电力电子技术（哈尔滨工程大学）电力电子技术习题及思考题6

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1、6.1解：a二0。时的输出电压最大，为4xj1sinco/)=U、此时负载电流最大，为血maxU—Iomax因此最大输出功率为Pinax一UomaxIoniax输出功率为最大输出功率的80%时，有:Pmax—UomaxIomax—R此时Uo二又由解得a二60.54°0.53同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有:Uo=又由a=90°6.2(1)^^^.^2^X50X2X10-R0.551.5°(2)所以51.5°

2、OIO=UI°=220x274=60.3耐cZ=P」。1。SUI°COS(0-申)=£lan(pCOS(P对上式e求导1一亠-sin(0~(p)=etan(pcos(ptancp贝lj^sin2(0-(p)+cos2(0-(P)=l得20仙＜p(]+一)cos2(ptarr(psinBcos(2oc+(p+B)coscp0=-tan(plntan(p=136=123(A)cos九=UoJ。二Uob_sin2a-sin(2a+26)=066UJ。=_V7l~兀•U6.3交流调压电路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

3、同。交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。交流调压电路广泛用于灯光控制(如调光台灯和舞台灯光控制)及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供用电系统中，还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控臣流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不

4、合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。6.4构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出频率就越高。当交交变频电路中采用常用的6脉波三相桥式整流电路时，最高输出频率不应高于电网频率的1/3〜1/2。当电网频率为50H刁时，交交变频电路输出的上限频率为20Hz左右。当输出频率增高时，输出电压一周期所包含的

5、电网电压段数减少，波形畸变严重，电压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。6.5交交变频电路的主要特点是：只用一次变流效率较高；可方便实现四象限工作，低频输出时的特性接近正弦波。交交变频电路的主要不足是：接线复杂，如采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用36只晶闸管受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低；输出功率因数较低；输入电流谐波含量大，频谱复杂。主要用途：500千瓦或1000千瓦以下的大功率、低转速的交流调速电路，如轧机主传动装置、鼓风机、球磨机等场合。6.6三相交交变频电路有公共交

6、流母线进线方式和输出星形联结方式两种接线方式。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，因为电动机中性点和变频器中中性点在一起；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，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。6.7在三相交交变频电路中采用梯形波控制的好处是可以改善输入功率因数。因为梯形波的主要谐波成分是三次谐波，在线电压中，三次谐波相互抵消，结果线电压仍为正

7、弦波。在这种控制方式中，因为桥式电路能够较长时间工作在高输出电压区域（对应梯形波的平顶区），Q角较小，因此输入功率因数可提高15%左右。6.8矩阵式变频电路的基本原理是：对输入的单相或三相交流电压进行斩波控制，使输出成为正弦交流输出。矩阵式变频电路的主要优点是：输出电压为正弦波；输出频率不受电网频率的限制；输入电流也可控制为正弦波且和电压同相；功率因数为1,也可控制为需要的功率因数；能量可双向流动，适用于交流电动机的四象限运行；不通过中间直流环节而直接实现变频，效率较高。矩阵式交交变频电路的主要缺点是：所用的开关器件为18个，电路结构较复杂，

8、成本较高，控制方法还不算成熟；输出输入最大电压比只有0.866,用于交流电机调速时输岀电压偏低。因为矩阵式变频电路有十分良好的电气性能，使输出电压和输入电流均为正弦