電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ)第五版考試必備

1、填空1. 在信息電子技術(shù)中半導(dǎo)體器件既可以處于放大狀態(tài)，也可以處于開關(guān)狀態(tài)，而在電力電子技術(shù)中，為避免功率損耗過大電力電子器件總是工作在開關(guān)狀態(tài)，這是它們的一個(gè)重要特征。2. 電力電子器件分為以下三類：半控型，全控型，不可控型。3. 根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路加在電力電子器件控制端和公共端之間信號(hào)的性質(zhì)，可將電力電子器件分為電流驅(qū)動(dòng)型和電壓驅(qū)動(dòng)型。4. 根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路加在電力電子器件控制端和公共端之間有效信號(hào)的波形，可將電力電子器件分為脈沖觸發(fā)型和電平控制型。5. 緩沖電路又稱為吸收電路。其作用是抑制電路的器件的內(nèi)因過電壓，du/dt或者過電流和di/dt，減小器件的開關(guān)損耗。6. 電力電子裝置中可能發(fā)生的過

2、電壓分為外因過電壓和內(nèi)因過電壓兩類，其中內(nèi)因過電壓包括：換相過電壓，關(guān)斷過電壓。7. 軟件開關(guān)電路分成準(zhǔn)諧振電路,零開關(guān)PWM電路和零轉(zhuǎn)換PWM電路，其中準(zhǔn)諧振電路可以分為零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路，零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振電路，零電壓開關(guān)多諧振電路和用于逆變器的諧振直流環(huán)。8. 常用的多電平逆變電路有中點(diǎn)鉗位型逆變電路，飛跨電容型逆變電路，以及單元串聯(lián)多電平逆變電路。9. 電力變換通常分為四大類;交流變直流，直流變交流，直流變直流，交流變交流。10. 電力MOSFET在導(dǎo)通時(shí)中有一種極性載流子（多子）參與導(dǎo)電，是單極性晶體管。11. 晶閘管的驅(qū)動(dòng)電路常稱為觸發(fā)電路。12. GTO一般用于大容量電路場合，齊

3、驅(qū)動(dòng)電路通常包括開通驅(qū)動(dòng)，關(guān)斷驅(qū)動(dòng)和門極反偏電路三部分。13. 需要同時(shí)串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時(shí)，通常采用先串后并得方法連接。14. 單相橋式全控整流電路，電阻性負(fù)載時(shí)，晶閘管承受的最大正，反向電壓分別為，,a角移向范圍為，阻感負(fù)載時(shí)，a角的移向范圍為，晶閘管承受的最大正反向分別為，。逆變時(shí)允許采用的最小逆變角影等于。15. 電流斷續(xù)情況下， 只要，電動(dòng)機(jī)的理想空載反電動(dòng)勢都是.16. 同步信號(hào)為鋸齒波觸發(fā)電路，脈沖寬度與有關(guān)，鋸齒波寬度是由決定的。17. 斬波電路有三種控制方式:脈沖寬度調(diào)制，頻率調(diào)制或調(diào)頻型,混合型。18. 單相調(diào)壓電路阻感負(fù)載時(shí)角的移向范圍為.19. 換流方式分為器件換流，電網(wǎng)

4、換流，負(fù)載換流，強(qiáng)迫式換流。20. PWM波形分為等幅PWM波和不等幅PWM波。21. 零轉(zhuǎn)換PWM電路分為：零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路和零電流轉(zhuǎn)換PWM電路。22. 單相半波可控整流電路和單相橋式全控整流電路電路帶阻感負(fù)載的移向范圍分別為0 - 和0 - .正，反向電壓分別是,，整流輸出電壓為,脈波數(shù)m= 2,的移向范圍為0 -,阻感負(fù)載時(shí)，的移向范圍。23. 單相調(diào)試電路阻感負(fù)載時(shí)角移向范圍為。簡答題：1. 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。要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，可利用外加電壓和外電

5、路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。2什么是逆變失?。咳绾畏乐鼓孀兪。看穑耗孀冞\(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。防止逆變失敗的方法有：采用精確可靠的觸發(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。3電壓型逆變電路中反饋二極管的作用是什么？為什么電流型逆變電路中沒有反饋二極管？答：在電壓型逆變電路中，當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無

6、功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。當(dāng)輸出交流電壓和電流的極性相同時(shí)，電流經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通，而當(dāng)輸出電壓電流極性相反時(shí)，由反饋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，無功能量由直流側(cè)電感來緩沖。當(dāng)需要從交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量時(shí)，電流并不反向，依然經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通，因此不需要并聯(lián)反饋二極管。4. 什么是異步調(diào)制？什么是同步調(diào)制？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。載波比N等于常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步的方式稱為同步調(diào)制。 5高頻化的意義是什么？為什么提高開關(guān)頻率可以減

7、小濾波器的體積和重量？為什么提高關(guān)頻率可以減小變壓器的體積和重量？答：高頻化可以減小濾波器的參數(shù)，并使變壓器小型化，從而有效的降低裝置的體積和重量。使裝置小型化，輕量化是高頻化的意義所在。提高開關(guān)頻率，周期變短，可使濾除開關(guān)頻率中諧波的電感和電容的參數(shù)變小，從而減輕了濾波器的體積和重量；對于變壓器來說，當(dāng)輸入電壓為正弦波時(shí)，U=4.44.f.N.B.S，當(dāng)頻率f提高時(shí)，可減小N、S參數(shù)值，從而減小了變壓器的體積和重量。6. 何為UPS?答：不間斷電源（UPS)是當(dāng)交流輸入電源發(fā)生異常或斷電時(shí)，還能繼續(xù)向負(fù)載供電，并能保證供電質(zhì)量，使負(fù)載供電不受影響的裝置.7. 何為雙PWM電路？其優(yōu)點(diǎn)是什么？

8、答：整流電路和逆變電路均采用PWM控制的間接交流變流電路，可簡稱為雙PWM電路。優(yōu)點(diǎn)：1，可以使輸入電流為正玄波并且與電源電壓同相位，因而輸入功率因數(shù)為1，并且中間直流電路的電壓可以調(diào)節(jié)。2，負(fù)載為電動(dòng)及時(shí)，電動(dòng)機(jī)可以工作在電動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也可以工作在再生制動(dòng)狀態(tài)，此外，改變輸出交流電壓相序即可使電動(dòng)機(jī)正傳或反轉(zhuǎn)，因此，電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行！8什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電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的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特點(diǎn)是：直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電

9、壓源。直流側(cè)電壓基本無脈動(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)需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。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)電流基本無脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。電路中開關(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)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負(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)

10、需要提供無功功率，直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用。因?yàn)榉答仧o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關(guān)器件反并聯(lián)二極管。9. 電壓驅(qū)動(dòng)型器件的共同特點(diǎn)和電流驅(qū)動(dòng)型器件的共同特點(diǎn)分別是什么？答：電壓型：輸入阻抗高，所需驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡單，工作頻率高。電流型：具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，因而通態(tài)壓降低，導(dǎo)通損耗小，但工作頻率較低，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路比較復(fù)雜。分析題：1. 升壓斬波電路，分析其工作原理，推導(dǎo)和E的關(guān)系。假定電感值L和電容C值足夠大，并設(shè)T為開關(guān)周期，為通態(tài)時(shí)間。答：當(dāng)可控開關(guān)V處于通態(tài)是，電源E向電感L充電，充電電流基本恒定為，同時(shí)電容C上的點(diǎn)啊向負(fù)載R供電。因

11、C值很大，基本保證輸出電壓為恒值，記為。在V處于通態(tài)的時(shí)間階段，電感L上積蓄的能量為。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)E和L同時(shí)向電容C充電冰并向負(fù)載R提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)時(shí)間為，則在此時(shí)間電感L釋放的能量為。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)是，一個(gè)周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即：=，化簡得。2.三相全控式整流電路，整流變壓器TR為/Y-5接法，采用同步信號(hào)為鋸齒波觸發(fā)電路，電路要求工作在整流與逆變狀態(tài)。同步變壓器TS二次電壓送至觸發(fā)電路，滯后電角度。試確定同步變壓器TS的接線。解：根據(jù)題意知：要求同步電壓-比對應(yīng)的晶閘管陽極電壓滯后180，由于存在濾波環(huán)節(jié)有30的相位滯后，所以同步信號(hào)電壓-比滯后150.：根

12、據(jù)整流變壓器/Y-5的接法，畫出初級(jí)電壓矢量圖，晶閘管陽極電壓與-電壓相位相差150度，所以-與-同相位在10點(diǎn)鐘位置，同理-，-分別與-，-同相。+在4點(diǎn)鐘位置，所以同步變壓器兩組次級(jí)一組為Y/Y-10，另一組Y/Y-4.同步變壓器連接如圖所示：10點(diǎn)鐘一組為-，-，-，接VT1，VT3，VT5。觸發(fā)電路的同步輸入端，4點(diǎn)鐘一株為+，+，+。接VT4，VT6，VT2.觸發(fā)電路的同步信號(hào)輸入端，晶閘管裝置即能正常工作。計(jì)算題：1設(shè)圖6-3中半周期的脈沖數(shù)是5，脈沖幅值是相應(yīng)正弦波幅值的兩倍，試按面積等效原理計(jì)算脈沖寬度。解：將各脈沖的寬度用dSi（i=1, 2, 3, 4, 5）表示，根據(jù)面積

13、等效原理可得 S1= =0.09549(rad)=0.3040(ms)S2 = =0.2500(rad)=0.7958(ms)S3= =0.3090(rad)=0.9836(ms)S4 =d2 =0.2500(rad)=0.7958(ms)S5 =d1 =0.0955(rad)=0.3040(ms)2. 三相橋式電壓型逆變電路，180°導(dǎo)電方式，Ud=100V。試求輸出相電壓的基波幅值UUN1m和有效值UUN1、輸出線電壓的基波幅值UUV1m和有效值UUV1、輸出線電壓中5次諧波的有效值UUV5。 解：輸出相電壓的基波幅值為 =63.7(V)輸出相電壓基波有效值為： =45(V)輸出

14、線電壓的基波幅值為 =110(V)輸出線電壓基波的有效值為 =78(V)輸出線電壓中五次諧波的表達(dá)式為： 其有效值為：=15.59(V)3.單相橋式全控整流電路，U2=100V，負(fù)載中R=2，L值極大，反電勢E=60V，當(dāng)a=30°時(shí)，要求： 作出ud、id和i2的波形； 求整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次側(cè)電流有效值I2； 考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解：ud、id和i2的波形如下圖： 整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次側(cè)電流有效值I2分別為Ud0.9 U2 cos0.9×100×cos30°77.97(A)Id (

15、UdE)/R(77.9760)/29(A)I2Id 9(A) 晶閘管承受的最大反向電壓為：U2100141.4（V）流過每個(gè)晶閘管的電流的有效值為：IVTId 6.36（A）故晶閘管的額定電壓為：UN(23)×141.4283424（V） 晶閘管的額定電流為：IN(1.52)×6.361.5768（A）4在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，E=100V， L=1mH，R=0.5，EM=10V，采用脈寬調(diào)制控制方式，T=20s，當(dāng)ton=5s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)ton=3s時(shí)，重新進(jìn)行上述計(jì)算

16、。解：由題目已知條件可得：m=0.1 =0.002 當(dāng)ton=5s時(shí)，有 =0.01ara=0.0025 由于 =0.249>m 所以輸出電流連續(xù)。 此時(shí)輸出平均電壓為 Uo =25(V) 輸出平均電流為 Io =30(A) 輸出電流的最大和最小值瞬時(shí)值分別為Imax=30.19(A)Imin=29.81(A)當(dāng)ton=3s時(shí)，采用同樣的方法可以得出： =0.0015 由于 =0.149>m所以輸出電流仍然連續(xù)。 此時(shí)輸出電壓、電流的平均值以及輸出電流最大、最小瞬時(shí)值分別為：Uo =15(V) Io =10(A)Imax=10.13(A) Imin=9.873(A)5在圖5-2a所

17、示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和C值極大，R=20，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=40s，ton=25s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： Uo =133.3(V)輸出電流平均值為： Io =6.667(A)6三相橋式不可控整流電路，阻感負(fù)載，R=5，L=，U2=220V，XB=0.3，求Ud、Id、IVD、I2和rg 的值并作出ud、iVD和i2的波形。解：三相橋式不可控整流電路相當(dāng)于三相橋式可控整流電路0°時(shí)的情況。Ud2.34U2cosUdUd3XBId IdUdR 解方程組得： Ud2.34U2cos（13XB/R）486.9（V）Id97.38（A）又 2U2 即得出 =0.89 換流重疊角gr 26.93°二極管電流和變壓器二次測電流的有效值分別為 IVDId397.38332.46（A） I2a Id79.51（A）1. 單相半波可控整流電路對電感負(fù)載供電，L20mH，U2100V，求當(dāng)0°和60°時(shí)的負(fù)載電流Id，并畫出ud與id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