电力电子技术习题解答
（3）求电源侧的功率因数；
（4）估算晶闸管的电压、电流定额。 解：（1）
u2??= p/3uaubuc0?tuducbuabuacubcubaucaucbuabuac0?tid0iVT1?t?t
0
（2）Ud?2.34U2cos??2.34?100?0.5?117(V)
Ud117??23.4(A) R5Id?7.8A( )3 Id? IdVT? IVT?Id3 )?13.5A1(I1cos?1?0.955cos??0.955*0.5?0.4775 I （3）由功率因数的定义知：?? （4）按2倍余量估算，晶闸管的电压定额为：
6U2?2?6?100?2?489.90?500(V)；
晶闸管的电流定额为：
IVT13.51?2??2?17.21?20(A) 1.571.57最终修改日期：2013-7-14 第 11 页 共 27 页
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8、三相桥式不控整流电路带阻感性负载，R＝5 ?，L＝∞，U2＝220V，XB=0.3 ?，求
Ud、Id、IVD、I2和γ的值，并作出ud、iVD1和i2的波形。
解：三相桥式不控整流电路相当于三相桥式全控整流电路在触发角为0度时的情况，
则
Ud?2.34U2cos??Id?UdUd?R5mXb6?0.3Id?2.34U2cos??Id2?2?
代入已知量联立求解上述2个方程可得：??Ud?486.90(V)
I?97.38(A)?d 二极管的电流平均值为：IVD?Id97.38??32.46(A) 332Id?79.51(A) 3 变压器二次侧电流有效值为：I2? 由 cos??cos(???)?2XBId6U22XBId6U2 可得
1?cos???2?0.3?97.386?220?0.1084；cos??0.8916；??26.93?
ud、iVD1和i2的波形的波形如下：
u2??= 0uaubuc0ⅠⅡuabuacⅢubcⅣubaⅤucaⅥucb?tuabuacud0?tiVD10i20?t?t
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9、请说明整流电路工作在有源逆变时所必须具备的条件。
答：(1) 外部条件——直流侧应有能提供逆变能量的直流电动势，其极性与晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧的平均电压。(2) 内部条件——变流器直流侧输出直流平均电压必须为负值，即α>π/2，Ud<0。以上两条件必须同时满足，才能实现有源逆变。
10、什么是逆变失败？如何防止逆变失败？
答：当变流器工作于逆变工况时，一旦由于触发脉冲丢失、突发电源缺相或断相等原因造成换流失败，将使输出电压Ud进入正半周，与EM顺向连接，由于回路电阻很小，造成很大的短路电流，这种情况叫逆变失败或逆变颠覆。
为了保证逆变电路的正常工作，必须1）选用可靠的触发器，2）正确选择晶闸管的参数，3）采取必要的措施，减小电路中du/dt和di/dt的影响，以免发生误导通，4）保证交流电源的质量，5）逆变角β的角度有一最小限制，留出充足的换向余量角。
11、三相全控桥式变流器，已知L足够大、R=1.2Ω、U2=200V、EM= ―300V，电动机运
行于发电制动状态，制动过程中的负载电流为66A，问此时变流器能否实现有源逆变？若能求此时的逆变角β。
解：电动机处于发电制动状态可以提供逆变能量，满足有源逆变的外部条件，可以实
现有源逆变。三相全控桥式变流器处于有源逆变时有：
Ud?2.34U2cos??2.34U2cos(???) （1）
而 Id?Ud?EMU?300，即 66?d，Ud??220.8(V) R1.2将Ud??220.8(V)带入（1）式可得：
?220.8?2.34?200?cos(???)；??61.85?或??118.15??90?。
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12、三相全控桥式变流器，带反电动势阻感负载，已知R＝1 ?，L＝∞，U2＝220V，
LB=1mH，当EM＝－400V，β＝60°时求Ud、Id和γ的值，及此时送回电网的有功功率是多少？ 解：Ud?2.34U2cos??Ud?EM R?Ud??290.31(V)
I?109.69(A)?d2XBId6U2?2?0.3142?109.692206?0.1279
mXb6??LBId?2.34U2cos??Id 2?2?Id? 代入已知量联立求解上述2个方程可得：? 由换流重叠角公式可得：cos??cos(???)?cos(1200??)??0.1279?cos120???0.6279；即 ??8.90?
送回电网的有功功率为：P?EMId?Id2R?400?109.69?109.692?1?31.84(kW)。
13、三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中最大的是
哪一次？变压器二次电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？对于m相全控整流电路呢？
答：三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有6k（k=1、2、3…）次的谐波，其
中最大的是6次谐波。
变压器二次电流中含有6k±1（k=1、2、3…）次的谐波，其中主要的是哪5、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=1、2、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2mk±1（k=1、2、3…）次的谐波，其中主要的是哪2mk±1次谐波。
14、试计算第3题（单相桥式全控整流电路）中i2的3、5、7次谐波分量的有效值I23、
I25、I27，并计算此时该电路的输入功率因数。
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解：由第3题的解答可知：I2?Id?8.97(A)，则
22Id22?8.9722Id22?8.97??2.69(A)；I25???1.62A 3?3?5?5?22Id22?8.97??1.15(A) 7?7?22Id?22?8.97?8.08(A)
I23? I27?基波有效值 I21?输入功率因数 ??
??I18.08cos??co?s?1?I8.970.?90co?s?30。 0.779415、试计算第7题（三相桥式全控整流电路）中的i2的5、7次谐波分量的有效值I25、I27。
解：由第7题的解答可知：Id?6Id?5?Ud117??23.4(A)，则 R56?23.4?2.61(A)。 7?I25?6Id6?23.4?3.65(A)；I27??5?7?
16、三相晶闸管桥式全控整流器接至10.5kV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＝15°，不计重叠角?，试求：
(1) 基波功率因数cosφ1、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）cos?1?cos??cos15??0.9659
c1o?s ??0.955??0.955?0.96 590.9224最终修改日期：2013-7-14 第 15 页 共 27 页