分。（基礎分）

評分內容：討論分析過程、答案正確性；

討論激烈組額外加5分,討論時間30分鐘。每組選三個代表分別上臺發(fā)言，時間控制在3分鐘內。

其他同學可對代表的發(fā)言進行糾正或補充，上述個人額外加5分討論過程中請不要保持安靜，積極分享自己的觀點！第2頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內容第一小組第二小組第三小組第四小組第五小組第3頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月第一小組某純電阻負載的單相橋式半控整流電路，若其中一只晶閘管的陽、陰極之間被燒斷(假設VT3被燒斷)，試畫出整流二極管兩端、晶閘管兩端和負載電阻兩端的電壓波形。第4頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月答案由于在管子不導通狀態(tài)下受漏電流的影響，波形要出現畸變。故精確的波形較難分析，右圖是一種較理想狀態(tài)下繪出的波形圖。第5頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月上圖為單相全波整流電路，由一只晶閘管與一只整流二極管組成，已知U2=200V，α=45°。求：（1）輸出直流電壓Ud

；（2）畫出α=45°時，ud的波形；（3）畫出α=45°時，晶閘管兩端電壓uVT與二極管兩端電壓uVD的波形。第6頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月答案Ud1為VT導通時平均電壓值，Ud2為VD導通時平均電壓值。ud、uVT、uVD波形如右圖所示。第7頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月上圖所示為一種簡單的舞臺調光線路，試求：（1）根據ud、ug波形分析電路調光工作原理；（2）說明RP、VD及開關Q的作用；（3）本電路晶閘管最小導通角θmin為多少？第8頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月答案ud、ug波形如圖所示。

根據晶閘管工作原理分析，波形ug為正弦波，但負半波被VD截去。當它的瞬時值超過晶閘管門極觸發(fā)電壓UGT時，晶閘管因承受正向陽極電壓而導通，隨著電位器阻值的變化，ug幅值變化，晶閘管導通的時刻也在發(fā)生改變，達到調光的目的。第9頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月開關Q打開時，可以調光；

開關Q閉合時，晶閘管VT不導通，燈不亮。

用RP調節(jié)延遲角α亦即調節(jié)輸出電壓，控制燈光亮暗。第10頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月當RP阻值增大時，ug幅值減小，控制角α增大；

當RP增大到某一值，對應的ug電壓最大值等于門極觸發(fā)電壓UGT時，α最大，θ最小。

由上圖分析，可得出，

。

VD的作用是保護門極。當Q閉合時，也有極微弱的電流流過燈泡，但燈不會亮，原因是RP一般為幾百千歐，所以Q閉合，可以認為燈不亮。第11頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月第二小組三相半波整流，且電感性負載α=90°，U=220V，由于電感Ld不夠大，只能使晶閘管陽極電壓過零后，再維持導通30°。試求：（1）畫出ud波形。（2）列出電壓平均值Ud的計算公式。（3）畫出晶閘管VT1兩端電壓波形。第12頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）圖(a)中斜線部分為ud波形（2）電壓平均值：（3）晶閘管VT1兩端電壓波形如

圖（b）斜線部分所示。VT1、VT2及VT3均不導通：VT1管承受U相相電壓；VT2或VT3導通：VT1管承受線

電壓。答案第13頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月試分析如圖所示三相全控橋式整流故障電路α=60°時的ud波形。

（1）熔斷器1FU熔斷。

（2）熔斷器2FU熔斷。

（3）熔斷器2FU、3FU熔斷。第14頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）1FU熔斷時：ud的波形如圖(b)斜線部分所示。凡與U相有關的線電壓均不導通。

答案第15頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）2FU熔斷時：

ud的波形如圖（c）斜線部分所示。

V字頭線電壓不導通。第16頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）2FU、3FU熔斷時：

ud的波形如圖（d）斜線部分所示。

凡VW字頭線電壓均不導通。第17頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月若在維修中觀察輸出電壓波形如圖（b）所示。

試判斷三相半控橋式電路中哪知器件有故障？并指出此時α等于多少度？第18頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月VT3管子觸發(fā)脈沖消失，或VT3管子內部斷路；

延遲角α=30°。答案第19頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月第三小組相控整流電路帶電阻性負載時，負載電阻上的Ud與Id的乘積是否等于負載有功功率，為什么?

帶大電感負載時，負載電阻Rd上的Ud與Id的乘積是否等于負載有功功率，為什么?第20頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月帶電阻性負載時：不相等原因：

負載電阻上的平均功率

負載有功功率

負載上的電壓、電流是非正弦波，除了直流Ud與Id外，還有諧波分量

和

負載上有功功率:

答案第21頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月帶大電感負載時：相等原因:

帶大電感負載時，雖然Ud存在諧波，但電流是恒定的直流，故負載電阻Rd上的Ud與Id的乘積等于負載有功功率。第22頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月圖示為一只晶閘管做開關的可控整流電路，試求：（1）畫出

時，ud、id波形；（2）計算晶閘管的移相范圍；（3）大電感負載時是否需要接續(xù)流二極管？

為什么？第23頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)(2)晶閘管移相范圍：(3)不需要；

由于大電感的存在，U2過零變負時，不會突變，仍然按原來的方向流通，只是幅值逐漸減小，此時電路通過VD4與VD2一起續(xù)流。。答案第24頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月圖（a）為具有中點二極管的單相半控橋式整流電路，求：（1）繪出α=45°時ud的波形。（2）導出Ud=f(α)的關系式。（3）求出Ud的最大值Udmax和Ud的最小值Udmin。第25頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)設在α期間，VT1、VT2未觸發(fā)導通。

正半周時：下面一組變壓器二次電壓U2

工作，VD3和VD2導通；

負半周時：上面一組變壓器電壓U2

工作，VD3和VD1導通。

當某時刻觸發(fā)VT1、VT2使之導通時，電路恢復為單相橋式半控整流電路，Ud波形如圖(b)所示。答案第26頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)Ud=Ud1+Ud2

Ud1是VD3導通時的平均電壓

Ud2是半控橋時的平均電壓則：第27頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)當

時，;

當時，。第28頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月三相半波可控整流電路，能否如圖所示只用一套觸發(fā)器，每隔120°送出觸發(fā)脈沖，使電路工作？第四小組第29頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月能工作。原因：雖然三個晶閘管同時加觸發(fā)脈沖，只有陽極電壓最高相所接的晶閘管導通，其余兩個晶閘管承受反壓時阻斷。但移相范圍只有120°，達不到150°的要求。答案第30頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖所示整流電路，變壓器第一次電壓為220V，二次電壓各段均為100V，電阻負載為R=10。當控制角

為90°時，求：

輸出整流電壓Ud和負載電流Id，并作出晶閘管、整流管、變壓器一次側繞組電流的波形。第31頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月

時：

由于VT1無觸發(fā)脈沖而截止，VD1由于承受正相電壓二導通，此時

;

時：

VT1因觸發(fā)而導通，同時VD1因承受反壓而截止，

此時

;

時：

情況同上，只是輪到VT2和VD2工作，而VT1和VD1因承受反壓而截止。

答案第32頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月Ud波形如圖（a）所示。晶閘管、整流管和變壓器一次繞組電流波形分別為如圖（b）、（c）、（d）。第33頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月上圖為整流電路，

，

。

問：

（1）延遲角

應定在何處？

（2）繪出

時ud的波形。

（3）求

，假設VT1，VT2；VT3，VT4；VT5，VT6；VT7，VT8分別同時觸發(fā)。第五小組第34頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（b）

(1)，定在離該相電壓原點45°處。

(2)

,

ud的波形如圖（b）所示。

(3)

時,

時，答案第35頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月三相半控橋整流電路帶電阻性負載，由于觸