电力拖动大作业.(DOC)
前言
双闭环直流调速系统是目前直流调速系统中的主流设备，具有调速范围宽、平稳性好、稳速精度高等优点。在理论和实践方面都是比较成熟的系统，在电力拖动领域中发挥着及其重要的作用。
由于直流电机双闭环调速是各种电机调速系统的基础，本人就直流电机调速进行了比较系统的研究，从直流电机的基本特性到单闭环调速系统，再进行双闭环直流电机设计方案的研究，用实际系统进行工程设计，并用所学的MATLAB进行仿真，分析了双闭环调速系统的工程设计方法中由于忽略和简化造成的误差。
在双闭环直流调速系统中，转速和电流调节器的结构选择与参数设计需从动态校正的需要来解决，设计每个调节器是，都必须先求该闭环的原始系统开环对数频率特性，再根据性能指标确定校正后系统的预期特性，对于经常正反转运动的系统，尽量缩短启、制动过程的时间是提高生产率的重要因素。为此，在电机最大允许电流和转矩受到限制的条件下，应该充分利用电机的过载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流为允许的最大值，是电力拖动系统以最大的加速度启动，到达稳定转速时，立即让电流降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而装入稳态运行。
转速、电流双闭环直流调速系统是一种应用广泛，经济，适用的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强优点。反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。在单闭环系统中，只有电流截至负反馈环节是专门用来控制电流的。但它只是在超过临界电流值以后，强烈的负反馈作用限制电流得冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。在实际工作中,我们希望在电机最大电流受限的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过度过程中始终保持电流、转矩为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。这是在最
大电流、转矩首相的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。
实际上，由于主电路电感的作用，电流不能突跳，为了实现在允许条件下最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值得恒流过程，按照反馈控制规律，电流负反馈就能得到近似的恒流过程。问题是希望在启动过程中只有电流负反馈，而不能让它和转速负反馈同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈，电流负反馈不发挥主作用，因此我们采用双闭环调速系统。这样就能做到既存在转速和电流两种负反馈作用又能使它们作用不同的阶段。
在设计过程中，为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，需要设置两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，即把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫内环；转速环在外面，叫外环。这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。
第一章系统总体设计方
图1-1 转速、电流双闭环直流调速系统结构
ASR—转速调节器 ACR—电流调节器 TG—测速发电机 TA—电流互感器 UPE—电力电子变换器
图中，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
1.1 系统电路结构
若采用双闭环调速系统，则可以近似在电机最大电流、转矩受限的条件下，充分利用电机的允许过载能力，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳态转速后，又可以让电流迅速降低下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行，此时起动电流近似呈方形波，而转速近似是线性增长的，这是在最大电流、转矩受到限制的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。采用转速电流双闭环调速系统，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接，这样就可以实现在起动过程中只有电流负反馈，而它和转速负反馈不同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，只靠转速负反馈，不靠电流负反馈发挥主要的作用，这样就能够获得良好的静、动态性能。所以选用转速电流双闭环系统结构
为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用 P I 调
节器，这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图示于图1-2。图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们是按照电力电子变换器的控制电压U c 为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。
1.2 两个调节器的作用
电流调节器的选择：
图1-2表明，电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型 I 型系统，显然应采用PI 型的电流调节器，其传递函数可以写成
为了让调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消，选择
则电流环的动态结构图便成为图1-3所示的典型形式，其中
s
s K s W i i i ACR )1()(ττ+=
l
T =i τR
K K K i s i I τβ=
图1-2 小惯性环节近似处理
图1-3 动态结构图
转速调节器的选择
为了实现转速无静差，在负载扰动作用点前面必须有一个积分环节，它应该包含在转速调节器 ASR 中，现在在扰动作用点后面已经有了一个积分环节，因此转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应该设计成典型 Ⅱ 型系统，这样的系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。
由此可见，ASR 也应该采用PI 调节器，其传递函数为
s
s K s W n n n ASR )1()(ττ+=
第二章整体电路分析
2.1电流环设计
电流环参数的计算
1.确定时间常数
1）整流装置滞后时间常数Ts=0.00167s
2）电流滤波时间常数Toi=0.005s
3）电流环小时间常数之和T∑i = T s + T oi =0.00667s
2.选择电流调节器的结构
根据设计要求σ
i
%=5％，并保证稳态电流无差，可以按典Ⅰ型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性的，因此可用PI型电流调节器。
（1）确定常数时间
整流装置滞后时间常数Ts=0.0016s,电流滤波时间Toi=0.005s,电枢回路电
磁时间T
l
=0.028s,常数电流环小时间常数Tσi=Ts+Toi=0.00667s
(2) 选择电流调节器结构
根据设计要求：σ
i
%=5％，且==4.197<10,可以选择I型设计，电流调节器可以选择PI型。
（3）选择电流调节器参数环开环时间
ACR超前时间常数ζ
i =T
l
=0.028s,电流增益==74.96
ACR的比例系数===2.15
（4）校验近似条件
电流环截止频率==74.96
(a)晶闸管装置传递函数近似条件
==199.6，满足近似条件。
(b)忽略反电动势对电流环影响的条件
3==28.97满足近似条件。
(c)小时间常数近似处理条件
现为==115.35,满足近似条件。2.2 转速环设计
1）确定时间常数
电流环等效时间常数：2=0.01334，转速滤波常数：Ton=0.005s，转速环小时间常数近似处理：=2+ Ton=0.01864s
(2) 选择转速调节器参数
按跟随性和抗扰性能都较好的原则，取h=5,则ASR的超前的超前时间常数为
=h=5
转速环开换成增益
===356.77
于是，可得ASR的比例系数为
===22.61
（3）校验近似条件
转速截止频率为：
ωcn=K n=22.16*0.0197=0.44s-1
(4) 电流环传递幻术简化条件：
==35.34，满足简化条件。
（5）小时间常数近似条件：
==40.81，满足简化条件。
（6）校核转速超调量
当系统突加阶跃给定时，ASR不饱和，不符合线性系统的前提，应该按ASR 退饱和的情况计算超调量。由下表可得/=81.2%,理想空载时z=0,则
=()=2()(
==2.42%
能满足设计要求。
2.3 典型I型系统介绍
典型I型系统的结构图如图2-1所示。
图2-1
其传递函数为
其中，时间常数T在实际系统中往往是控制对象本身固有的，能够由调节器改变的只有开环增益K，也就是说K是唯一的待定参数。设计时，需要按照性能指标选择参数K的大小。
典型的I型系统结构简单，其对数幅频特性的中频段以–20 dB/dec 的斜率穿越 0dB 线，只要参数的选择能保证足够的中频带宽度，系统就一定是稳定的，且有足够的稳定裕量。
典型I型系统动态抗扰性能指标与参数的关系如表2-1。
典型I型系统跟随性能指标和频域指标与参数的关系如表2-2
表2-1 典型I型系统动态抗扰性能指标与参数的关系
表2-2典型I型系统跟随性能指标和频域指标与参数的关系
2.4 典型Ⅱ型系统介绍
典型Ⅱ型系统的结构图如图2-2所示。
图 2-3 典型Ⅱ型系统的结构图
其传递函数为
在典型II型系统的开环传递函数式中。与典型 I 型系统相仿，时间常数T 也是控制对象固有的。所不同的是，待定的参数有两个:K和 ，这就增加了选择参数工作的复杂性。为了分析方便起见，引入一个新的变量，令
典型II型系统动态抗扰性能指标与参数的关系如表2-3
表2-3 典型II型系统动态抗扰性能指标与参数的关系2.5 转速调节器的实现
模拟式转速调节器电路如图2-4
图2-4 含给定滤波与反馈滤波的PI型转速调节器2.6 电流调节器的实现
模拟式电流调节器电路下图
图2-5 含给定滤波与反馈滤波的PI型电流调节器
2.7校核转速超调量
当系统突加阶跃给定时，ASR不饱和，不符合线性系统的前提，应该按ASR 退饱和的情况计算超调量。由表2-3可得/=81.2%,理想空载时z=0,则
=()=2()(
==2.42%
第三章 参数计算
3.1 相关参数
知参数：直流电动机：kW P n 10=,V U n 220=,A I n 136=,min /1500r n N = ，
min /228.0?=r V C
e
，2.1=λ ；
V-M 系统主电路总电阻：Ω=863.0R ； 电枢回路电磁时间常数：
s T
l
028.0= ；
系统运动部分飞轮转矩相应的机电时间常数：s T
m
383.0=；
系统测速反馈系数r v min/041.0?=α；
系统电流反馈系数A V /028
.0=β； 触发整流装置的放大系数：30=K
s
；
三项桥式平均时空时间：s T
s
00167.0=；
电流环滤波时间常数：s T
oi
005.0=；
转速环滤波时间常数：
s T
on
005.0=。
设计要求：稳态指标无静差；动态指标电流超调量%5%=σ；空载起动到额定转速时的超调量
%10%=σ
n
。
3.2 主要参数计算
3.2.1 电流环参数计算
1．确定时间常数：
1）整流装置滞后时间常数T s =0.00167s 2）电流滤波时间常数T oi =0.005s
3）电流环小时间常数之和T ∑i = T s + T oi =0.00667s 2.选择电流调节器的结构
根据设计要求σi %=5％，并保证稳态电流无差，可以按典Ⅰ型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性的，因此可用PI 型电流调节器。其传递函数为：
检查对电源电压的抗扰性能： 参照典型I 型系统
动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的。
3. 计算电流调节器参数
电流调节器超前时间常数：τi =T l =0.028s 。
电流环开环增益：要求σi %=5％时，按照典型I 型系统动态跟随性能指标和频域指标与参数的关系，应取K i T ∑i =0.5，因此：
1i I 96.7400667
.05
.05.0-∑===s T K
于是，ACR 的比例系数为
16.2028
.030863.0028.096.74i =???==βτs i I K R K K
4.校验近似条件
电流环截止频率：ωci =K I =74.96 1/S (1)晶闸管整流装置传递函数的近似条件
满足近似条件。
(2)忽略反电动势变化对电流环动态影响条件
满足近似条件。
(3)电流环小惯性时间常数近似处理条件
s
s K s W i i i ACR )
1()(ττ+=
197.400667
.0028.0i ==∑T T l ci s s T ω>=?=-16.19900167
.03131ci
l m s T T ω<=??=-197.28028
.0383.01313
满足近似条件。
5.计算调节器电阻和电容
按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为σi %=4.3%<5％，按
照典型I 型系统动态跟随性能指标和频域指标与参数的关系，满足设计条件。
3.2.2 转速环参数的计算
1.定时间常数
(1)电流环时间常数1/K I 。已取K I T ∑i =0.5则
(2)转速滤波时间常数：T on =0.005s (3)转速环小时间常数：
0183.0005.001334.01n =+=+=∑on I
T K T
2. 选择转速调节器结构
按照设计要求，选用PI 调节器，器传递函数为
3.计算转速调节器参数
ci
oi s s T T ω>=?=-135.115005
.000167.01
31131Ω
=Ω?==k k R K R o i i 4.864016.2F F R C i i
i μτ7.327107.321086028.03
=?=?==-F F F R T C o oi oi μ510510
40005.0446
3
=?=??==-01334.021
i I
==∑T K s
s K s W n n n ASR )1()(ττ+=
按跟随和抗扰性能都较好的原则取h=5，则ASR 得超前时间常数为
转速开环增益为：
2
2
2n 2N 7.35601834
.0252621-∑=??=+=s T h h K
ASR 的比例系数为：
6
.2201834
.0863.00041.0520383.0228.0028.062)1(n m e n =???????=+=∑RT h T C h K αβ4. 检验近似条件：
转速截止频率为：
(1)电流环传递函数简化条件为:
满足简化条件。
(2)转速环小时间常数近似处理条件为:
满足简化条件。 5.计算调节电阻和电容 取R 0=40K Ω,则
s
hT n 0917.001834.05n =?==∑τ1
117.320917.07.356--=?===
s s K K n N N
cn τω
ωcn
I s T K ω>==-∑1i 3.3500667
.096
.743131cn
I s T K ω>==-1on 8.40005
.096
.743131Ω=Ω?==k k R K R o n n 904406.22F F R C n n
n μτ19.10109000917
.03
=?==F F R C i i
i μτ510510
40005.046
3
=?=??==-
6.转速超调量
当系统突加阶跃给定时，ASR 不饱和，不符合线性系统的前提，应该按ASR 退饱和的情况计算超调量。由典型I 型系统动态抗扰性与参数的关系可得
%2.81/max =?C C b ，理想空载时z=0,则
T
T n n C n
n C m
n
b b
b b
n z ∑*
*?-?=??=))((2)(
max max λσ
%10%42.2383
.001384
.01500228.0863
.01362.1%2.812<=?????=
能满足设计要求。
总结
通过本次大作业的训练与学习，让我对双闭环转速、直流反馈控制的直流调速系统有了更为深刻的了解，也理解了多学科间的联系与渗透。譬如，电力电子技术、自控原理等课程都在电力拖动中有非常之多的运用。着手开始完成作业的时候，可以说是困难重重，不扎实的理论、繁琐的计算以及匮乏的工程实训，都是限制自我的瓶颈。最后，通过对课本相关知识的深入学习、上网查阅相关资料及其向班级的同学寻求帮助等途径，困惑终于一一解开，作业得以完成。完成作业的这一过程中，因为要符合实际生产要求，计算过程中，我们就得掌握相关参数的取舍及其一些近似运用的技巧来解决。这种思想和理论，我想在日后的工作中一定会有更多的体现和完善。
另外，这次作业也存在许多美中不足的地方，例如文字排版、专业知识的全面合理应用等，这些内容都亟待在日后的学习和工作中不断努力提高。但最使我苦恼的是由于个人的原因，没有顺利完成MATLAB的课程学习和本次大作业的仿真性能测试环节，在此，特向老师致歉!
王彦 2011年11月29日
电力电子作业答案
第二章习题答案 2. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者U AK >0且U GK >0 3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 4. 图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im , 试计算各波形的电流平均值I d1,I d2,I d3与电流有效值I 1，I 2，I 3 解:a) Id1=Im 2717.0)12 2(2Im )(sin Im 214≈+∏=∏?∏∏t ω I1= Im 4767.021432Im )()sin (Im 2142≈∏+=∏?∏∏wt d t ? b) Id2=Im 5434.0)12 2(2Im )(sin Im 14=+=∏?∏∏wt d t ? I2=Im 6741.021432Im 2)()sin (Im 142≈∏ +=∏?∏∏wt d t ? c) Id3=?∏=∏20Im 4 1)(Im 21t d ω I3=Im 2 1)(Im 21202=∏?∏ t d ω 5.上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐管能送出的平均电流Id1、Id2、Id3各为多少?这时,相应的电流最大值Im1,Im2,Im3各为多少? 解:额定电流I T(A V)=100A 的晶闸管,允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) Im135.3294767 .0≈≈ I A, Id1≈0.2717Im1≈89.48A b) Im2,90.2326741.0A I ≈≈Id2A 56.1262Im 5434.0≈≈
电力拖动运动控制系统平时作业 答案
第一章 1、请画出运动控制系统及其组成的框图。 答：运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成，其框图如下： 2、如果请你设计一辆电动滑板车，请问这个电动滑板车的构成？ 答：由刹车开关、电池电压取样、限流保护、驱动电路、直流有刷电机、霍尔调速手柄等 ===================================================================== 第二章 1、请写出直流电动机的稳态转速公式，并分析转速与电枢电压的关系。 答：直流电机的稳态转速公式转速n=U-(IR+L*di/dt)/Kφ， I是电枢电流，R是电枢回路的电阻 φ是励磁磁通，k是感应电动势常数 所以从公式可以看出，要想对直流电机进行调速，一般的方法有两种：一种是对励磁磁通φ进行控制的励磁控制法，一种是对电枢电压U进行控制的电枢电压控制法。
2、什么是调速范围和静差率？调速范围、静态速降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易多了”？ 3、某一直流调速系统，测得的最高转速特性为=1500 r/min, 最低转速特性 为=150 r/min。电动机额定转速为，带额定负载时的速度速降 = 15r/min，且在转速下额定速降如不变，试问系统能够达到的调速范围D 是多少？系统允许的静差率s是多少？ 解： 4、转速单闭环调速系统有那些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速，为什么？如果给定电压不变，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速，为什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统还有克服什么干扰的能力？ 答： 1）转速单闭环调速系统有以下三个基本特征 ①只用比例放大器的反馈控制系统，其被被调量仍是有静差的。 ②反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。扰动性能是反馈控制系统 最突出的特征之一。 ③系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。 2）改变给定电压会改变电动机的转速，因为反馈控制系统完全服从给定作用。3）能够改变转速，因为转速和反馈电压比有关。
《电力电子技术》第一次作业答案
首页- 我的作业列表- 《电力电子技术》第一次作业答案 你的得分：100.0 完成日期：2018年09月09日16点13分 说明：每道小题选项旁的标识是标准答案。 一、单项选择题。本大题共30个小题，每小题2.0 分，共60.0分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.电力电子器件一般工作在（）状态。 A.导通 B.开关 C.截止 2.通常情况下（器件开关频率不太高）时，电力电子器件的损耗主要是（）损耗。 A.导通 B.关断 C.开关 3.把直流变换为交流的电路叫做（）电路。 A.整流 B.逆变 C.斩波 D.交流电力控制 4.二极管阳极有正向电压，其处于（）状态。 A.导通 B.开关 C.截止 5.晶闸管阳极加正向电压，门极不加信号，其处于（）状态。 A.导通 B.开关 C.截止 6.对已经触发导通的晶闸管，如果在阳极电流未达到擎住电流时门极触发信号消失，晶 闸管是（）状态。 A.导通 B.开关 C.截止 7.晶闸管的额定电压为（）。 A.正向重复峰值电压 B.反向重复峰值电压 C.正反向重复峰值电压中大者 D.正反向重复峰值电压中小者 8.电力MOSFET的通态电阻具有（）温度系数。 A.正 B.负 C.零 9.晶闸管是（）驱动型器件。
A.电流 B.电压 C.电荷 10.晶闸管的额定电流应按（）原则选取。 A.平均值相等 B.有效值相等 11.单相半波可控整流电路带阻性负载时，输出电流波形为（）。 A.与电源电压波形相同 B.与输出电压波形相同 C.为直线波形 12. A. A B. B C. C D.D 13. A. A B. B C.C D.D 14. A. A B. B C. C D.D 15.单相半波可控整流电路带阻性负载时，输出电压波形脉动频率为（）。 A.1/2电源频率 B.电源频率 C.两倍电源频率 D.三倍电源频率 16.单相桥式全控整流电路带反电动势阻性负载，与带纯阻性负载比较，输出电压（）。 A.增大 B.减小 C.不变 17.三相半波可控整流电路带大电感负载，晶闸管的移相范围为（）。
电力拖动自动控制系统练习题最终版汇总
判断题 采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。（√）只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。（√）直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（√） 静差率和机械特性硬度是一回事。（×） 使用PI调节器构成的无静差调速系统稳态精度不受反馈检测装置的影响。 电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压的大小并非仅取决于速度给定的大小。（√） 转速、电流反馈控制无静差可逆调速系统稳态时电力电子装置控制电压的大小取决于电流调节器输入信号的大小。（×） 反馈控制系统的精度只取决于给定的精度。（×） 双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。（×） 对于有环流可逆V-M系统，在一般情况下允许两组晶闸管同时处于整流状态。（×）逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。（×） 可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（√） 双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（×） 与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（×） α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√） α=β配合工作制的有环流可逆调速系统的正向制动过程中，转速调节器饱和，电流调节器不饱和。（×） 转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（×） 电压闭环相当于电流变化率闭环。（√） 闭环系统可以改造控制对象。（√） 闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。 V-M系统中平波电抗器的电感量一般按照额定负载时保证电流连续的条件来选择。（×）直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。（√） 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。（×） 电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。（√）
电力电子作业及问题详解
1、设计图3.2(a)所示的Buck DC/DC 变换器。电源电压Vs=147～220V ，额定负载电流11A ，最小负载电流1.1A ，开关频率20KHz 。要求输出电压Vo=110V ；纹波小于1%。要求最小负载时电感电流不断流。计算输出滤波电感L 和电容C ，并选取开关管T 和二极管D 。 解：①滤波电感L ： v 1100≡v ，电流连续时M=D=s v v 0。 当s v =147v 时，D=110/147=0.75;当v 220=s v 时，D=110/220=0.5。 所以在工作围占空比D 在0.5~0.75之间变化。要电流连续必须最小负载电流 )1(20min D Lf V I I s OB o -= ≥，应按最小的占空比5.0=D 确定实际运行中的临界负载电流)1(20D Lf V I s OB -=，即要求： H H D I f V L O s 25.11 .110202)5.01(110)1(23min 0=???-?=-≥ 为确保最小负载电流、最小占空比时，电感电流连续，可选取mH L 5.1=。 ②开关关Ｔ和二极管Ｄ的选择： 由)93(-式。电感电流脉动的最大峰－峰值L i ?为： L i ?＝A A D Lf V I I s L L 8.11020105.1)5.01(110)1(3 30min max =???-?=-=-- 所以：A A i I I L O L 9.11)2/8.111(2 1max max =+=?+= A A i I I L O L 1.10)2/8.111(2 1max min =-=?-= 开关关Ｔ和二极管Ｄ通过的最大峰值电流都是A I L 9.11max =，开关管Ｔ承受的最大正向电压为v V s 220=，二极管Ｄ承受的最大反向电压也是v V s 220=。若取电流过载安全系数为5.1倍，取过电压安全系数的2倍，则可选V A 500/20的MOSFET P -开关管和快恢复二
哈工大电力电子作业9-10章
黑龙江省精品课程 电力电子技术基础 作业（9-10章） 06 1006141 覃敏亮
第9章电力电子器件应用的共性问题 P206, 9-1； 电力电子器件的驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子装置的重要环节，对整个装置的性能有很大的影响。采用性能良好的驱动电路可使电力电子器件工作在比较理想的开关状态,可缩短开关时间,减少开关损耗,对装置的运行效率、可靠性和安全性都有着重要意义。另外，对电力电子器件或整个装置的一些保护措施也往往就将近设在驱动电路中，或者通过驱动电路来实现，这使得驱动电路的设计更为重要。 9-3； 晶闸管触发电路应满足下列要求： １）触发脉冲的宽度应保证晶闸管的可靠导通； ２）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的3-5倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达到1-2A/US。 ３）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠出发区域之内。 ４）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。 IGBT驱动电路的特点是：驱动电路具有较小的输出电阻，IGBT是电压驱动型器件，IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。 GTR驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减小开通损耗；关断时，驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。 GTO驱动电路的特点是：GTO要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。 电力MOSFET驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。 9-6。 答:缓冲电路又称为吸收电路，可以分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路又称为du/dt 抑制电路，开通缓冲电路又称为di/dt抑制电路。将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起，称为复合缓冲电路。还可以分类方法：缓冲电路中储能元件的能量如果消耗在其吸收电阻上，则被称为耗能式缓冲电路；如果缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给负载或者电源，则被称为馈能式缓冲电路，或称为无损吸收电路。 全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压,du/dt或过电流和di/dt, 减小器件的开关损耗。 RCD缓冲电路中,各元件的作用是: 开通时,Cs经Rs放电,Rs起到限制放电电流的作用;关断时,负载电流经VDs从Cs分流,使du/dt减小,抑制过电压。 补充： 1.关于全控型器件的关断缓冲电路，解答下列问题： 1）关断缓冲电路的主要作用是什么 2）画出IGBT的RCD缓冲电路的配置图，并分析RCD缓冲电路的工作原理及其中各组件的作用。 3）结合图9－1说明有、无RCD缓冲电路时，IGBT器件关断时分别应按照那条电压电流线（工作点轨迹）转移标出转移的方向，并说明理由。
电力拖动作业
2-2 一台四极并励直流电机接在220V的电网上运行，为单波绕组，已知电枢表面的总导体数N=381，n=1500r/min,φ=0.0105wb,电枢回路的总电阻R a=0.205Ω,励磁电流I fN=1.73A,铁损耗P Fe=362W,机械损耗P mec=240w(忽略附加损耗)，试问：1）该电机运行在发电机状态，还是电动机状态？2）电磁转矩是多少？3）输入功率和效率各是多少？ 解：1）Ea=N*p/(60a)*n*Φ=381×2÷（60×1）×1500×0.0105=200.025V 浙江大学远程教育学院 《电力电子技术》课程作业答案 第1章 1. 答： （1）不亮；（2）亮；（3）不亮，出现电压负半周后晶闸管关断。 2. 答： 晶闸管的门极参数I GT 、U GT 受温度影响，温度升高时，两者会降低，温度升高时，两者会升高，故会引起题中所述现象。 3.答： （1） 故不能维持导通 （2 ）214.14I == 2/1.579d H I I A I ==> 282.8300TM U V V ==< 晶闸管能正常工作 （3） I d =160/1=160A>I H I T =I d =160A >1.57×100=157A 故不能正常工作 4. 答： IGBT 由于寄生晶闸管的影响，可能是集电极电流过大（静态擎住效应），也可能是d u ce /d t 过大（动态擎住效应），会产生不可控的擎住效应。实际应用中应使IGBT 的漏极电流不超过额定电流，或增加控制极上所接电阻R G 的数值，减小关断时的d u ce /d t ，以避免出现擎住现象。 mA I mA A I H d 42002.010501003 =<==? = 1.答： （1）交流进线电抗器 限流、限d u /d t 和d i /d t （2）压敏电阻 过压保护 （3）交流侧阻容保护 过压保护 （4）桥臂电感 限d u /d t (由元件换流引起）、d i /d t （5）快熔 过流保护 （6）过压保护电容 限制关断过电压对元件的损害 （7）抑振电阻 防止L 、C 振荡，限制电容放电电流 （8）直流侧压敏电阻 直流侧过压保护 （9）过流继电器 过流时，继电器开路，保护主电路 （10）VD F 续流二极管 为负载电路提供通路，过压保护 （11）L d 平波电抗器 防止直流电流波动（断流） 2.答： 1. 如以测量集电极电流I c 为过流保护原则，当I cg 测量误差为c I ?，则保护电路将在集电极电流为I cg +c I ?时才动作，但此时工作点已经移至线性放大区，到元件关断时已出现高损耗，导致GTR 损坏。 2. 如以测量集射极电压U ce 作为过流保护原则，在相同的相对测量误差下，GTR 工作点移动较小，元件关断时功耗只略有增加，可保证器件安全。 3. 设基极电流I b 减小Ib ?，当采用电流I c 测量的保护方式时，GTR 关断时工作点已经进入线性放大区；当采用电压U ce 测量保护时，GTR 关断时工作点仍在饱和区，确保器件安全。 3.答： 缓冲电路的功能包括抑制和吸收二个方面。下图为电路的基本结构。 关断过程：C s 与GTR 集射极并联，利用C s 两端电压不同突变的原理延缓关断时集射极间电压U ce 上升的速度，使U ce 达最大值之前集电极电流I c 已变小，从而使关断过程瞬时功耗变小。R 是限制GTR 导通时电容的放电电流。 开通过程：L s 与GTR 串联，延缓了集电极电流的增长速度，且当电流急剧增大时会在其上产生较大压降，使得集射极电压在导通时迅速下降。这样电压、电流出现最大值的时间错开，关断时功耗明显减小。 第10章习题解答 10-1 伺服系统的结构如图所示， 计算三种输入下的系统给定误差：（1）)(121* t m ?=θ；（2）)(12 * t t m ?=θ； （3）*21 (1)1()2 m t t t θ=++?。 解：系统开环传递函数500()(0.11)W s s s = + 系统给定误差 *00*2* 00() ()lim ()lim ()lim 1() ()()(0.11)lim lim 500(0.11)5001(0.11) m sr sr sr t s s m m s s s s e e t sE s W s s s s s s s s s s θθθ→∞→→→→∞===++==+++ + （1）)(121* t m ?= θ，* 1()2m s s θ= 系统给定误差2* 00()(0.11)(0.11) ()lim lim 0(0.11)5002(0.11)500 m sr s s s s s s s e s s s s θ→→++∞===++++ （2）)(12* t t m ?= θ，* 21()2m s s θ= 系统给定误差2* 00()(0.11)0.111 ()lim lim (0.11)5002[(0.11)500]1000 m sr s s s s s s e s s s s θ→→++∞===++++ （3）* 21(1)1()2 m t t t θ=++?，2* 2331111()m s s s s s s s θ++=++= 系统给定误差22* 001 (0.11)()(0.11)()lim lim (0.11)500(0.11)500 m sr s s s s s s s s s e s s s s θ→→++++∞===∞++++ 10-2 直流伺服系统控制对象如图10-8所示，机械传动机构的传动比10j =，驱动装置的放大系数40s K =及滞后时间常数0.001s T s =，直流伺服电机等效参数0.086m T s =， 1-2 通过电路与磁路的比较，总结两者之间那些物理量具有相似的对应关系（如电阻与磁阻），请列表说明。 1-7 电机中存在哪些能量损耗？在哪些因素会影响电机发热？电动机与发动机的功率传递有哪些不同？ 电机进行能量转换时总是要有能量损耗，如图3-6所示。能量损耗将引起电机发热和效率降低。一般来说，电机的能量损耗可以分为两大类。 1. 机械损耗 由电机的运动部件的机械磨擦和空气阻力产生的损耗，这来损耗与电机的机械构造和转速有关。用△p m表示。 2. 电气损耗 主要包括导体损耗、电刷损耗和铁耗等。 （1）导体损耗是由于电机的线圈电阻产生的损耗，有时又称为铜耗，通常在电机的定子和转子上都会产生铜耗； （2）电刷损耗是由于电刷的接触电压降引起的能量损耗，因只有在直流电机中安装电刷，所以电刷损耗仅仅出现在直流电机中； （3）铁耗是由于电机铁磁材料的磁滞效应和涡流产生的一种损耗，主要取决于磁通密度、转速和铁磁材料的特性。 对于变压器等静止的设备来说，其能量损耗只有电气损耗部分。图3-6表示了电机的能量传递和损耗过程。 电机在运行过程中，主要的能量损耗有下面四部分，即：定子绕组电损耗P cu1、转子绕组电损耗P cu2、机械损耗P m及铁心损耗P Fe。前两者随负载而变化，称为可变损耗，后两者不随负载而变化，称其为不变损耗。它使电机发热。 对于电动机来说，正常工作时，从电网吸收的总电功率也就是总输入功率P1，P1进入电动机后，首先在定子上消耗一小部分定子铜损耗，另一部分损耗是铁损耗，它主要是定子铁芯的磁滞和涡流损耗，余下的部分就是通过磁场进过气隙传到转子上去的电磁功率，电磁功率进入转子，在转子电阻之上产生转子铜损耗及铁损耗。余下部分全部转换成总机械功率。总机械功率在输出之前还要消耗掉机械损耗（包括轴承摩擦和风阻摩擦）和附加损耗。这就是电动机的功率传递。 发电机输入功率P1N是机械功率，减去机械损耗P ma（摩擦和风阻等）、定子铁损P Fe和一些杂散损耗 《电力电子技术大作业》作业题目：灯光控制电路 姓名：刘大勇 班级：电气12-04班 学号：11053416 同组人：付晨平12053429 程润泽12053427 中国石油大学（华东） 日期：2014年12月13日 摘要 本篇论文主要是对基于电力电子技术，模拟电子技术和数字电子技术来进行设计的灯光控制电电路进行详细的说明。包括其设计思路，工作原理和功能应用，以及所使用的主要元器件和电路。在整篇论文中，对于元器件和电路形式作了比较详细地介绍，具体说明了其工作原理，基本应用和发展前景。最后表达了对于本次课程设计的收获和感悟。 关键词：亮度调节；定时；色调搭配；三相桥式整流；W7805稳压芯片；NE555定时器；双向晶闸管；电容；发光二极管； 目录 第一章 引言 (2) 1.1 课题设计的背景和意义 (2) 1.2 课题的设计思路、工作原理与功能应用 (2) 第二章 主要电路和元件的介绍 (3) 2.1 三相桥式全控整流电路 (3) 2.2 电力电容器的特性、作用及运行中的问题 (4) 2.3 二极管工作原理及主要应用 (7) 2.4 发光二极管的工作原理及应用 (8) 2.5 W7805稳压器 (9) 2.6 555定时器的基本组成和工作原理………………………………………………….. 10 2.7 双向晶闸管原理及其交流开关应用…………………………………………………. 12 第三章 收获与感悟 (14) 第一章引言 1.1课题设计的背景和意义 照明主要包含天然采光和人工照明这两个方面。电气照明就是指为了进行人工照明通过各种设施而把电能转变为光能。从大的方面来说，我国虽然地域辽阔、资源总量丰富，但是由于人口基数大、资源利用率相对发达国家较低，因次我国的资源同样面临着巨大问题和挑战。而目前我国的电能主要来源于火力发电，只有少部分电能是来源于太阳能发电、风能发电、潮汐发电等，因此节能问题迫不容缓；而从小的方面来说，电气照明节能设计有利于减少企业和家庭的电费开支。 1.2 课题的设计思路、工作原理与功能应用 设计思路： 经过电力电子这门课程的学习，对于电力变换电路，有了比较清晰地认识，在本次设计过程中，运用了三相桥式整流电路。有三相桥式整流电路加上变压器可以得到合适的直流电，作为一些芯片和小功率用电器的供电电源。利用不同颜色发光二极管的串联和并联，可以有效地调节一定范围内的光环境。通过利用稳压芯片可以得到幅值和波形符合要求的电压，为NE555定时器供电。有定时器和其他组合元件搭配而成的定时电路，可通过双向晶闸管实现对主电路的控制，定时时间长度大概在几小时左右，因此可以对各种用电器实现定时控制，通过将灯泡或日光灯与滑动变阻器串联可实现灯光亮度的无极调节。工作原理及应用： 本次电路的设计是基于电力电子技术中的变压和整流来进行的。通过变 一、选择题 1．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是 A ．PID B ．PI C ．P D ．PD 2．静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率 A ．越小 B ．越大 C ．不变 D ．不确定 3．下列异步电动机调速方法属于转差功率消耗型的调速系统是 A ．降电压调速 B ．串级调速 C ．变极调速 D ．变压变频调速 根据能量转换的角度看，把调速系统分为三类 第一类：转差功率消耗型，包括将电压调速，转差离合器调速，转子串电阻调速 第二类：转差功率馈送型，包括串级调速，双馈电动机调速 第三类：转差功率不变型，包括变极调速，变频变压调速 4．可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是 A ．比例控制 B ．积分控制 C ．微分控制 D ．比例微分控制 积分控制可以使系统在无警察的情况下保持恒速运行，实现无静差调速 5．控制系统能够正常运行的首要条件是 A ．抗扰性 B ．稳定性 C ．快速性 D ．准确性 控制系统正常工作，稳定性是首要条件。 6．在定性的分析闭环系统性能时，截止频率ωc 越低,则系统的稳定精度 A ．越高 B ．越低 C ．不变 D ．不确定 截止频率与相角裕度对应，截止频率越高，系统响应变快，但稳定性变差。 7．常用的数字滤波方法不包括 A ．算术平均值滤波 B ．中值滤波 C ．中值平均滤波 D ．几何平均值滤波 8．转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是 A ．ACR B ．A VR C ．ASR D ．A TR 9．双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 A ．转速调节阶段 B ．电流上升阶段 C ．恒流升速阶段 D ．电流下降阶段 10．三相全波整流电路的平均整流电压为 A ．20.9cos U α B ．21.17cos U α C ．22.34cos U α D ．21.35cos U α 11．下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是 A ．饱和非线性控制 B ．转速超调 C ．准时间最优控制 D ．饱和线性控制 12．下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是 A ．降电压调速 B ．变极对数调速 C ．变压变频调速 D ．转子串电阻调速 13．SPWM 技术中，调制波是频率和期望波相同的 A ．正弦波 B ．方波 C ．等腰三角波 D ．锯齿波 14．下列不属于异步电动机动态数学模型特点的是 A ．高阶 B ．低阶 C ．非线性 D ．强耦合 15．在微机数字控制系统的中断服务子程序中中断级别最高的是 A ．故障保护 B ．PWM 生成 C ．电流调节 D ．转速调节 16．比例微分的英文缩写是 作业1 指出常用器件可达的功率与频率能力 SCR , GTO, IGBT , MOSFET, 功率能力:SCR(10MW)>GTO(MW)>IGBT(百KW)>MOSFET(10KW) 频率能力:MOSFT(百KHz)>IGBT(10KHz)>GTO(1KHz)>SCR(几百Hz) 一SCR需承受电流平均值100A, 电压峰值300V, 选择其电流电压定额电压定额UTIT(AV)：2*300V=600V 电流定额IT(AV)：*100A=150A 简述SCR正常导通条件, 非正常导通条件 正压,门极触发; 过压,过电压上升率,过温 1,4简述变流器件常用工作状态与损耗种类. 工作状态：通态、断态、开关状态 损耗种类：稳态损耗：通态损耗、断态损耗 动态损耗：开通损耗、关断损耗 作业2 简述器件驱动信号基本要求 足够的幅度、陡度、宽度 及良好的可靠性、抗扰性、电气隔离性。 简述MOSFET、IGBT常用开通与关断正压. MOSFET常用开通电压为10~15V,关断电压为-5~-15V IGBT常用开通电压为15~20v，关断电压为-5~-15V SCR器件串联并联有何作用,有何问题,如何解决 增大电压电流容量;均压均流;选择件同参,并均压电阻,串均流电抗 简述变流设备常用过压过流保护装置、元件。 过压保护装置、元件：避雷器、缓冲电路、RC过电压抑制电路、反阻断式RC电路、雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极管等。 过流保护装置、元件：快速熔断器、直流快速断路器、过电流继电器 思考判断题1 开关器件 主要工作在开关状态, 关断比导通容易( - ), 断态损耗比通态损耗大( -).高频时开关损耗比通态损耗大(+). 按容量能力是 SCR >FET >IGBT（ -）; 按频率能力比较是SCR 1-1所示： VCC T Q D1 C R N1 N2 i p i s V O * * 不为零，与此相反即为电流断续。 如果，在t=T时刻，I smin=0表示导通期间储存的磁场能量刚好释放完毕；也就是临界状态。，I smin>0表示导通期间储存的磁场能量还没有释放完，电路工作在连续状态；Ismin<0表示导通期间储存的磁场能量还没有到时刻就已经释放完毕，即电路工作在断续状态下。 电流连续下的理论波形： 图1-3 理论输出波形 3、实验步骤 1）根据实验设计指标选择所需器件 输入直流电源：Vin 200V；变压器T的参数，L p:10uH, ，L s:5uH,变压器初级线圈匝数：200匝，次级线圈匝数：10匝，变压器励磁电感L m:1m；滤波电容C：110uF,初始电压10V；触发频率：100k,占空比0.8；负载为阻性负载：5Ω。 2）利用所选的元器件，搭建原理图，并按已知参数设置各元件参数，设定仿真控制时间。保存原理图。将MOSFET和二极管D1参数选项中的current flag设置为1，这样可以将电流表缺省直接测得电流波形。 3）点击仿真按钮，双击要观察波形的参数值，点击确定，观察仿真波形。 4、仿真电路图 电路原理图如下： 图1-4 仿真电路图 4、仿真结果 1）电流连续输出波形 按照顺序，图中的I（D1）为变压器次级电流大小，在图中的大致形状是呈线性下降的直线；I（MOS1）是变压器初级电流大小，在图中的大致形状是呈线性增长的直线；图中的Vp1是输出电压， 近似为一条平行于时间轴的一条直线，但略有脉动。 图 1-5 电流连续下仿真结果 2）电流断续输出波形 降低触发电路的占空比，电流将断续，将占空比变为0.5，输出初、次级电流波形如下图1-6所示。 图1-6 电流连续下仿真结果 6、仿真结果分析 观察图1-5的仿真结果，按照所选参数构建的电路，电流连续时，输出电压40V达到了预期制定指标。在开关管MOSFET导通的时间段内，变压器初级电流I（MOSFET）线性上升,此时变压器次级电压为下正上负，使得二极管反偏截止，即I（D）为零,此时负载电流由滤波电容提供。当开关管关断时，存储在L p中的能量不能突变，为维持电流连续，变压器初、次级绕组电压反号，使得二极管正偏导通，给电容C充电并向负载供电。二极管导通，u2便被箝位在V o的水平上，如果滤波电容C的数值很大，输出电压无脉动，则u2=V o，次级绕组电流将线性下降，即i s(t)=I rmax-V o t/L2，直到t=T为止。观察仿真波形发现，输出电压波形是一条与时间轴近似平行的直线，其大小在10V上下略有波动，按照理论来说，尽可能增大滤波电容，输出电压也会更加平稳。 观察图1-6的波形可以看出，当电流断续时与电流连续时，在一个周期内，电流出现了为零的情况，而且在断续运行下，电路遵循的规律与连续时不同。 第一章 1、请简述《电力拖动运动控制系统》课程与《电机学》课程的关系 答：电机学是电力拖动运动控制系统的基础，电力拖动运动控制系统：了解电机的工作原理，研究如何控制电机的启动、稳速、调速和制动等电机学：研究电机的工作原理、设计和制造工艺等 2、请画出运动控制系统及其组成的框图。 答：运动控制系统由电动机、功率放大与变换装置、控制器及相应的传感器等构成，其框图如下： 3、请你叙述如何设计一辆电动自行车的思路。 答：由刹车开关、电池电压取样、限流保护、驱动电路、直流有刷电机、霍尔调速手柄等 =====================================================================第二章 1、请写出直流电动机的稳态转速公式，并分析转速与电枢电压的关系。 答：直流电机的稳态转速公式转速n=U-(IR+L*di/dt)/Kφ， I是电枢电流，R是电枢回路的电阻 φ是励磁磁通，k是感应电动势常数 所以从公式可以看出，要想对直流电机进行调速，一般的方法有两种：一种是对励磁磁通φ进行控制的励磁控制法，一种是对电枢电压U进行控制的电枢电压控制法。 2、什么是调速范围和静差率调速范围、静态速降和最小静差率之间有什么关系为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易多了” 3、某一直流调速系统，测得的最高转速特性为=1500 r/min, 最低转速特性 为=150 r/min。电动机额定转速为，带额定负载时的速度速降 = 15r/min，且在转速下额定速降如不变，试问系统能够达到的调速范围D 是多少系统允许的静差率s是多少 填空题 电力电子技术包括电力电子器件、电力电子电路和控制技术 3个部分。 现代电力电子器件分为不可控型器件、半控型器件和全控型器件三类。 电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管和肖特基二极管三种。 晶闸管的外形大致有塑封形、平板型和螺栓形三种。 晶闸管额定电流与有效值电流的关系 IT=1.57IT(AV)。 双向晶闸管的门极控制方式有两种：移向触发和过零触发。 2.判断题 （×）1）普通晶闸管内部有两个PN结。 （×）2）普通晶闸管外部有3电极，分别是基极、发射极和集电极。 （√）3）型号为KP50-7的半导体器件，是一额定电流为50A的普通晶闸管。 （×）4)只要让加在晶闸管两端的电压减小为零，晶闸管就会关断。 （×）5）只要给门极加上触发电压，晶闸管就导通。 （×）6）晶闸管加上阳极电压后，不给门极加触发电压，晶闸管就会导通。 （×）7）加在晶闸管门极上的触发电压，最高不得超过100V。 3.选择题 1）在型号KP100-10G中，数字10表示（ C ）。 A、额定电压为10V B、额定电流为10A C、额定电压为1000V D、额定电流为100A 2)晶闸管内部有（ C ）PN结。 A、1个 B、2个 C、3个 D、4个 3）晶闸管的3个引出电极分别是（ B ） A、阳极、阴极、栅极 B、阳极、阴极、门极 C、栅极、漏极、源极 D、发射极、基极、集电极 4）普通晶闸管的额定通态电流是用（ A ）表示。 A、流过晶闸管的平均电流 B、直流输出平均电流 C、整流输出电流有效值 D、交流有效值 5）当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在（ B ）A、导通状态 B、关断状态 C、饱和状态 D、不定 6）处于阻断状态的晶闸管，只有在阳极与阴极间加正向电压，且在门极与阴极间作（ C ）处理才能使其开通。 A、并联一电容 B、串联一电感 C、加正向触发电压 D、加反向触发电压 7）在晶闸管工作过程中，管子本身产生的管耗等于管子两端电压乘以（ A ） A、阳极电流 B、门极电流 C、阳极电流与门极电流之差 D、阳极电流与门极电流之和 填空题 典型的全控型器件主要有门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双型晶体管四种。 某半导体器件的型号为KP50-7，其中KP表示该器件的名称为反向阻断晶闸管，50表示额定电流50A，7表示额定电压700V。 大连理工大学电源技术大作业 姓名： 学号： 学习中心： 大工19秋季《电源技术》大作业及要求 题目三：升压斩波电路分析 总则：围绕升压斩波电路，介绍其工作原理、主要参数及对应计算方法，并简述其在实际中的应用。 撰写要求： （1）介绍基本斩波电路的分类。 （2）介绍升压斩波电路的工作原理、主要参数及对应计算方法。 （3）简述升压斩波电路在实际中的应用。 （4）学习心得（为区分离线作业是否独立完成，请写些自己对该题目相关的想法或者学习心得，学习心得严禁抄袭！） 作业具体要求： 1. 封面格式 封面名称：大连理工大学电源技术大作业，字体为宋体加黑，字号为小一； 姓名、学号、学习中心等字体为宋体，字号为小三号。 2. 文件名 大作业上交时文件名写法为：[姓名学号学习中心]（如：戴卫东101410013979浙江台州奥鹏学习中心[1]VIP）； 以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业（注意命名），点提交即可。如下图所示。 截止时间：2020年X月X日前。 3. 正文格式 作业正文内容统一采用宋体，字号为小四，字数在2000字以上。 注意： 作业应该独立完成，不准抄袭其他网站或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计。引用他人文章的内容，需在文中标注编号，文章最后写出相应的参考文献。引用内容不得超过全文的20%。 鼓励大家对本地区的相关政策制定及实施情况进行调查了解，给出相关数据，进而有针对性的提出自己的看法。 升压斩波电路分析 一、介绍基本斩波电路的分类。 随着电力电子技术的迅速发展，高压开关稳压电源已广泛用于计算机、通信、工业加工和航空航天等领域。所有的电力设备都需要良好稳定的供电，而外部提供的能源大多为交流，电源设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流任务。但有时所供的直流电压不符合设备需要，仍需变换，称为DC/DC 变换。直流斩波电路作为直流电变成另一种固定电压的DC-DC变换器，在直流传动系统.、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。直流斩波技术已被广泛运用开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波能领域得到了广泛的应用。但以IGBT为功率器件的直流斩波电路在实际应用中需要注意以下问题：（1）系统损耗的问；（2）栅极电阻；（3）驱动电路实现过流过压保护的问题。 直流斩波电路实际上采用的就是PWM技术，这种电路把直流电压斩成一系列脉冲，改变脉冲的占空比来获得所需要的输出电压。PWM控制方式是目前才用最广泛的一种控制方式，它具有良好的调整特性。随电子技术的发展，近年来已发展各种集成式控制芯片，这种芯片只需外接少量元器件就可以工作，这不但简化设计，还大幅度的减少元器件数量、连线和焊点 第一章作业 1. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：u AK>0且u GK>0。 2. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 3. 图1-43 中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。 解：（a） (b) (c) 第二章作业 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2＝100V，求当α＝0?和60? 时的负载电流I d，并画出u d与i d波形。 解：α＝0?时，在电源电压u2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压u2的负半周期，负载电感L释放能量，晶闸管继续导通。因此，在电源电压u2的一个周期里，以下方程均成立： 考虑到初始条件：当ωt＝0 时i d＝0 可解方程得： u d与i d的波形如下图： 当α＝60°时，在u2正半周期60?~180?期间晶闸管导通使电感L储能，电感L储藏的能量在u2负半周期180?~300?期间释放，因此在u2一个周期中60?~300?期间以下微分方程成立： 考虑初始条件：当ωt＝60 时i d＝0 可解方程得： 其平均值为 此时u d与i d的波形如下图： 2．图2-9为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁 ；②当负载是电阻或电化问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为 2 感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。 答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。 以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。 ①以晶闸管VT2为例。当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕 。 组并联，所以VT2承受的最大电压为 2 ②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角a 相同时，对于电阻 单选题 1. 一台他励直流发电机转速为额定运行状态下降到原来的60%，而励磁电流，电枢电流都不变，则_______.(5分) (A) E a下降到原来的60% (B) T下降到原来的60% (C) E a和T都下降到原来的60% (D) 端电压下降到原来的60% 参考答案：A 2. 如果并励直流发电机的转速上升20%，则空载时发电机的端电压U0升高_______。(5分) (A) 等于20% (B) 大于20% (C) 小于20% (D) 不确定 参考答案：B 3. 直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于_______中。(5分) (A) 电枢绕组 (B) 励磁绕组 (C) 电枢绕组和励磁绕组 (D) 都不存在 参考答案：A 4. 当电动机的电枢回路铜损耗比电磁功率或轴机械功率都大时，这时电动机处于______ _。(5分) (A) 能耗制动状态 (B) 反接制动状态 (C) 倒拉反转状态 (D) 回馈制动状态 参考答案：C 5. 直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是_______。(5分) (A) 为了使起动过程平稳 (B) 为了减小起动电流 (C) 为了减小起动时电枢感应电势 (D) 为了减小起动电压 参考答案：B 6. 恒速运行的电力拖动系统中，已知电动机电磁转矩为80N?m，忽略空载转矩，传动机构效率为0.8，速比为10，未折算前实际负载转矩为_______。(5分) (A) 8N?m (C) 80N?m (D) 640N?m 参考答案：D 判断题 7. 他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。(5分) 正确错误 参考答案：错误 解题思路： 8. 提升位能负载时的工作点在第一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。(5分) 正确错误 参考答案：正确 解题思路： 9. 一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。(5分) 正确错误 参考答案：错误 解题思路： 10. 一台直流发电机若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。(5分) 正确错误 参考答案：正确 解题思路： 11. 直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，大的电磁转矩对应的转速就高。(5分) 正确错误 参考答案：错误 解题思路： 12. 一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。(5分) 正确错误 参考答案：错误 解题思路： 13. 直流电动机的人为特性都比固有特性软。(5分) 正确错误 参考答案：错误 解题思路： 14. 直流电动机串多级电阻起动，在起动过程中，每切除一级起动电阻时，电枢电流都会突变。(5分)浙大远程电力电子技术离线作业答案
《电力拖动自动控制系统——运动控制系统(第5版)》阮毅第10章习题解答
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