图题4.10
解：（1）基波电压的有效值为：UO1?22Ud?12) ?C?0.9Ud?0.9?110?99V
基波时的负载阻抗： Z1?R2?(?L??102?(2??100?0.0318?Uo199??4.44A Z122.31)2?22.3? ?62??100?159?10基波电流的有效值为：Io1?（2）其主要的谐波是三次谐波与五次谐波，对应的负载阻抗分别为：
Z3?R2?(3?L?12) 3?C12)?60.7? ?66??100?159?10?102?(6??100?0.0318?12) 5?CZ5?R2?(5?L??102?(10??100?0.0318?其电流谐波系数分别为：
12)?100.4? ?610??100?159?10k3?14Ud??0.7 3?Z314Ud??0.42。 5?Z5k3? 4.11在图4.10所示的单相全桥逆变电路中，直流电源Ud=300 V，向R＝5Ω，L＝0.02H 的阻感性负载供电。若输出波形为近似方波，占空比D= 0.8，工作频率为 60 HZ，试确定负载电流波形，
36
并分析谐波含量。计算时可略去换相的影响和逆变电路的损耗。试求对应于每种谐波的负载功率。
?解：输出方波电压瞬时值为 u4Udo?sinn?tn??1,3,5,???n? 输出电压和电流波形为：
基波电压和各谐波电压的有效值为：
U22UdO1???0.9Ud?0.9?300?270V
U11O3?3Uo1?90V，UO5?5Uo1?54V
U11O7?7Uo1?38.6V，UO9?9Uo1?30V
基波和各谐波的负载阻抗为：
Z1?R2?(?L)2?52?(2??60?0.02)2?9.04? Z3?R2?(3?L)2?52?(6??60?0.02)2?23.15? Z5?R2?(5?L)2?52?(10??60?0.02)2?38.25? Z27?R?(7?L)2?52?(14??60?0.02)2?52.99? Z29?R?(9?L)2?52?(18??60?0.02)2?68.01?
基波和各谐波电流的有效值为： Io1o1?UZ?270?29.88A, IU90o3?o3??3.89A19.04Z323.15IUo5o5?Z?5425?1.41A， IUo738.6o7?Z??0.73A538.752.99IUo9o9?Z?30?0.44A 968.01
37
基波和每种谐波的负载功率为：Po1?Io1R?4464.1W, Po3?Io3R?75.7W
22Po5?Io5R?9.94W, Po7?Io7R?2.66W, Po9?Io9R?0.97W
222第5章 思考题与习题
5.1在单相交流调压电路中，当控制角小于负载功率因数角时为什么输出电压不可控？ 答：当???时电源接通，如果先触发T1，则T1的导通角θ>180°如果采用窄脉冲触发，当下的电流下降为零，T2的门极脉冲已经消失而无法导通，然后T1重复第一周期的工作，这样导致先触发一只晶闸管导通，而另一只管子不能导通，因此出现失控。
5.2晶闸管相控直接变频的基本原理是什么？为什么只能降频、降压，而不能升频、升压？ 答：晶闸管相控直接变频的基本原理是：电路中具有相同特征的两组晶闸管整流电路反并联构成，将其中一组整流器作为正组整流器，另外为反组整流器，当正组整流器工作，反组整流器被封锁，负载端输出电压为上正下负；如果负组整流器工作，正组整流器被封锁，则负载端得到输出电压上负下正，这样就可以在负载端获得交变的输出电压。
晶闸管相控直接变频，当输出频率增高时，输出电压一周期所含电网电压数就越少，波形畸变严重。一般认为：输出上限频率不高于电网频率的1～1。而当输出电压升高时，也会造成输出
32波形畸变。因此，只能降频、降压，而不能升频、升压。
5.3晶闸管相控整流电路和晶闸管交流调压电路在控制上有何区别？
答：相控整流电路和交流调压电路都是通过控制晶闸管在每一个电源周期内的导通角的大小（相位控制）来调节输出电压的大小。但二者电路结构不同，在控制上也有区别。
相控整流电路的输出电压在正负半周同极性加到负载上，输出直流电压。
交流调压电路，在负载和交流电源间用两个反并联的晶闸管T1 、T2 或采用双向晶闸管T相联。当电源处于正半周时，触发T1 导通，电源的正半周施加到负载上；当电源处于负半周时，触发T2 导通，电源负半周便加到负载上。电源过零时交替触发T1、T2 ，则电源电压全部加到负载。输出交流电压。
5.4交流调压和交流调功电路有何区别？
答：交流调功能电路和交流调压电路的电路形式完全相同，但控制方式不同。
交流调压电路都是通过控制晶闸管在每一个电源周期内的导通角的大小（相位控制）来调节输出电压的大小。
38
晶闸管交流调功能电路采用整周波的通、断控制方法，例如以n个电源周波为一个大周期，改变导通周波数与阻断周波数的比值来改变变换器在整个大周期内输出的平均功率，实现交流调功。
5.5一电阻炉由单相交流调压电路供电，如?=0°时为输出功率最大值，试求功率为80%，50%时的控制角?。
解：?=0°时为输出电压最大值 U0max?1???0(2Usin?t)2d?t?U1
负载上最大电流为 I0max?U0maxU1 ?RRU?1 R2输出最大功率 Pmax?UomaxIomax输出功率为80%时， P?0.8Pmax(0.8U1)2?， Uo?0.8U1
R而 Uo?U11??asin2a? 2???故 ??60.54
输出功率为最大值的50%时， P?0.5Pmax(0.5U1)2?， Uo?0.5U1
R而 Uo?U1故 ??90
?1??asin2a? 2??5.6一交流单相晶闸管调压器，用作控制从220V交流电源送至电阻为0.5Ω，感抗为0.5Ω的串联负载电路的功率。试求：
（1） 控制角范围；
（2） 负载电流的最大有效值。 解：(1) 负载阻抗角为：??arctg最小控制角为 故控制范围
?LR?arctg0.5?? 0.54?min????4?4
????
39
