電力電子技術(shù)答案第五版全

1、電子電力課后習(xí)題答案第一章電力電子器件1.1使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正相陽(yáng)極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流脈沖?；蛘?且01.2維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？答：維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導(dǎo)通的 最小電流，即維持電流。1.3圖1 -43中陰影局部為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波形的電流最大值均為，試計(jì)算各波形的電流平均值1、2、3與電流有效值I1、丨2、I 3。1Im 24 Im sin( t) (1)0.27171m解：a)1=2 -22J-1(Imsin t)2d(wt) 號(hào)£0.476

2、7ImI1= '41c)b)1 (Imsin t)2d(wt)I 2=4td(wt)豁0.67411m1)0.5434Im3=20Im2d( t)3m14上題中如果不考慮平安裕量，問(wèn)100A的晶闡管能送出的平均電流i2、3各為多少？這時(shí)，相應(yīng)的電流最大值1、2、3各為多少？解：額定電流()=100A的晶閘管，允許的電流有效值 157A,由上題計(jì)算結(jié) 果知a)4,b)220.5434lm2126.56Ac)3=2314和普通晶閘管同為構(gòu)造，為什么能夠自關(guān)斷，而普通晶閘管不能？ 答：和普通晶闡管同為構(gòu)造，由 P1N1P2和N1P2N2構(gòu)成兩個(gè)晶體管V1、V2,分別具有共基極電流增益 1和2

3、，由普通晶闡管的分析可得， 1 2 1 是器件臨界導(dǎo)通的條件。1 2>1兩個(gè)等效晶體管過(guò)飽和而導(dǎo)通； 1 2<1 不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。之所以能夠自行關(guān)斷，而普通晶閘管不能，是因?yàn)榕c普通晶閘管在設(shè)計(jì) 和工藝方面有以下幾點(diǎn)不同：1) 在設(shè)計(jì)時(shí)2較大，這樣晶體管 V2控制靈敏，易于關(guān)斷；2) 導(dǎo)通時(shí)1 2的更接近于|，普通晶閘管1 2 1.5，而那么為12 1.05，的飽和程度不深，接近于臨界飽和，這樣為門極控制關(guān)斷提供了有利條件；3) 多元集成構(gòu)造使每個(gè)元陰極面積很小，門極和陰極間的距離 大為縮短，使得P2極區(qū)所謂的橫向電阻很小，從而使從門極抽出較大的電 流成為可能。1.6.如何防

4、止電力因靜電感應(yīng)應(yīng)起的損壞 ？答：電力的柵極絕緣層很薄弱，容易被擊穿而損壞。的輸入電容是低泄 漏電容，當(dāng)柵極開(kāi)路時(shí)極易受靜電干擾而充上超過(guò)± 20 的擊穿電壓，所以 為防止因靜電感應(yīng)而引起的損壞，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 一般在不用時(shí)將其三個(gè)電極短接； 裝配時(shí)人體、工作臺(tái)、電烙鐵必須接地，測(cè)試時(shí)所有儀器外殼必須接地； 電路中，柵、源極間常并聯(lián)齊納二極管以防止電壓過(guò)高； 漏、源極間也要采取緩沖電路等措施吸收過(guò)電壓。、和電力的驅(qū)動(dòng)電路各有什么特點(diǎn) ?答：驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是:驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸出電阻，1是電壓驅(qū)動(dòng) 型器件，的驅(qū)動(dòng)多采用專用的混合集成驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)電流有

5、足夠陡的前沿，并有一 定的過(guò)沖，這樣可加速開(kāi)通過(guò)程，減小開(kāi)通損耗；關(guān)斷時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路能提供 幅值足夠大的反向基極驅(qū)動(dòng)電流，并加反偏截止電壓，以加速關(guān)斷速度。驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是： 要求其驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)電流的前沿應(yīng)有足夠的 幅值和陡度， 且一般需要在整個(gè)導(dǎo)通期間施加正門極電流， 關(guān)斷需施加負(fù)門 極電流， 幅值和陡度要求更高， 其驅(qū)動(dòng)電路通常包括開(kāi)通驅(qū)動(dòng)電路， 關(guān)斷驅(qū) 動(dòng)電路和門極反偏電路三局部。電力驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)：要求驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸入電阻，驅(qū)動(dòng)功率小 且電路簡(jiǎn)單。1.8. 全控型器件的緩沖電路的主要作用是什么 ?試分析緩沖電路中各元 件的作用。答：全控型器件緩沖電路的主要作用是抑制器件的內(nèi)因

6、過(guò)電壓，或過(guò)電 流和 , ，減小器件的開(kāi)關(guān)損耗。緩沖電路中，各元件的作用是：開(kāi)通時(shí)，經(jīng)放電，起到限制放電電流的 作用；關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流經(jīng)從分流，使減小，抑制過(guò)電壓。1.9. 試說(shuō)明、和電力各自的優(yōu)缺點(diǎn)。解：對(duì)I、和電力的優(yōu)缺點(diǎn)的比擬如下表:器件優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)開(kāi)關(guān)速度高，開(kāi)關(guān)損 耗小，具有耐脈沖電流沖 擊的能力，通態(tài)壓降較 低，輸入阻抗高，為電壓 驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小。開(kāi)關(guān)速度低于電力， 電壓,電流容量不及。耐壓?jiǎn)J，電流大，開(kāi) 關(guān)特性好，通流能力強(qiáng)， 飽和壓降低。開(kāi)關(guān)速度低，為電流 驅(qū)動(dòng)，所需驅(qū)動(dòng)功率大， 驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，存在二次 擊穿問(wèn)題。電壓、電流容量大， 適用于大功率場(chǎng)合，具有 電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，其通流能

7、 力很強(qiáng)。電流關(guān)斷增益很小， 關(guān)斷時(shí)門極負(fù)脈沖電流 大，開(kāi)關(guān)速度低，驅(qū)動(dòng)功 率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，開(kāi) 關(guān)頻率低。電力開(kāi)關(guān)速度快，輸入阻 抗高，熱穩(wěn)定性好，所需 驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路 簡(jiǎn)單，工作頻率咼，不存 在二次擊穿問(wèn)題。電流容量小，耐壓 低，一般只適用于功率不 超過(guò)10的電力電子裝置。什么是晶閘管的額定電流？答：晶閘管的額定電流就是它的通態(tài)平均電流，國(guó)標(biāo)規(guī)定：是晶閘管在 環(huán)境溫度為40 C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫所允許的 最大工頻正弦半波電流的平均值。為什么要限制晶閘管斷電電壓上升律 ？答：正向電壓在阻斷狀態(tài)下， 反向結(jié)J2相當(dāng)?shù)囊粋€(gè)電容加在晶閘管兩端電壓上升率過(guò)大，就會(huì)有過(guò)

8、大的充電電流， 此電流流過(guò)J3,起到觸發(fā)電流的 作用，易使晶閘管誤觸發(fā)，所以要限制。為什么要限制晶閘管導(dǎo)通電流上升率 ? 答：在晶閘管導(dǎo)通開(kāi)場(chǎng)時(shí)刻，假設(shè)電流上升過(guò)快，會(huì)有較大的電流集中 在門集附近的小區(qū)域內(nèi)， 雖然平均電流沒(méi)有超過(guò)額定值， 但在小的區(qū)域內(nèi)局 部過(guò)熱而損壞了晶閘管，所以要限制通態(tài)。電力電子器件工作時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓的原因及防止措施有哪些？答：產(chǎn)生原因：1、由分閘、合閘產(chǎn)生的操作過(guò)電壓；2、雷擊引起的雷擊過(guò)電壓；3、晶閘管或與全控型器件反并聯(lián)的續(xù)流二極管換相過(guò)程中產(chǎn)生的換相 電壓。措施： 壓敏電阻，交流側(cè)抑制電路，直流側(cè)控制電路，直流側(cè)抑制電路，變壓 器屏蔽層，避雷器，器件關(guān)斷過(guò)電壓抑制

9、電路。第 2 章 整流電路2.1.單相半波可控整流電路對(duì)電感負(fù)載供電，20, U2=100V求當(dāng) 0時(shí)和 60 時(shí)的負(fù)載電流，并畫出與波形。解：0時(shí)，在電源電壓 U2的正半周期晶閘管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電感 L儲(chǔ)能，在晶閘管開(kāi)場(chǎng)導(dǎo)通時(shí)刻，負(fù)載電流為零。在電源電壓U2 的負(fù)半周期，負(fù)載電感L釋放能量，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通。因此，在電源電壓U2的一個(gè)周期中以下方程成立:考慮到初始條件：當(dāng)t 0時(shí)0可解方程:Id -2U-(1-cos t) d( t)d 20 L當(dāng)60時(shí)，在L2的正半周期60 180期間，晶閘管導(dǎo)通使電感 L儲(chǔ)能，電 感L儲(chǔ)藏的能量在L2負(fù)半周期180300期間釋放，因此在 L2的一個(gè)周期中 6

10、0300期間，以下微分方程成立：考慮到初始條件：當(dāng)t 60時(shí)0可解方程得:其平均值為cos t)d( t) 2L22 L=11.25(A)此時(shí)與的波形如以下圖:/*/1 2rv'飛.!Afir/ -氣2. 2圖1為具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，問(wèn)該變壓器還有直流磁化問(wèn)題嗎？試說(shuō)明:晶閘管承受的最大反向電壓為 2 2U2;當(dāng)負(fù)載是電阻或電感時(shí)，其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時(shí)一樣。答：具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，該變壓器沒(méi)有直流 磁化問(wèn)題。因?yàn)閱蜗嗳煽卣麟娐纷儔浩鞫蝹?cè)繞組中，在正負(fù)半周上下繞組中的電流方向相反， 波形對(duì)稱，其一個(gè)周期內(nèi)的平均電流為零，

11、 故不 存在直流磁化的問(wèn)題。以下分析晶閘管承受最大反向電壓及輸出電壓和電流波形的情況。 以晶閘管2為例。當(dāng)1導(dǎo)通時(shí)，晶閘管2通過(guò)1與2個(gè)變壓器二次繞 組并聯(lián)，所以2承受的最大電壓為2-2U。 當(dāng)單相全波整流電路與單相全控橋式整流電路的觸發(fā)角一樣時(shí)，對(duì)于電阻負(fù)載：（）期間無(wú)晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為0；（）期間，單相全波 電路中1導(dǎo)通，單相全控橋電路中、4導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓 U2相等; （ ）期間均無(wú)晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為 0； （ 2 ）期間，單相全 波電路中2導(dǎo)通，單相全控橋電路中 2、3導(dǎo)通，輸出電壓等于一Lbo對(duì)于電感負(fù)載：（）期間，單相全波電路中導(dǎo)通，單相全控橋電路中、4導(dǎo)通，輸出

12、電壓均與電源電壓 L2相等；（2）期間，單相 全波電路中2導(dǎo)通，單相全控橋電路中 2、3導(dǎo)通，輸出波形等于2?？梢?jiàn)，兩者的輸出電壓一樣，加到同樣的負(fù)載上時(shí)，那么輸出電流也一 樣。2.3.單相橋式全控整流電路，H=100V負(fù)載中20 ,L值極大，當(dāng)=30 時(shí)，要求： 作出、和丨2的波形； 求整流輸出平均電壓、電流，變壓器二次電流有效值丨2； 考慮平安裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解：、和I2的波形如以下圖： 輸出平均電壓、電流、變壓器二次電流有效值I 2分別為:X 100 X 30 = V=77.97/2=38.99(A)I 238.99(A) 晶閘管承受的最大反向電壓為：2=100 2

13、=141.4(V)-考慮平安裕量，晶閘管的額定電壓為：(23)X 141.4=283424(V)具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。流過(guò)晶閘管的電流有效值為:2 27.57(A)晶閘管的額定電流為：(1.52)X 27.57/1.57=2635(A)具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。2.4.單相橋式半控整流電路，電阻性負(fù)載，畫出整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形。解：注意到二極管的特點(diǎn):承受電壓為正即導(dǎo)通。因此，二極管承受的 電壓不會(huì)出現(xiàn)正的局部。 在電路中器件均不導(dǎo)通的階段， 交流電源電壓由晶閘管平衡。整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形如下:U2 =100V，負(fù)載 20，L值極大，反電勢(shì) 作出

14、、和丨2的波形； 求整流輸出平均電壓、電流，變壓器二次側(cè)電流有效值 考慮平安裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流 < 解：、和丨2的波形如以下圖：整流輸出平均電壓、電流、變壓器二次測(cè)電流有效值I分別為:2 .9 X 100 X 30 77.97(V)(60)/2=9(A)I 29(A) 晶閘管承受的最大反向電壓為:2U2=100 2=141.4(V)流過(guò)每個(gè)晶閘管的電流有效值為:2 6.36(A)故晶閘管的額定電壓為：(23)晶閘管的額定電流為:X 141.4=283424(V)(1.52)X 6.36/1.57=68(A)晶閘管額定電壓和電流的具體敢值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。2.6

15、.晶閘管串聯(lián)的單相半控橋(橋中1、2為晶閘管)，電路如圖2所示，U2=100V電阻電感負(fù)載,20, L值很大，當(dāng) =60時(shí)求流過(guò)器件電流的有效 值，并作出、的波形。解：、的波形如以下圖:11 cos()0.9U222U 2 sin td( t)367.59(V)負(fù)載電流的平均值為67.52/2=33.75(A)流過(guò)晶閘管、2的電流有效值為19.49(A)流過(guò)二極管3、4的電流有效值為27.56(A)試?yán)L出在電阻2.7.在三相半波整流電路中，如果a相的觸發(fā)脈沖消失，性負(fù)載和電感性負(fù)載下整流電壓的波形。28三相半波整流電路，可以將整流變壓器的二次繞組分為兩段成為曲 折接法，每段的電動(dòng)勢(shì)一樣，其分段

16、布置及其矢量如下圖，此時(shí)線圈的繞 組增加了一些，銅的用料約增加 10%問(wèn)變壓器鐵心是否被直流磁化，為什 么？圖變壓器二次繞組的曲折接法及其矢量圖答：變壓器鐵心不會(huì)被直流磁化。原因如下：變壓器二次繞組在一個(gè)周期內(nèi)，當(dāng) aiC2對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)，的電流向下流，C3的電流向上流；當(dāng)2對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)，的電流向下流，b2的電流向上流；當(dāng)2對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)，的電流向下流，a2的電流向上流；就變壓器的一次繞組而言，每一周期中有兩段時(shí)間（各為120）有電流流過(guò)，流過(guò)的電流大小相等而方向相反， 故一周期內(nèi)流過(guò)的電流平均值為零，所以變壓器鐵心不會(huì)被直流磁化。a、b兩相的自然2.9. 三相半波整流電路的共陰

17、極接法與共陽(yáng)極接法， 換相點(diǎn)是同一點(diǎn)嗎？如果不是，它們?cè)谙辔簧喜疃嗌俣?答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽(yáng)極接法，a、b兩相之間換相的的自然換相點(diǎn)不是同一點(diǎn)。它們?cè)谙辔簧舷嗖?80。2.10. 有兩組三相半波可控整流電路，一組是共陰極接法，一組是共陽(yáng)極接法，如果它們的觸發(fā)角都是，那么共陰極組的觸發(fā)脈沖與共陽(yáng)極組的觸發(fā)脈沖對(duì)同一相來(lái)說(shuō)，例如都是a相，在相位上差多少度？答：相差180。2.三相半波可控整流電路，U=100V,帶電阻電感負(fù)載，50 ，L值極大， 當(dāng) =60時(shí)，要求： 畫出、和1的波形； 計(jì)算、和。解：、和1的波形如以下圖:、和分別如下2 X 100X 60 58.5(V)=58.

18、5/5=11.7(A)3=11.7/3=3.9(A)3 6.755(A)12.在三相橋式全控整流電路中，電阻負(fù)載，如果有一個(gè)晶閘管不能導(dǎo) 通，此時(shí)的整流電壓波形如何？如果有一個(gè)晶閘管被擊穿而短路，其他晶 閘管受什么影響？路，使得3、5也可能分別被擊穿。2.13.三相橋式全控整流電路，U2 =100V，帶電阻電感負(fù)載 50 ，L值極大，當(dāng) =60時(shí)，要求： 畫出、和i的波形 計(jì)算、和解：、和i的波形如下：、和分別如下2 X 100X 60 117(V)117/5=23.4(A)3=23.4/3=7.8(A)3 3 13.51(A)2.14.單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，1, 40V, UF100

19、V,當(dāng)=60時(shí)，求、與 的數(shù)值，并畫出整流電壓的波形。解：考慮時(shí)，有2 2 =()由方程組得Ud ( R 0.9U2cos 2XBE)/( R 2XB)44.55(V)Ud 0.455(V)A又Tcos cos( ). 2IdXB /U2換相重疊角61.33601.33整流電壓的波形Oit r、企r -Sao&入：/弋丿占U2=100V, 1，求2.15. 三相半波可控整流電路，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載， 當(dāng)=30時(shí)、50V時(shí)、的值并作出與i和2的波形解：考慮時(shí)，有：2 32p=()解方程組得：=(R 1.17U 2cos3XbE)/(2 R 3Xb) 94.63(V) 6.7(V)44.63

20、(A)又因?yàn)椋篶os cos( ) 2ldXB/，6U2即得出(30 +換相重疊角=41.283011.28與和2的波形如下:5取 b “I II II I< I rU一 尸 I ,節(jié) L2.16. 單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧 波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧 波？其中主要的是哪兒次？答：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐?，其整流輸出電壓中含?2K （、2、3）次 諧波，其中幅值最大的是2次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有 2（ 1、2,3） 次即奇次諧波，其中主要的有 3次、5次諧波。2.17. 三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次

21、數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？答：三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有 6K（、2、3）次的 諧波，其中幅值最大的是6次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有 6（、2、3） 次的諧波，其中主要的是 5、7次諧波。2.18. 試計(jì)算第題中丨2的3、5、7次諧波分量的有效值1232527解：在第3題中己知電路為單相全控橋，其輸出電流平均值為38.99 (A)于是可得:I23=2 2時(shí)/3I25=2 2ld/5I37= 2 21 d / 72 2 X =11.7(A)2 2 X =7.02(A)2 2 X =5.01(A)2.19. 帶平衡電

22、抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路 相比有何主要異同？答：帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有以下異同點(diǎn)： 三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需要用平衡電抗器； 當(dāng)變壓器二次電壓有效值 U2相等時(shí)，雙反星形電路的整流電壓平均值是三相橋式電路的1/2，而整流電流平均值是三相橋式電路的2倍。 在兩種電路中，晶閘營(yíng)的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系是一樣的，整流 電壓和整流電流的波形形狀一樣。2.20. 整流電路多重化的主要目的是什么？答：整流電路多重化的目的主要包括兩個(gè)方面：一是可以使裝置總體的 功率容量大，二是能夠減少

23、整流裝置所產(chǎn)生的諧波和無(wú)功功率對(duì)電網(wǎng)的干 擾。2.21. 十二脈波、二十四脈波整流電路的整流輸出電壓和交流輸入電流中各含哪些次數(shù)的諧波？答：12脈波電路整流電路的交流輸入電流中含有次、13次、23次、25次等即12(1,2,3.) 次諧波，整流輸出電壓中含有12、24等即12K(1,2,3)次諧波。24脈波整流電路的交流輸入電流中含有23次、25次、47次、49次等 即24K 1(, 2,3.)次諧波，整流輸出電壓中含有24、48等即24K(1,2,3)次諧波。2.22. 使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么 ?答：條件有二： 直流側(cè)要有電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流

24、電路直流側(cè)的平均電壓； 要求晶閘管的控制角使為負(fù)值。2.23. 什么是逆變失敗？如何防止逆變失??？答：逆變運(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘管 電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變?yōu)轫樝虼?lián)， 由于逆變電路內(nèi)阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。防止逆變夫敗的方法有：采用準(zhǔn)確可靠的觸發(fā)電路，使用性能良好的晶 閘管，保證交流電源的質(zhì)量，留出充足的換向裕量角 等。2.24. 單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當(dāng)負(fù)載分別 為電阻負(fù)載或電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍分別是多少？答：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐?，?dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相

25、 范圍是 0180 ，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是 090 。三相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍 是 0120 ，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是090 。2.25. 三相全控橋，電動(dòng)機(jī)負(fù)載，要求可逆運(yùn)行，整流變壓器的接法是5，采用鋸齒波觸發(fā)器，并附有滯后30°的濾波器，決定晶閘管的同步電壓和同步變壓器的聯(lián)結(jié)形式。答：1考慮踞齒波底寬240 °2信號(hào)a與對(duì)應(yīng)晶閘管陽(yáng)極電壓同相，同步信號(hào)超前對(duì)應(yīng)晶閘管陽(yáng)極電壓30°3共陰極組：4、共陽(yáng)極組：10第3章直流斬波電路1.簡(jiǎn)述圖3所示的降壓斬波電路工作原理。答：降壓斬波器

26、的原理是：在一個(gè)控制周期中，讓V導(dǎo)通一段時(shí)間*。： 由電源E向L、R、M供電，在此期間，。然后使 V關(guān)斷一段時(shí)間切，此時(shí)電 感L通過(guò)二極管向R和M供電，0。一個(gè)周期內(nèi)的平均電壓 EG U。切輸出 電壓小于電源電壓，起到降壓的作用。2.在圖3-1a所示的降壓斬波電路中，200V, 10Q, L值微大，30V,50卩s, 20卩s，計(jì)算輸出電壓平均值，輸出電流平均值。解：由于L值極大，故負(fù)載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為20 2005080(V)輸出電流平均值為U 0 EmR80 30105(A)3.在圖3所示的降壓斬波電路中，100V, 0. 5 Q, Em=10v,采用脈寬調(diào)制控制方式，20卩

27、s，當(dāng)ton=5y s時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電 流平均值Io，計(jì)算輸出電流的最大和最小值瞬時(shí)值并判斷負(fù)載電流是否連 續(xù)。當(dāng)如=3卩S時(shí)，重新進(jìn)展上述計(jì)算。解：由題目條件可得：EI 1ton (U o E) Iltoff當(dāng)切5 S時(shí)，有由于e0.00250.01 e0.249 m所以輸出電流連續(xù)。4. 簡(jiǎn)述圖3-2a所示升壓斬波電路的根本工作原理。答：假設(shè)電路中電感L值很大，電容C值也很大。當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電 源E向電感L充電，充電電流根本恒定為I1,同時(shí)電容C上的電壓向負(fù)載 R 供電，因C值很大，根本保持輸出電壓為恒值U。設(shè)v處于通態(tài)的時(shí)間為 切, 此階段電感L上積蓄的能量為El1t

28、on。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)E和己共同向電容 C 充電并向負(fù)載R提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為切，那么在此期間電感L 釋放的能量為(U。E) 11 toff ;當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即：EI 1ton (U 0 E)htoff化簡(jiǎn)得:U。ton tofftoffTtoff式中的T/切1,輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。5. 在圖3-2a所示的升壓斬波電路中，50V, L值和C值極大，20Q, 采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng) 40卩s, ton=25a s時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值Uo, 輸出電流平均值Io。解：輸出電壓平均值為：?jiǎn)?50 133.3V)

29、輸出電流平均值為:UoR133.3206.667(A)6. 試分別簡(jiǎn)述升降壓斬波電路和斬波電路的根本原理，并比擬其異同 點(diǎn)。答：升降壓斬波電路的根本原理：當(dāng)可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，電源E經(jīng)V向電感L供電使其貯存能量，此時(shí)電流為h，方向如圖。3-4中所示。同時(shí)， 電容C維持輸出電壓根本恒定并向負(fù)載R供電。此后，使 V關(guān)斷，電感L中貯存的能量向負(fù)載釋放，電流為 i2,方向如圖3-4所示?？梢?jiàn)，負(fù)載電壓 極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感L兩端電壓Ul對(duì)時(shí)間的積分為零，即T0ULdt 0當(dāng)V處于通態(tài)期間，UL :而當(dāng)V處于斷態(tài)期間UL U0。于是：E 切 U 0 Jff改變導(dǎo)

30、通比 ，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng)0< VI /2時(shí)為降壓，當(dāng)I /2< VI時(shí)為升壓，因此將該電路稱作升降壓 斬波電路。斬波電路的根本原理：當(dāng) V處于通態(tài)時(shí)，E Li V回路和R l2 V回 路分別流過(guò)電流。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，E Li c vd回路和l2回路分別流過(guò)電流。輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。該電路的等效電路如圖3-5b所示，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)S在A、B兩點(diǎn)之間交替切換。假設(shè)電容C很大使電容電壓uc的脈動(dòng)足夠小時(shí)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S合到B點(diǎn)時(shí)，B 點(diǎn)電壓"=0, A點(diǎn)電壓ua u ;相反，當(dāng)S合到A點(diǎn)時(shí)，ub uc，ua 0。因 此，B點(diǎn)電壓ub的平均值

31、為（為電容電壓“ c的平均值），又因電感的電壓平 均值為零，所以。另一方面，A點(diǎn)的電壓平均值為，且L2的電壓平均值為零， 按圖3 5b中輸出電壓的極性，有。于是可得出輸出電壓與電源電壓 E的關(guān) 系：Uotontof ftonon兩個(gè)電路實(shí)現(xiàn)的功能是一致的，均可方便的實(shí)現(xiàn)升降壓斬波。與升降壓斬波電路相比，斬波電路有一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)， 其輸入電源電流和輸出負(fù)載電流都是連續(xù)的，且脈動(dòng)很小，有利于對(duì)輸入、輸出進(jìn)展濾波。7. 試?yán)L制斬波電路和斬波電路的原理圖，并推導(dǎo)其輸入輸出關(guān)系 解：電路的原理圖如下：在V導(dǎo)通如期間，Uli EU L2 U C1左V關(guān)斷toff期間Uli EUoUciUL2 Uo當(dāng)電路工

32、作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，電感L、L的電壓平均值均為零，那么下面的式 子成立UcitonUotof f 0由以上兩式即可得出電路的原理圖如下:在V導(dǎo)通ton期間UliEUl2EUciUo在V關(guān)斷toff期間UL1UC1UL2 Uo當(dāng)電路工作穩(wěn)定時(shí)，電感Li、L2的電壓平均值為零，那么下面的式子成EtonUC1tof f0(E Uo Uci )ton Uotoff0由以上兩式即可得出8. 分析圖3-7a所示的電流可逆斬波電路，并結(jié)合圖3-7b的波形，繪制出各個(gè)階段電流流通的路徑并標(biāo)明電流方向。解：電流可逆斬波電路中，和構(gòu)成降壓斬波電路，由電源向直流電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)運(yùn)行，工作于第I象限：V2和2構(gòu)成升壓

33、斬波電路，把直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊磻?yīng)到電源，使電動(dòng)機(jī)作再生制動(dòng)運(yùn)行， 工作于第2象限。圖3-7b中，各階段器件導(dǎo)通情況及電流路徑等如下:導(dǎo)通，電源向負(fù)載供電：Vl關(guān)斷，續(xù)流:V2也導(dǎo)通，L上蓄能:V2關(guān)斷，VD2導(dǎo)通，向電源回饋能量9. 對(duì)于圖3-8所示的橋式可逆斬波電路，假設(shè)需使電動(dòng)機(jī)工作于反轉(zhuǎn)電 動(dòng)狀態(tài)，試分析此時(shí)電路的工作情況，并繪制相應(yīng)的電流流通路徑圖，同 時(shí)標(biāo)明電流流向。解：需使電動(dòng)機(jī)工作于反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由V3和3構(gòu)成的降壓斬波電路工作，此時(shí)需要 V2保持導(dǎo)通，與V3和3構(gòu)成的降壓斬波電路相配合。當(dāng)V3導(dǎo)通時(shí)，電源向M供電，使其反轉(zhuǎn)電動(dòng)，電流路徑如以下圖：當(dāng)V3關(guān)斷時(shí)，負(fù)載通

34、過(guò)3續(xù)流，電流路徑如以下圖:10. 多相多重?cái)夭娐酚泻蝺?yōu)點(diǎn) ？答：多相多重?cái)夭娐芬蛟陔娫磁c負(fù)載間接入了多個(gè)構(gòu)造一樣的根本斬波電路，使得輸入電源電流和輸出負(fù)載電流的脈動(dòng)次數(shù)增加、脈動(dòng)幅度減小，對(duì)輸入和輸出電流濾波更容易，濾波電感減小。此外，多相多重?cái)夭娐愤€具有備用功能，各斬波單元之間互為備用，總體可靠性提高。第4章 交流電力控制電路和交交變頻電路一臺(tái)調(diào)光臺(tái)燈由單相交流調(diào)壓電路供電，設(shè)該臺(tái)燈可看作電阻負(fù)載， 在=0°時(shí)輸出功率為最大值，試求功率為最大輸出功率的80% 50%寸的開(kāi)通角 。解：=0°時(shí)的輸出電壓最大，為.1( 2U isi nt) Ui此時(shí)負(fù)載電流最大，為因

35、此最大輸出功率為輸出功率為最大輸出功率的 80%寸，有：ui2R此時(shí)、0.8Ui又由1解得60.54同理，輸出功率為最大輸出功率的50%寸，有:0.5Ui又由190一單相交流調(diào)壓器，電源為工頻 220V,阻感串聯(lián)作為負(fù)載，其中，2。試求：開(kāi)通角 a的變化范圍；負(fù)載電流的最大有效值；最大輸出功率及此時(shí)電源側(cè)的功率因數(shù)；當(dāng)2時(shí)，晶閘管電流有效值、晶閘管導(dǎo)通 角和電源側(cè)功率因數(shù)。3解：1arctan 丄 arctan 250 2 1051.5所以51.5180R0.5時(shí)，電流連續(xù)，電流最大且導(dǎo)通角U1 Uo220Uo274AZ0.52 250 2 10 3 2cos( ) e tan cos對(duì)上式q

36、求導(dǎo)sin(1tane cos tan22那么由sin () cos () 1得2 tan1、2,e (12)cos1tantan In tan136VTU12 sin cos(2)cos123(A)cosUol。 U。/sin2sin(2"2? 0 66U1I05交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別？二者各運(yùn)用于什么樣的負(fù)載？為什么？答：交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路的電路形式完全一樣，二者的區(qū)別 在于控制方式不同。交流調(diào)壓電路是在交流電源的每個(gè)周期對(duì)輸出電壓波形進(jìn)展控制。 而交 流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)波， 再斷開(kāi)幾個(gè)周波，通過(guò)改變接 通周波數(shù)與斷開(kāi)周波數(shù)的比值來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載

37、所消耗的平均功率。交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光控制及異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)，也用于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。在供用電系統(tǒng)中 ，還常用于對(duì)無(wú) 功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。此外，在高電壓小電流或低電壓大電流直流電源中， 也 常采用交流調(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。 如采用晶閘管相控整流電路， 高 電壓小電流可控直流電源就需要很多晶閘管串聯(lián)； 同樣，低電壓大電流直流電源需要很多晶閘管并聯(lián)。 這都是十分不合理的。 采用交流調(diào)壓電路在變壓 器一次側(cè)調(diào)壓， 其電壓電流值都不太大也不太小， 在變壓器二次側(cè)只要用二 極管整流就可以了。這樣的電路體積小、本錢低、易于設(shè)計(jì)制造。交流調(diào)功電路常用于電爐溫度這樣時(shí)間常數(shù)很大

38、的控制對(duì)象。 由于控制 對(duì)象的時(shí)間常數(shù)大，沒(méi)有必要對(duì)交流電源的每個(gè)周期進(jìn)展頻繁控制。4.4. 什么是，什么是？它們的根本原理是什么？各有何特點(diǎn)？ 答：是晶閘管控制電抗器。是晶閘管投切電容器。二者的根本原理如下： 是利用電抗器來(lái)吸收電網(wǎng)中的無(wú)功功率或提供感性的無(wú)功功率，通 過(guò)對(duì)晶閘管開(kāi)通角角 的控制，可以連續(xù)調(diào)節(jié)流過(guò)電抗器的電流，從而調(diào)節(jié) 從電網(wǎng)中吸收的無(wú)功功率的大小。那么是利用晶閘管來(lái)控制用于補(bǔ)償無(wú)功功率的電容器的投入和切除來(lái) 向電網(wǎng)提供無(wú)功功率 （ 提供容性的無(wú)功功率 ）。二者的特點(diǎn)是： 只能提供感性的無(wú)功功率，但無(wú)功功率的大小是連續(xù)的。實(shí)際應(yīng)用中往 往配以固定電容器 ，就可以在沉著性到感性

39、的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率。提供容性的無(wú)功功率，符合大多數(shù)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)男枰?。其提供的無(wú)功 功率不能連續(xù)調(diào)節(jié)但在實(shí)用中只要分組合理， 就可以到達(dá)比擬理想的動(dòng)態(tài)補(bǔ) 償效果。單相交交變頻電路和直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)用的反并聯(lián)可控整流電路有什么 不同?答：?jiǎn)蜗嘟唤蛔冾l電路和直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)用的反并聯(lián)可控整流電路的電 路組成是一樣的， 均由兩組反并聯(lián)的可控整流電路組成。 但兩者的功能和工 作方式不同。單相交交變頻電路是將交流電變成不同頻率的交流電， 通常用于交流電 動(dòng)機(jī)傳動(dòng)， 兩組可控整流電路在輸出交流電壓一個(gè)周期里， 交替工作各半個(gè) 周期，從而輸出交流電。而直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)用的反并聯(lián)可控整流電路是將交流電變?yōu)橹绷?/p>

40、電， 兩 組可控整流路中哪丁組工作并沒(méi)有像交交變頻電路那樣的固定交替關(guān)系， 而 是由電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的需要決定。4.6. 交交變頻電路的最高輸出頻率是多少 ?制約輸出頻率提高的因素是 什么?答：一般來(lái)講，構(gòu)成交交變頻電路的兩組變流電路的脈波數(shù)越多，最高 輸出頻率就越高。當(dāng)交交變頻電路中采用常用的 6 脈波三相橋式整流電路 時(shí)，最高輸出頻率不應(yīng)高于電網(wǎng)頻率的 1/31/2 。當(dāng)電網(wǎng)頻率為 50 時(shí)，交 交變頻電路輸出的上限頻率為 20 左右。當(dāng)輸出頻率增高時(shí)，輸出電壓一周期所包含的電網(wǎng)電壓段數(shù)減少，波形 畸變嚴(yán)重，電壓波形畸變和由此引起的電流波形畸變以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 是限制輸出頻率提高的主要因

41、素。交交變頻電路的主要特點(diǎn)和缺乏是什么？其主要用途是什么？ 答：交交變頻電路的主要特點(diǎn)是： 只用一次變流效率較高；可方便實(shí)現(xiàn)四象限工作，低頻輸出時(shí)的特性接 近正弦波。交交變頻電路的主要缺乏是：接線復(fù)雜，如采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用 36 只晶閘 管；受電網(wǎng)頻率和變流電路脈波數(shù)的限制， 輸出頻率較低； 輸出功率因數(shù)較 低；輸入電流諧波含量大，頻譜復(fù)雜。主要用途：500千瓦或 1000千瓦以下的大功率、 低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路， 如軋機(jī)主傳動(dòng)裝置、鼓風(fēng)機(jī)、球磨機(jī)等場(chǎng)合。4.8. 三相交交變頻電路有那兩種接線方式？它們有什么區(qū)別？ 答：三相交交變頻電路有公共交流母線進(jìn)線方式和輸出星形聯(lián)結(jié)

42、方式兩 種接線方式。兩種方式的主要區(qū)別在于： 公共交流母線進(jìn)線方式中，因?yàn)殡娫催M(jìn)線端公用，所以三組單相交交變 頻電路輸出端必須隔離。 為此， 交流電動(dòng)機(jī)三個(gè)繞組必須拆開(kāi)， 共引出六根 線。而在輸出星形聯(lián)結(jié)方式中，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)中性點(diǎn)和變頻器中中性點(diǎn)在一 起；電動(dòng)機(jī)只引三根線即可， 但是因其三組單相交交變頻器的輸出聯(lián)在一起， 其電源進(jìn)線必須隔離，因此三組單相交交變頻器要分別用三個(gè)變壓器供電。4.9. 在三相交交變頻電路中， 采用梯形波輸出控制的好處是什么？為什 么？答：在三相交交變頻電路中采用梯形波控制的好處是可以改善輸入功率 因數(shù)。因?yàn)樘菪尾ǖ闹饕C波成分是三次諧波，在線電壓中，三次諧波相互抵 消

43、，結(jié)果線電壓仍為正弦波。 在這種控制方式中， 因?yàn)闃蚴诫娐纺軌蜉^長(zhǎng)時(shí) 間工作在高輸出電壓區(qū)域?qū)?yīng)梯形波的平頂區(qū)， 角較小，因此輸入功 率因數(shù)可提高 15%左右。4.10. 試述矩陣式變頻電路的根本原理和優(yōu)缺點(diǎn)。 為什么說(shuō)這種電路有 較好的開(kāi)展前景？答：矩陣式變頻電路的根本原理是： 對(duì)輸入的單相或三相交流電壓進(jìn)展斬波控制，使輸出成為正弦交流輸 出。矩陣式變頻電路的主要優(yōu)點(diǎn)是：輸出電壓為正弦波；輸出頻率不受電網(wǎng) 頻率的限制；輸入電流也可控制為正弦波且和電壓同相；功率因數(shù)為 l ，也 可控制為需要的功率因數(shù)； 能量可雙向流動(dòng)， 適用于交流電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn) 行；不通過(guò)中間直流環(huán)節(jié)而直接實(shí)現(xiàn)變頻，效率較

44、高。矩陣式交交變頻電路的主要缺點(diǎn)是：所用的開(kāi)關(guān)器件為 18 個(gè)，電路構(gòu) 造較復(fù)雜，本錢較高，控制方法還不算成熟；輸出輸入最大電壓比只有，用 于交流電機(jī)調(diào)速時(shí)輸出電壓偏低。因?yàn)榫仃囀阶冾l電路有十分良好的電氣性能， 使輸出電壓和輸入電流均 為正弦波， 輸入功率因數(shù)為 l ，且能量雙向流動(dòng)， 可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行； 其次， 和目前廣泛應(yīng)用的交直交變頻電路相比， 雖然多用了 6個(gè)開(kāi)關(guān)器件， 卻省去 直流側(cè)大電容， 使體積減少， 且容易實(shí)現(xiàn)集成化和功率模塊化。 隨著當(dāng)前器 件制造技術(shù)的飛速進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù)的日新月異， 矩陣式變頻電路將有很好 的開(kāi)展前景。第 5 章 逆變電路5. 無(wú)源逆變電路和有源逆變電路有

45、何不同？答：兩種電路的不同主要是： 有源逆變電路的交流側(cè)接電網(wǎng)即交流側(cè)接有電源。 而無(wú)源逆變電路的交 流側(cè)直接和負(fù)載聯(lián)接。5.2. 換流方式各有那兒種？各有什么特點(diǎn)？答：換流方式有 4 種：器件換流：利用全控器件的自關(guān)斷能力進(jìn)展換流。全控型器件采用此換 流方式。電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)提供換流電壓，只要把負(fù)的電網(wǎng)電壓加在欲換流的器 件上即可。負(fù)載換流：由負(fù)載提供換流電壓，當(dāng)負(fù)載為電容性負(fù)載即負(fù)載電流超前 于負(fù)載電壓時(shí)，可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流。強(qiáng)迫換流：設(shè)置附加換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)追施加反向電壓換 流稱為強(qiáng)迫換流。通常是利用附加電容上的能量實(shí)現(xiàn)，也稱電容換流。晶閘管電路不能采用器件換流 , 根據(jù)電路形式

46、的不同采用電網(wǎng)換流、負(fù) 載換流和強(qiáng)迫換流 3 種方式。5.3. 什么是電壓型逆變電路？什么是電流型逆變電路？二者各有什么 特點(diǎn)？答：按照逆變電路直流測(cè)電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的稱為逆變電路稱為電壓型逆變電路， 直流側(cè)是電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路電 壓型逆變電路的主要持點(diǎn)是： 直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。直流側(cè)電壓根本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。 由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。 而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不 同。 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率， 直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能 量的作用。 為了給交流側(cè)

47、向直流側(cè)反應(yīng)的無(wú)功能量提供通道， 逆變橋各臂都 并聯(lián)了反應(yīng)二極管。電流型逆變電路的主要特點(diǎn)是： 直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流根本無(wú)脈動(dòng)，直流 回路呈現(xiàn)高阻抗。 電路中開(kāi)關(guān)器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此交流側(cè)輸出電流為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。 而交流側(cè)輸出電壓波形和相位那 么因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率， 直流測(cè)電惑起緩沖無(wú)功能 量的作用。因?yàn)榉磻?yīng)無(wú)功能量時(shí)直流電流并不反向， 因此不必像電壓型逆變 電路那樣要給開(kāi)關(guān)器件反并聯(lián)二極管。54電壓型逆變電路中反應(yīng)二極管的作用是什么？為什么電流型逆變 電路中沒(méi)有反應(yīng)二極管?答：在電壓

48、型逆變電路中，當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率， 直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。 為了給交流側(cè)向直流側(cè)反應(yīng)的無(wú)功能量 提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反應(yīng)二極管。 當(dāng)輸出交流電壓和電流的極性 一樣時(shí)，電流經(jīng)電路中的可控開(kāi)關(guān)器件流通， 而當(dāng)輸出電壓電流極性相反時(shí)， 由反應(yīng)二極管提供電流通道。在電流型逆變電路中，直流電流極性是一定的，無(wú)功能量由直流側(cè)電感來(lái)緩沖。當(dāng)需要從交流側(cè)向直流側(cè)反應(yīng)無(wú)功能量時(shí)，電流并不反向，依然經(jīng) 電路中的可控開(kāi)關(guān)器件流通，因此不需要并聯(lián)反應(yīng)二極管。5.5. 三相橋式電壓型逆變電路，1800導(dǎo)電方式，100V。試求輸出相電 壓的基波幅值1m和有效值1、輸出線電壓的基波幅值1

49、m和有效值1、輸出線電 壓中5次諧波的有效值5。解：Um叢0.63心皿）2T3u dUuvim- 1.1Ud 110(V)U UV1U uv 1m0.78U d 78(V)Uuv5 叢 78 15.6(V)555.6. 并聯(lián)諧振式逆變電路利用負(fù)載電壓進(jìn)展換相，為保證換相應(yīng)滿足什么條件？答：假設(shè)在t時(shí)刻觸發(fā)2、3使其導(dǎo)通，負(fù)載電壓u。就通過(guò)2、3施加 在、4上，使其承受反向電壓關(guān)斷，電流從、 4向2、3轉(zhuǎn)移，觸發(fā)2、3時(shí) 刻必須在u。過(guò)零前并留有足夠的裕量，才能使換流順利完成。5.7. 串聯(lián)二極管式電流型逆變電路中，二極管的作用是什么？試分析換流過(guò)程。答：二極管的主要作用，一是為換流電容器充電提

50、供通道，并使換流電 容的電壓能夠得以保持，為晶閘管換流做好準(zhǔn)備；二是使換流電容的電壓能 夠施加到換流過(guò)程中剛剛關(guān)斷的晶閘管上，使晶閘管在關(guān)斷之后能夠承受一一定時(shí)間的反向電壓，確保晶閘管可靠關(guān)斷，從而確保晶閘管換流成功。以和3之間的換流為例，串聯(lián)二極管式電流型逆變電路的換流過(guò)程可簡(jiǎn) 述如下：給3施加觸發(fā)脈沖，由于換流電容 C13電壓的作用，使3導(dǎo)通而被施以 反向電壓而關(guān)斷。直流電流從換到3上，C13通過(guò)、U相負(fù)載、W相目負(fù)載、2、 2、直流電源和3放電，如圖5-16b所示。因放電電流恒為，故稱恒流放電 階段。在C13電壓13下降到零之前，一直承受反壓，只要反壓時(shí)間大于晶閘管關(guān)斷時(shí)間，就能保證可靠

51、關(guān)斷。13降到零之后在U相負(fù)載電感的作用下，開(kāi)場(chǎng)對(duì) C13反向充電。如忽略 負(fù)載沖電阻的壓降，那么在 13=0 時(shí)刻后，二極管 3受到正向偏置而導(dǎo)通， 開(kāi)場(chǎng)流過(guò)電流，兩個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通，進(jìn)入二極管換流階段，如圖5-16c所示。隨著C13充電電壓不斷增高，充電電流逐漸減小，到某一時(shí)刻充電電 流減到零，承受反壓而關(guān)斷，二極管換流階段完畢。之后，進(jìn)入2、3 穩(wěn)定導(dǎo)通階段，電流路徑如圖 5-16d 所示。5.8. 逆變電路多重化的目的是什么？如何實(shí)現(xiàn)？串聯(lián)多重和并聯(lián)多重 逆變電路備用于什么場(chǎng)合？答：逆變電路多重化的目的之一是使總體上裝置的功率等級(jí)提高，二是 可以改善輸出電壓的波形。因?yàn)闊o(wú)論是電壓型逆變

52、電路輸出的矩形電壓波， 還是電流型逆變電路輸出的矩形電流波， 都含有較多諧波， 對(duì)負(fù)載有不利影 響，采用多重逆變電路， 可以把幾個(gè)矩形波組合起來(lái)獲得接近正弦波的波形。逆變電路多重化就是把假設(shè)干個(gè)逆變電路的輸出按一定的相位差組合 起來(lái)，使它們所含的某些主要諧波分量相互抵消， 就可以得到較為接近正弦 波的波形。 組合方式有串聯(lián)多重和并聯(lián)多重兩種方式。 串聯(lián)多重是把幾個(gè)逆 變電路的輸出串聯(lián)起來(lái)，并聯(lián)多重是把幾個(gè)逆變電路的輸出并聯(lián)起來(lái)。串聯(lián)多重逆變電路多用于電壓型逆變電路的多重化。并聯(lián)多重逆變電路多用于電流型逆變電路的多重化。第 6 章 控制技術(shù)6. l. 試說(shuō)明控制的根本原理。 答：控制就是對(duì)脈沖的

53、寬度進(jìn)展調(diào)制的技術(shù)。即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)展調(diào)制來(lái)等效地獲得所需要波形 （ 含形狀和幅值 ）在采樣控制理論中有一條重要的結(jié)論： 沖量相等而形狀不同的窄脈沖加 在具有慣性環(huán)節(jié)上時(shí)， 其效果根本一樣， 沖量即窄脈沖的面積。 效果根本一 樣是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形根本一樣。上述原理稱為面積等效原理。以正弦控制為例。把正弦半波分成 N等分，就可把其看成是 N個(gè)彼此相 連的脈沖列所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于 ，但幅值不等且脈 沖頂部不是水平直線而是曲線， 各脈沖幅值按正弦規(guī)律變化。 如果把上述脈 沖列利用一樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替， 使矩形脈沖的中點(diǎn)和相 應(yīng)正弦波局部的中點(diǎn)重合，且

54、使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波局部面積（ 沖量）相等， 就得到波形。 各脈沖的幅值相等而寬度是按正弦規(guī)律變化的。 根據(jù)面 積等效原理， 波形和正弦半波是等效的。 對(duì)于正弦波的負(fù)半周， 也可以用同 樣的方法得到波形?？梢?jiàn)，所得到的波形和期望得到的正弦波等效。特定諧波消去法的根本原理是什么？設(shè)半個(gè)信號(hào)波周期內(nèi)有 10 個(gè)開(kāi)關(guān) 時(shí)刻（不含 0和 p 時(shí)刻）可以控制，可以消去的諧波有幾種？答：首先盡量使波形具有對(duì)稱性，為消去偶次諧波，應(yīng)使波形正負(fù)兩個(gè) 半周期對(duì)稱，為消去諧波中的余弦項(xiàng)， 使波形在正半周期前后 1/4 周期以 /2 為軸線對(duì)稱?？紤]到上述對(duì)稱性，半周期內(nèi)有 5 個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí)刻可以控制。利用其中的 l 個(gè)自由度控制基波的大小，剩余的 4 個(gè)自由度可用于消除 4 種頻率的諧波。6.5. 什么是異步調(diào)制？什么是同步調(diào)制？?jī)烧吒饔泻翁攸c(diǎn)？分段同步 調(diào)制有什么優(yōu)點(diǎn)？答：載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不保持同步的調(diào)制方式稱為異步調(diào)制。在異步 調(diào)制方式中， 通常保持載波頻率固定不變， 因而當(dāng)信號(hào)波頻率變化時(shí)， 載波 比 N 是變化的。異步調(diào)制的主要特點(diǎn)是：在