電力電子技術第四版答案

目錄第1章電力電子器件····························1第2章整流電路······························4第3章直流斬波電路···························20第4章交流電力控制電路和交交變頻電路·············26第5章逆變電路·····························31第6章PWM控制技術··························35第7章軟開關技術····························40第8章組合變流電路···························42第1章電力電子器件使晶閘管導通的條件是什么？答：使晶閘管導通的條件是：晶閘管承受正旭日極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）?；颍簎AK>0且uGK>0。保持晶閘管導通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷？答：保持晶閘管導通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導通的最小電流，即保持電流。要使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到湊近于零的某一數值以下，即降到保持電流以下，即可使導通的晶閘管關斷。圖1-43中暗影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波形的電流最大值均為Im，試計算各波形的電流平均值Id1、Id2、Id3與電流有效值I1、I2、I3。04204520224a)b)c)圖1-43晶閘管導電波形圖1-43解：a)Id1=1Imsintd(t)=Im(21)0.2717Im2π42π2I1=1(Imsint)2d(t)=Im310.4767Im24242b)Id2=1Imsintd(t)=Im(21)0.5434Imπ4π2I2=1(Imsint)2d(t)=2Im310.6741Im4242c)Id3=12Imd(t)=1Im2π04I3=12Im2d(t)=1Im202上題中若是不考慮安全裕量,問100A的晶閘管能送出的平均電流Id1、Id2、Id3各為多少？這時，相應的電流最大值Im1、Im2、Im3各為多少?解：額定電流IT(AV)=100A的晶閘管，同意的電流有效值I=157A，由上題計算結果知a)Im1I329.35，Id10.2717Im189.480.4767b)Im2I232.90,Id20.5434Im2126.560.6741c)Im3=2I=314,Id3=1Im3=78.54GTO和一般晶閘管同為PNPN結構，為何GTO能夠自關斷，而一般晶閘管不能夠？答：GTO和一般晶閘管同為PNPN結構，由P1N1P2和N1P2N2組成兩個晶體管V1、V2,分別擁有共基極電流增益1和2，由一般晶閘管的解析可得，1+2=1是器件臨界導通的條件。1+2＞1，兩個等效晶體管過飽和而導通；1+2＜1，不能夠保持飽和導通而關斷。GTO之所以能夠自行關斷，而一般晶閘管不能夠，是因為GTO與一般晶閘管在設計和工藝方面有以下幾點不同樣：GTO在設計時2較大，這樣晶體管V2控制矯捷，易于GTO關斷；GTO導通時的1+2更湊近于1，一般晶閘管1+21.15，而GTO則為1+21.05，GTO的飽和程度不深，湊近于臨界飽和，這樣為門極控制關斷供給了有益條件；多元集成結構使每個GTO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，進而使從門極抽出較大的電流成為可能。怎樣防備電力MOSFET因靜電感覺應起的損壞？答：電力MOSFET的柵極絕緣層很單薄，簡單被擊穿而損壞。MOSFET的輸入電容是低泄露電容，當柵極開路時極易受靜電攪亂而充上高出20的擊穿電壓，所認為防備MOSFET因靜電感覺而引起的損壞，應注意以下幾點：①一般在不用時將其三個電極短接；②裝置時人體、工作臺、電烙鐵一定接地，測試時全部儀器外殼一定接地；③電路中，柵、源極間常并聯(lián)齊納二極管以防備電壓過高④漏、源極間也要采納緩沖電路等舉措吸取過電壓。IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET的驅動電路各有什么特點？答：IGBT驅動電路的特色是：驅動電路擁有較小的輸出電阻，IGBT是電壓驅動型器件，IGBT的驅動多采納專用的混雜集成驅動器。GTR驅動電路的特色是：驅動電路供給的驅動電流有足夠陡的前沿，并有必然的過沖，這樣可加速開經過程，減小開通消耗，關斷時，驅動電路能供給幅值足夠大的反向基極驅動電流，并加反偏截止電壓，以加速關斷速度。GTO驅動電路的特色是：GTO要求其驅動電路供給的驅動電流的前沿應有足夠的幅值和陡度，且一般需要在整個導通時期施加正門極電流，關斷需施加負門極電流，幅值和陡度要求更高，其驅動電路平時包含開通驅動電路，關斷驅動電路和門極反偏電路三部分。電力MOSFET驅動電路的特色：要求驅動電路擁有較小的輸入電阻，驅動功率小且電路簡單。全控型器件的緩沖電路的主要作用是什么？試解析RCD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控制器件的內因過電壓，du/dt或過電流和di/dt，減小器件的開關消耗。RCD緩沖電路中，各元件的作用是：開通時，Cs經Rs放電，Rs起到限制放電電流的作用；關斷時，負載電流經VDs從Cs分流，使du/dt減小，控制過電壓。試說明IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET各自的優(yōu)缺點。解：對IGBT、GTR、GTO和電力MOSFET的優(yōu)缺點的比較以下表：器件優(yōu)點缺點IGBT開關速度高，開關消耗開關速度低于電力小，擁有耐脈沖電流沖MOSFET,電壓，電流GTRGTO電力MOSFET

擊的能力，通態(tài)壓降較容量不及GTO低，輸入阻抗高，為電壓驅動，驅動功率小開關速度低，為電流耐壓高，電流大，開關驅動，所需驅動功率特點好，通流能力強，大，驅動電路復雜，飽和壓降低存在二次擊穿問題電流關斷增益很小，電壓、電流容量大，適關斷時門極負脈沖用于大功率場合，擁有電流大，開關速度電導調制效應，其通流低，驅動功率大，驅能力很強動電路復雜，開關頻率低開關速度快，輸入阻抗電流容量小，耐壓高，熱牢固性好，所需低，一般只合用于功驅動功率小且驅動電路率不高出10kW的電簡單，工作頻率高，不力電子裝置存在二次擊穿問題第2章整流電路單相半波可控整流電路對電感負載供電，L＝20mH，U2＝100V，求當α＝0和60時的負載電流Id，并畫出ud與id波形。解：α＝0時，在電源電壓u2的正半周期晶閘管導通時，負載電感L儲能，在晶閘管開始導通時辰，負載電流為零。在電源電壓u2的負半周期，負載電感L開釋能量，晶閘管持續(xù)導通。所以，在電源電壓u2的一個周期里，以下方程均成立：Ldid2U2sintdt考慮到初始條件：當t＝0時id＝0可解方程得：id2U2(1cost)Id1L2(1cost)d(t)22U20L=2U2=22.51(A)Lud與id的波形以下列圖：u202tud02tid02t當α＝60°時，在u2正半周期60~180時期晶閘管導通使電感L儲能，電感L積蓄的能量在u2負半周期180~300時期開釋，所以在u2一個周期中60~300時期以下微分方程成立：Ldid2U2sintdt時id＝0可解方程得：考慮初始條件：當t＝60id2U2(1cost)L2其平均值為Id

1

52U212U2=11.25(A)3(cost)d(t)=2

3L22L此時ud與id的波形以下列圖：u2++0tud++tidt2．圖2-9為擁有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，問該變壓器還有直流磁化問題嗎？試說明：①晶閘管承受的最大反向電壓為22U2；②當負載是電阻或電感時，其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時相同。答：擁有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，該變壓器沒有直流磁化的問題。因為單相全波可控整流電路變壓器二次測繞組中，正負半周內上下繞組內電流的方向相反，波形對稱，其一個周期內的平均電流為零，故不會有直流磁化的問題。以下解析晶閘管承受最大反向電壓及輸出電壓和電流波形的狀況。①以晶閘管VT2為例。當VT1導通時，晶閘管VT2經過VT1與2個變壓器二次繞組并聯(lián)，所以VT2承受的最大電壓為22U2。②當單相全波整流電路與單相全控橋式整流電路的觸發(fā)角相同時，對于電阻負載：（0~α）時期無晶閘管導通，輸出電壓為0；（α~π）時期，單相全波電路中VT1導通，單相全控橋電路中VT1、VT4導通，輸出電壓均與電源電壓u2相等；(π~π＋α)時期，均無晶閘管導通，輸出電壓為0；(π＋α~2π)時期，單相全波電路中VT2導通，單相全控橋電路中VT2、VT3導通，輸出電壓等于u2。對于電感負載：（α~π＋α）時期，單相全波電路中VT1導通，單相全控橋電路中VT1、VT4導通，輸出電壓均與電源電壓u2相等；（π＋α~2π＋α）時期，單相全波電路中VT2導通，單相全控橋電路中VT2、VT3導通，輸出波形等于u2。可見，二者的輸出電壓相同，加到相同的負載上時，則輸出電流也相同。3．單相橋式全控整流電路，U2＝100V，負載中R＝2Ω，L值極大，當α＝30°時，要求：①作出ud、id、和i2的波形；②求整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次電流有效值I2；③考慮安全裕量，確立晶閘管的額定電壓和額定電流。解：①ud、id、和i2的波形以下列圖：u2OtudOtidIdOti2IdOt②輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次電流有效值I2分別為Ud＝0.9U2cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97（V）Id＝Ud/R＝77.97/2＝38.99（A）I2＝Id＝38.99（A）③晶閘管承受的最大反向電壓為：U2＝1002＝141.4（V）考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為：UN＝（2~3）×141.4＝283~424（V）詳盡數值可按晶閘管產品系列參數采用。流過晶閘管的電流有效值為：IVT＝Id∕2＝27.57（A）晶閘管的額定電流為：IN＝（1.5~2）×27.57∕1.57＝26~35（A）詳盡數值可按晶閘管產品系列參數采用。4．單相橋式半控整流電路，電阻性負載，畫出整流二極管在一周內承受的電壓波形。解：注意到二極管的特色：承受電壓為正即導通。所以，二極管承受的電壓不會出現正的部分。在電路中器件均不導通的階段，交流電源電壓由晶閘管平衡。整流二極管在一周內承受的電壓波形以下：u202tuVD20tuVD40t5．單相橋式全控整流電路，U2=100V，負載中R=2Ω，L值極大，反電勢E=60V，當=30時，要求：①作出ud、id和i2的波形；②求整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次側電流有效值I2；③考慮安全裕量，確立晶閘管的額定電壓和額定電流。解：①ud、id和i2的波形以下列圖：u2OtudOtidIdOIdti2IdOt②整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次側電流有效值I2分別為Ud＝0.9U2cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97(A)Id＝(Ud－E)/R＝(77.97－60)/2＝9(A)I2＝Id＝9(A)③晶閘管承受的最大反向電壓為：U2＝1002＝141.4（V）流過每個晶閘管的電流的有效值為：IVT＝Id∕2＝6.36（A）故晶閘管的額定電壓為：UN＝(2~3)×141.4＝283~424（V）晶閘管的額定電流為：IN＝(1.5~2)×6.36∕1.57＝6~8（A）晶閘管額定電壓和電流的詳盡數值可按晶閘管產品系列參數采用。晶閘管串通的單相半控橋（橋中VT1、VT2為晶閘管），電路如圖2-11所示，U2=100V，電阻電感負載，R=2Ω，L值很大，當=60時求流過器件電流的有效值，并作出ud、id、iVT、iD的波形。解：ud、id、iVT、iD的波形以下列圖：u2OtudOtidIdiVT1OtIdOtiVD2IdOt負載電壓的平均值為：Ud12U2sintd(t)0.9U21cos(/3)＝67.5（V）32負載電流的平均值為：Id＝Ud∕R＝67.52∕2＝33.75（A）流過晶閘管VT1、VT2的電流有效值為：IVT＝1Id＝19.49（A）3流過二極管VD3、VD4的電流有效值為：IVD＝2Id＝27.56（A）3在三相半波整流電路中，若是a相的觸發(fā)脈沖消逝，試繪出在電阻性負載和電感性負載下整流電壓ud的波形。解：假設0，當負載為電阻時，ud的波形以下：ud

ua

ub

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ub

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t當負載為電感時，ud的波形以下：ud

ua

ub

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t8．三相半波整流電路，能夠將整流變壓器的二次繞組分為兩段成為波折接法，每段的電動勢相同，其分段部署及其矢量如圖2-60所示，此時線圈的繞組增添了一些，銅的用料約增添10%，問變壓器死心可否被直流磁化，為何？ABCCNnBNAabcc2111c1a2b2c2naa1b1b2圖2-60圖2-60變壓器二次繞組的波折接法及其矢量圖答：變壓器死心不會被直流磁化。原由以下：變壓器二次繞組在一個周期內：當a1c2對應的晶閘管導通時，a1的電流向下賤，c2的電流向上流；當c1b2對應的晶閘管導通時，c1的電流向下賤，b2的電流向上流；當b1a2對應的晶閘管導通時，b1的電流向下賤，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間（各為120）由電流流過，流過的電流大小相等而方向相反，故一周期內流過的電流平均值為零，所以變壓器鐵心不會被直流磁化。9．三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，a、b兩相的自然換相點是同一點嗎？若是不是，它們在相位上差多少度？答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，a、b兩相之間換相的的自然換相點不是同一點。它們在相位上相差180°。10．有兩組三相半波可控整流電路，一組是共陰極接法，一組是共陽極接法，若是它們的觸發(fā)角都是，那末共陰極組的觸發(fā)脈沖與共陽極組的觸發(fā)脈沖對同一相來說，比方都是a相，在相位上差多少度？答：相差180°。11．三相半波可控整流電路，U2=100V，帶電阻電感負載，R=5Ω，L值極大，當=60時，要求：①畫出ud、id和iVT1的波形；②計算Ud、Id、IdT和IVT。解：①ud、id和iVT1的波形以下列圖：u2=30°uaubucO

tud

ua

ub

ucO

tiVT1O

tidOt②Ud、Id、IdT和IVT分別以下Ud＝1.17U2cos＝1.17×100×cos60°＝58.5（V）Id＝Ud∕R＝58.5∕5＝11.7（A）IdVT＝Id∕3＝11.7∕3＝3.9（A）IVT＝Id∕3＝6.755（A）12．在三相橋式全控整流電路中，電阻負載，若是有一個晶閘管不能夠導通，此時的整流電壓ud波形怎樣？若是有一個晶閘管被擊穿而短路，其余晶閘管受什么影響？答：假設VT1不能夠導通，整流電壓ud波形以下：udOt假設VT1被擊穿而短路，則當晶閘管VT3或VT5導通時，將發(fā)生電源相間短路，使得VT3、VT5也可能分別被擊穿。13．三相橋式全控整流電路，U2=100V，帶電阻電感負載，R=5Ω，L值極大，當=60時，要求：①畫出ud、id和iVT1的波形；②計算Ud、Id、IdT和IVT。解：①ud、id和iVT1的波形以下：=60°ubucuua2t1tOudⅠⅡⅢⅣⅤⅥuacubcubaucaucbuabuacuabOtidO

tiVT1O

t②Ud、Id、IdT和

IVT

分別以下Ud＝2.34U2cos＝2.34×100×cos60°＝117（V）Id＝Ud∕R＝117∕5＝23.4（A）IDVT＝Id∕3＝23.4∕3＝7.8（A）IVT＝Id∕3＝23.4∕3＝13.51（A）14．單相全控橋，反電動勢阻感負載，R=1Ω，L=∞，E=40V，U2=100V，LB=0.5mH，當=60時求Ud、Id與的數值，并畫出整流電壓ud的波形。解：考慮LB時，有：Ud＝0.9U2cosα－UdUd＝2XBId∕πId＝（Ud－E）∕R解方程組得：Ud＝（πR0.9U2cosα＋2XBE）∕（πR＋2XB）＝44.55（V）Ud＝0.455（V）Id＝4.55（A）又∵cos－cos()＝2IdXB∕U2即得出cos(60)=0.4798換流重疊角61.33°60°=1.33°最后，作出整流電壓Ud的波形以下：u2OtudOt15．三相半波可控整流電路，反電動勢阻感負載，U2=100V，R=1Ω，∞，B=1mH，求當=30時、E=50V時Ud、Id、的值L=L并作出ud與iVT1和iVT2的波形。解：考慮LB時，有：Ud＝1.17U2cosα－UdUd＝3XBId∕2πId＝（Ud－E）∕R解方程組得：Ud＝（πR1.17U2cosα＋3XBE）∕（2πR＋3XB）＝94.63（V）Ud＝6.7（V）Id＝44.63（A）又∵cos－cos()＝2IdXB∕6U2即得出cos(30)=0.752換流重疊角41.28°30°=11.28°ud、iVT1和iVT2的波形以下：u2uaubucOud

ua

ub

ucOtiVT1IdOtiVT2IdOt16．三相橋式不行控整流電路，阻感負載，R=5Ω，L=∞，U2=220V，XB=0.3Ω，求Ud、Id、IVD、I2和的值并作出ud、iVD和i2的波形。解：三相橋式不行控整流電路相當于三相橋式可控整流電路α＝0°時的狀況。Ud＝2.34U2cosα－UdUd＝3XBId∕πId＝Ud∕R解方程組得：Ud＝2.34U2cosα∕（1＋3XB/πR）＝486.9（V）Id＝97.38（A）又∵cos－cos()＝2IdXB∕6U2即得出cos=0.892換流重疊角26.93°二極管電流和變壓器二次測電流的有效值分別為IVD＝Id∕3＝97.38∕3＝32.46（A）I2a＝23ud、iVD1和i2a的波形以下：u2uaubOt1ⅠⅡⅢⅣuduacubcubauabOiVD1IdOi2aIdO

Id＝79.51（A）uctⅤⅥucaucbuabuacttt17．三相全控橋，反電動勢阻感負載，E=200V，R=1Ω，L=∞，U2=220V，=60，當①LB=0和②LB=1mH狀況下分別求Ud、Id的值，后者還應求并分別作出ud與iT的波形。解：①當LB＝0時：Ud＝2.34U2cosα＝2.34×220×cos60°＝257.4（V）Id＝（Ud－E）∕R＝（257.4－200）∕1＝57.4（A）②當LB＝1mH時Ud＝2.34U2cosα－UdUd＝3XBId∕πId＝（Ud－E）∕R解方程組得：Ud＝（2.34πU2Rcosα＋3XBE）∕（πR＋3XB）＝244.15（V）Id＝44.15（A）Ud＝13.25（V）又∵cos－cos()＝2XBId∕6U2cos(60)＝0.4485γ＝63.35°－60°＝3.35°ud、IVT1和IVT2的波形以下：u2uaubucOtⅠⅡⅢⅣⅤⅥuduabuacubcubaucaucbuabuacOtiVT1IdiOtVT2IdOt18．單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數的諧波？此中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側電流中含有哪些次數的諧波？此中主要的是哪幾次？答：單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有2k（k=1、2、3）次諧波，此中幅值最大的是2次諧波。變壓器二次側電流中含有2k＋1（k＝1、2、3）次即奇次諧波，此中主要的有3次、5次諧波。19．三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數的諧波？此中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側電流中含有哪些次數的諧波？此中主要的是哪幾次？答：三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有6k（k＝1、2、3）次的諧波，此中幅值最大的是6次諧波。變壓器二次側電流中含有6k1(k=1、2、3)次的諧波，此中主要的是5、7次諧波。20．試計算第3題中i2的3、5、7次諧波重量的有效值I23、I25、I27。解：在第3題中已知電路為單相全控橋，其輸出電流平均值為Id＝38.99（A）于是可得：2Id∕π＝2×∕π＝（）I23＝22338.99311.7AI25＝22Id∕5π＝22×38.99∕5π＝7.02（A）I27＝22Id∕π＝22×∕π＝（）738.9975.01A21．試計算第13題中i2的5、7次諧波重量的有效值I25、I27。解：第13題中，電路為三相橋式全控整流電路，且已知Id＝23.4（A）由此可計算出5次和7次諧波重量的有效值為：I25＝6Id∕5π＝6×23.4∕5π＝3.65（A）I27＝6Id∕7π＝6×23.4∕7π＝2.61（A）22．試分別計算第3題和第13題電路的輸入功率因數。解：①第3題中基波電流的有效值為：I1＝22Id∕π＝22×38.99∕π＝35.1（A）基波因數為I1∕I＝I1∕Id＝35.1∕38.99＝0.9電路的輸入功率因數為：cos＝0.9cos30°＝0.78②第13題中基波電流的有效值：I1＝6Id∕π＝6×23.39∕π＝18.243（A）基波因數為I1∕I＝I1∕Id＝0.955電路的輸入功率因數為：cos＝0.955cos60°＝0.4823．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對照有何主要異同？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對照有以下異同點：①三相橋式電路是兩組三相半波電路串通，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；②當變壓器二次電壓有效值U2相等時，雙反星形電路的整流電壓平均值Ud是三相橋式電路的1/2，而整流電流平均值Id是三相橋式電路的2倍。③在兩種電路中，晶閘管的導通及觸發(fā)脈沖的分配關系是相同的，整流電壓ud和整流電流id的波形形狀相同。24．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含兩個方面，一是能夠使裝置整體的功率容量大，二是能夠減少整流裝置所產生的諧波和無功功率對電網的攪亂。25．12脈波、24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的諧波？答：12脈波電路整流電路的交流輸入電流中含有11次、13次、23次、25次等即12k1、（k=1，2，3···）次諧波，整流輸出電壓中含有12、24等即12k（k=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、次等，即24k1（k=1，2，3···）次諧波，整流輸出電壓中含有24、48等即24k（k=1，2，3···）次諧波。26．使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：條件有二：①直流側要有電動勢，其極性須和晶閘管的導通方向一致，其值應大于變流電路直流側的平均電壓；②要求晶閘管的控制角α>π/2，使Ud為負值。27．三相全控橋變流器，反電動勢阻感負載，R=1Ω，L=∞，U2=220V，LB=1mH，當EM=-400V，=60時求Ud、Id與的值，此時送回電網的有功功率是多少？解：由題意可列出以下3個等式：Ud＝2.34U2cos(πβ)－UdUd＝3XBId∕πId＝（Ud－EM）∕R三式聯(lián)立求解，得Ud＝[2.34πU2Rcos(πβ)＋3XBEM]∕(πR＋3XB)＝－290.3（V）Id＝109.7（A）由下式可計算換流重疊角：2XI6U2＝0.1279cos－cos()＝Bd∕cos(120)＝0.6279γ＝128.90－120＝8.90送回電網的有功功率為P=|EI|I2R×2×109.7×1=31.85(W)Mdd=40028．單相全控橋，反電動勢阻感負載，R=1Ω，L=∞，U2=100V，L=0.5mH，當M，=60時求Ud、Id和的值。E=-99V解：由題意可列出以下3個等式：Ud＝0.9U2cos(π-β)－UdUd＝2XBId∕πId＝（Ud－EM）∕R三式聯(lián)立求解，得Ud＝[πR0.9U2cos(π-β)＋2XBEM]∕（πR＋2XB）＝－49.91（V）Id＝49.09（A）又∵cos－cos()＝2IdXB∕U2=0.2181即得出cos(120)=-0.7181換流重疊角135.9°120°=15.9°29．什么是逆變失??？怎樣防備逆變失??？答：逆變運轉時，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會經過晶閘管電路形成短路，也許使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變?yōu)轫樝虼?，因為逆變電路內阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變推翻。防備逆變失敗的方法有：采納精確靠譜的觸發(fā)電路，使用性能優(yōu)異的晶閘管，保證交流電源的質量，留出充分的換向裕量角β等。30．單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當負載分別為電阻負載或電感負載時，要求的晶閘管移相范圍分別是多少？答：單相橋式全控整流電路，當負載為電阻負載時，要求的晶閘管移相范圍是0~180，當負載為電感負載時，要求的晶閘管移相范圍是0~90。三相橋式全控整流電路，當負載為電阻負載時，要求的晶閘管移相范圍是0~120，當負載為電感負載時，要求的晶閘管移相范圍是0~90。31．三相全控橋，電動機負載，要求可逆，整流變壓器的接法是D，y-5，采納NPN鋸齒波觸發(fā)器，并附有滯后30的R-C濾波器，決定晶閘管的同步電壓和同步變壓器的聯(lián)絡形式。解：整流變壓器接法以下列圖所示A

aB

bC

c以a相為例，ua的

120

對應于α=90

，此時

Ud=0，處于整流和逆變的臨界點。該點與鋸齒波的中點重合，即對應于同步信號的，所以同步信號滯后ua180°，又因為R-C濾波已使同步信號滯后30°，所以同步信號只要再滯后150°就可以了。知足上述關系的同步電壓相量圖及同步變壓器聯(lián)絡形式以下兩幅圖所示。AsaAcBsbsa-scCscb-sbscsb-saC-saB-sba-sc各晶閘管的同步電壓采用以下表：晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6同步電-usbusa-uscsb-usauscu壓第3章直流斬波電路1．簡述圖3-1a所示的降壓斬波電路工作原理。V導通一段時間答：降壓斬波器的原理是：在一個控制周期中，讓ton，由電源E向L、R、M供電，在此時期，uo＝E。爾后使V關斷一段時間toff，此時電感L經過二極管VD向R和M供電，uo＝0。一個周期內的平均電壓Uo＝tonE。輸出電壓小于電源電壓，tontoff起到降壓的作用。2．在圖3-1a所示的降壓斬波電路中，已知E=200V，R=10Ω，值極大，EM=30V，T=50μs,ton=20μs,計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：因為L值極大，故負載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為Uo=tonE=20200=80(V)T50輸出電流平均值為Io=Uo-EM=8030=5(A)R103．在圖3-1a所示的降壓斬波電路中，E=100V，L=1mH，R=0.5Ω，EM=10V，采納脈寬調制控制方式，T=20μs，當ton=5μs時，計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io，計算輸出電流的最大和最小值瞬時價并判斷負載電流可否連續(xù)。當ton=3μs時，重新進行上述計算。解：由題目已知條件可得：m=EM=10=0.1100=L=0.001=0.002R0.5當ton=5μs時，有=T=0.01ton=0.0025因為e1=e0.00251=0.249>m0.01e1e1所以輸出電流連續(xù)。此時輸出平均電壓為Uo=tonE=1005=25(V)T20輸出平均電流為Io=Uo-EM=2510=30(A)R0.5輸出電流的最大和最小值瞬時價分別為Imax=1emE=1e0.00250.1100=30.19(A)1eR1e0.010.5e1Ee0.00251100Imin=e1mR=e0.0110.10.5=29.81(A)當ton=3μs時，采納相同的方法能夠得出：αρ=0.0015因為e1=e0.0151=0.149>m0.01e1e1所以輸出電流依舊連續(xù)。此時輸出電壓、電流的平均值以及輸出電流最大、最小瞬時價分別為：Uo=tonE=1003=15(V)T20Io=Uo-EM=1510=10(A)R0.5Imax=1e0.0015100=10.13(A)0.010.11e0.5Imin=e0.001510.1100=9.873(A)e0.0110.5當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期量相等，即：化簡得：式中的T/toff路。EI1ton．簡述圖3-2a所示升壓斬波電路的基本工作原理。答：假設電路中電感L值很大，電容C值也很大。當V處于通態(tài)時，電源E向電感L充電，充電電流基本恒定為I1，同時電容C上的電壓向負載R供電，因C值很大，基本保持輸出電壓為恒值Uo。設V處于通態(tài)的時間為ton，此階段電感L上存儲的能量為EI1ton。當V處于斷態(tài)時E和L共同向電容C充電并向負載R供給能量。設V處于斷態(tài)的時間為toff，則在此時期電感L開釋的能量為UoEI1toff。T中電感L存儲的能量與開釋的能UoEI1toffUotontoffETEtofftoff1，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電5．在圖3-2a所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和C值極大，R=20Ω，采納脈寬調制控制方式，當T=40μs，ton=25μs時，oo。計算輸出電壓平均值U，輸出電流平均值I解：輸出電壓平均值為：Uo=TE=402550=133.3(V)toff40輸出電流平均值為：Io=Uo=133.3=6.667(A)R206．試分別簡述起落壓斬波電路和Cuk斬波電路的基根源理，并比較其異同點。答：起落壓斬波電路的基根源理：當可控開關V處于通態(tài)時，電源E經V向電感L供電使其儲藏能量，此時電流為i1，方向如圖3-4中所示。同時，電容后，使V關斷，電感

C保持輸出電壓基本恒定并向負載L中儲藏的能量向負載開釋，電流為

R供電。此i2，方向如圖3-4所示。可見，負載電壓極性為上負下正，與電源電壓極性相反。穩(wěn)態(tài)時，一個周期T內電感L兩端電壓uL對時間的積分為零，即TuLdt00當V處于通態(tài)時期，uL=E；而當V處于斷態(tài)時期，uL=-uo。于是：EtonUotoff所以輸出電壓為：UotonEtonEEtoffTton1改變導通比，輸出電壓既能夠比電源電壓高，也能夠比電源電壓低。當0<<1/2時為降壓，當1/2<<1時為升壓，所以將該電路稱作起落壓斬波電路。Cuk斬波電路的基根源理：當V處于通態(tài)時，E—L1—V回路和R—L2—C—V回路分別流過電流。當V處于斷態(tài)時，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD回路分別流過電流。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，相當于開關S在A、兩點之間交替切換。假設電容C很大使電容電壓uC的脈動足夠小時。當開關S合到B點時，B點電壓uB=0，A點電壓uA=-uC；相反，當S合到A點時，uB=uC，uA=0。所以，B點電壓uB的平均值為UBtoffUC（UC為電T容電壓uC的平均值），又因電感L1的電壓平均值為零，所以EUBtoffUC。另一方面，A點的電壓平均值為UAtonUC，且L2TT的電壓平均值為零，按圖3-5b中輸出電壓Uo的極性，有UotonUC。于是可得出輸出電壓Uo與電源電壓E的關系：TUotonEtonEEtoffTton1兩個電路實現的功能是一致的，均可方便的實現起落壓斬波。與起落壓斬波電路對照，Cuk斬波電路有一個顯然的長處，其輸入電源電流和輸出負載電流都是連續(xù)的，且脈動很小，有益于對輸入、輸出進行濾波。7．試繪制Speic斬波電路和Zeta斬波電路的原理圖，并推導其輸入輸出關系。解：Sepic電路的原理圖以下：iL1C1VD1uL1uC1i2EVL2uoRuL2C2Sepic斬a)波電路在V導通ton時期，uL1=EuL2=uC1在V關斷toff時期uL1＝EuouC1uL2=uo當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，電感L1、L2的電壓平均值均為零，則下邊的式子成立Eton+(EuouC1)toff=0uC1tonuotoff=0由以上兩式即可得出tUo=onEtoffZeta電路的原理圖以下：VL2C1i1uC1uL2EuL1L1VDuoRC2在V導通ton時期，uL1=EuL2=EuC1uo在V關斷toff時期uL1＝uC1uL2=uo當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，電感L1、L2的電壓平均值均為零，則下邊的式子成立Eton+uC1toff=0(EuouC1)tonuotoff=0由以上兩式即可得出tUo=onEtoff8．解析圖3-7a所示的電流可逆斬波電路，并結合圖3-7b的波形，繪制出各個階段電流流通的路徑并注明電流方向。解：電流可逆斬波電路中，V1和VD1組成降壓斬波電路，由電源向直流電動機供電，電動機為電動運轉，工作于第1象限；V2和VD2組成升壓斬波電路，把直流電動機的動能轉變?yōu)殡娔芊错懙诫娫矗闺妱訖C作重生制動運轉，工作于第2象限。圖3-7b中，各階段器件導通狀況及電流路徑等以下：V1導通，電源向負載供電：V1VD2LRiEoV2VD1uMEMoV1關斷，VD1續(xù)流：V1VD2LRiEoV2VD1uMEMoV2導通，L上蓄能：V1VD2LRiEV2oVD1uMEMoV2關斷，VD2導通，向電源回饋能量V1VD2LRioEV2VD1uoMEM9．對于圖3-8所示的橋式可逆斬波電路，若需使電動機工作于反轉電動狀態(tài)，試解析此時電路的工作狀況，并繪制相應的電流流通路徑圖，同時注明電流流向。解：需使電動機工作于反轉電動狀態(tài)時，由V3和VD3組成的降壓斬波電路工作，此時需要V2保持導通，與V3和VD3組成的降壓斬波電路相當合。當V3導通時，電源向M供電，使其反轉電動，電流路徑以下圖：V1uoV3VDVD42LRioEMV2+E-VD1VD3MV4當V3關斷時，負載經過VD3續(xù)流，電流路徑以下列圖：V1uoV3VDVD4E2LRioV2M+E-VD3VD1MV410．多相多重斬波電路有何長處？答：多相多重斬波電路因在電源與負載間接入了多個結構相同的基本斬波電路，使得輸入電源電流和輸出負載電流的脈動次數增添、脈動幅度減小，對輸入和輸出電流濾波更簡單，濾波電感減小。其他，多相多重斬波電路還擁有備用功能，各斬波單元之間互為備用，整體靠譜性提升。第4章交流電力控制電路和交交變頻電路一調光臺燈由單相交流調壓電路供電，設該臺燈可看作電阻負載，在α=0時輸出功率為最大值，試求功率為最大輸出功率的80%，50%時的開通角α。解：α=0時的輸出電壓最大，為Uomax1(2U1sint)2dtU10此時負載電流最大，為UomaxU1IomaxRR所以最大輸出功率為PmaxU12UomaxIomaxR輸出功率為最大輸出功率的80%時，有：(0.8U1)2P0.8Pomax此時，

RUo0.8U1又由sin2UoU1解得

2α=60.54°同理，輸出功率為最大輸出功率的50%時，有：Uo0.5U1又由sin2UoU12=90°2．一單相交流調壓器，電源為工頻220V，阻感串通作為負載，此中R=0.5Ω，L=2mH。試求：①開通角α的變化范圍；②負載電流的最大有效值；③最大輸出功率及此時電源側的功率因數；④當α=時，晶閘管電流有效值，晶閘管導通角和電源側功率因數。2解：①負載阻抗角為：φ=arctan（L）=arctan（2502103）=0.89864=51.49°R0.5開通角α的變化范圍為：φα<π即0.89864α<π③當α=φ時，輸出電壓最大，負載電流也為最大，此時輸出功率最大，為2Pomax=Io2maxR220R=37.532(KW)R2(L)2功率因數為Pomax375320.6227U1Io220273.98實質上，此時的功率因數也就是負載阻抗角的余弦，即cos0.6227④α=時，先計算晶閘管的導通角，由式（4-7）得2-sin(+θ-0.89864)=sin(0.89864)etan22解上式可得晶閘管導通角為：θ=2.375=136.1°也可由圖4-3預計出的值。此時，晶閘管電流有效值為IVTU1sincos(2)2Zcos=220×2.375sin2.375cos(0.898642.375)=123.2(A)20.803cos0.89864電源側功率因數為Io2RU1Io此中：Io2IVT=174.2(A)于是可得出Io2R174.220.5U1Io0.3959220174.23．交流調壓電路和交流調功電路有什么差別？二者各運用于什么樣的負載？為何？答：交流調壓電路和交流調功電路的電路形式完整相同，二者的差別在于控制方式不同樣。交流調壓電路是在交流電源的每個周期對輸出電壓波形進行控制。而交流調功電路是將負載與交流電源接通幾個周波，再斷開幾個周波，經過改變接通周波數與斷開周波數的比值來調治負載所耗資的平均功率。交流調壓電路廣泛用于燈光控制（如調光臺燈和舞臺燈光控制）及異步電動機的軟起動，也用于異步電動機調速。在供用電系統(tǒng)中，還常用于對無功功率的連續(xù)調治。其他，在高電壓小電流或低電壓大電流直流電源中，也常采納交流調壓電路調治變壓器一次電壓。如采納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通；相同，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。采納交流調壓電路在變壓器一次側調壓，其電壓電流值都不太大也不太小，在變壓器二次側只要用二極管整流就可以了。這樣的電路體積小、成本低、易于設計制造。交流調功電路常用于電爐溫度這樣時間常數很大的控制對象。因為控制對象的時間常數大，沒有必需對交流電源的每個周期進行頻繁控制。4．什么是TCR，什么是TSC？它們的基根源理是什么？各有何特色？答：TCR是晶閘管控制電抗器。TSC是晶閘管投切電容器。二者的基根源理以下：TCR是利用電抗器來吸取電網中的無功功率（或供給感性的無功功率），經過對晶閘管開通角角的控制，能夠連續(xù)調治流過電抗器的電流，進而調治TCR從電網中吸取的無功功率的大小。TSC則是利用晶閘管來控制用于補償無功功率的電容器的投入和切除來向電網供給無功功率（供給容性的無功功率）。二者的特色是：TCR只好供給感性的無功功率，但無功功率的大小是連續(xù)的。實質應用中經常配以固定電容器（FC），就可以在沉著性到感性的范圍內連續(xù)調治無功功率。TSC供給容性的無功功率，吻合大多數無功功率補償的需要。其供給的無功功率不能夠連續(xù)調治，但在合用中只要分組合理，就可以達到比較理想的動向補償收效。5．單訂交交變頻電路和直流電動機傳動用的反并聯(lián)可控整流電路有什么不同樣？答：單訂交交變頻電路和直流電動機傳動用的反并聯(lián)可控整流電路的電路組成是相同的，均由兩組反并聯(lián)的可控整流電路組成。但二者的功能和工作方式不同樣。單訂交交變頻電路是將交流電變?yōu)椴煌瑯宇l率的交流電，平時用于交流電動機傳動，兩組可控整流電路在輸出交流電壓一個周期里，交替工作參半個周期，進而輸出交流電。而直流電動機傳動用的反并聯(lián)可控整流電路是將交流電變?yōu)橹绷麟?，兩組可控整流電路中哪一組工作并無像交交變頻電路那樣的固定交替關系，而是由電動機工作狀態(tài)的需要決定。6．交交變頻電路的最高輸出頻率是多少？限制輸出頻率提升的要素是什么？答：一般來講，組成交交變頻電路的兩組變流電路的脈波數越多，最高輸出頻率就越高。當交交變頻電路中采納常用的6脈波三相橋式整流電路時，最高輸出頻率不該高于電網頻率的1/3~1/2錯誤!未指定書簽。。當電網頻率為50Hz時，交交變頻電路輸出的上限頻率為20Hz左右。當輸出頻率增高時，輸出電壓一周期所包含的電網電壓段數減少，波形畸變嚴重，電壓波形畸變和由此引起的電流波形畸變以及電動機的轉矩脈動是限制輸出頻率提升的主要要素。7．交交變頻電路的主要特色和不足是什么？其主要用途是什么？答：交交變頻電路的主要特色是：只用一次變流，效率較高；可方便實現四象限工作；低頻輸出時的特點湊近正弦波。交交變頻電路的主要不足是：接線復雜，如采納三相橋式電路的三訂交交變頻器最少要用36只晶閘管；受電網頻率和變流電路脈波數的限制，輸出頻率較低；輸出功率因數較低；輸入電流諧波含量大，頻譜復雜。主要用途：500千瓦或1000千瓦以下的大功率、低轉速的交流調速電路，如軋機主傳動裝置、鼓風機、球磨機等場合。三訂交交變頻電路有那兩種接線方式？它們有什么差別？答：三訂交交變頻電路有公共交流母線進線方式和輸出星形聯(lián)絡方式兩種接線方式。兩種方式的主要差別在于：公共交流母線進線方式中，因為電源進線端公用，所以三組單訂交交變頻電路輸出端一定隔斷。為此，交流電動機三個繞組一定翻開，共引出六根線。而在輸出星形聯(lián)絡方式中，因為電動機中性點不睦變頻器中性點接在一起，電動機只引三根線即可，但是因其三組單訂交交變頻器的輸出聯(lián)在一起，其電源進線一定隔斷，所以三組單訂交交變頻器要分別用三個變壓器供電。在三訂交交變頻電路中，采納梯形波輸出控制的好處是什么？為何？答：在三訂交交變頻電路中采納梯形波控制的好處是能夠改進輸入功率因數。因為梯形波的主要諧波成分是三次諧波，在線電壓中，三次諧波互相抵消，結果線電壓仍為正弦波。在這種控制方式中，因為橋式電路能夠較長時間工作在高輸出電壓地域（對應梯形波的平頂區(qū)），角較小，所以輸入功率因數可提升15%左右。10．試述矩陣式變頻電路的基根源理和優(yōu)缺點。為何說這種電路有較好的發(fā)展遠景？答：矩陣式變頻電路的基根源理是：對輸入的單相或三相交流電壓進行斬波控制，使輸出成為正弦交流輸出。矩陣式變頻電路的主要長處是：輸出電壓為正弦波；輸出頻率不受電網頻率的限制；輸入電流也可控制為正弦波且和電壓同相；功率因數為1，也可控制為需要的功率因數；能量可雙向流動，合用于交流電動機的四象限運轉；不經過中間直流環(huán)節(jié)而直接實現變頻，效率較高。矩陣式交交變頻電路的主要缺點是：所用的開關器件為18個，電路結構較復雜，成本較高，控制方法還不算成熟；輸出輸入最大電壓比只有0.866，用于交流電機調速時輸出電壓偏低。因為矩陣式變頻電路有十分優(yōu)異的電氣性能，使輸出電壓和輸入電流均為正弦波，輸入功率因數為1，且能量雙向流動，可實現四象限運轉；其次，和當前廣泛應用的交直交變頻電路對照，固然多用了6個開關器件，卻省去直流側大電容，使體積減少，且簡單實現集成化和功率模塊化。隨著當前器件制造技術的飛速進步和計算機技術的日異月新，矩陣式變頻電路將有很好的發(fā)展遠景。第5章逆變電路1．無源逆變電路和有源逆變電路有何不同樣？答：兩種電路的不同樣主若是：有源逆變電路的交流側接電網，即交流側接有電源。而無源逆變電路的交流側直接和負載聯(lián)接。2．換流方式各有那幾種？各有什么特色？答：換流方式有4種：器件換流：利用全控器件的自關斷能力進行換流。全控型器件采納此換流方式。電網換流：由電網供給換流電壓，只要把負的電網電壓加在欲換流的器件上即可。負載換流：由負載供給換流電壓，當負載為電容性負載即負載電流超前于負載電壓時，可實現負載換流。逼迫換流：設置附帶換流電路，給欲關斷的晶閘管逼迫施加反向電壓換流稱為逼迫換流。平時是利用附帶電容上的能量實現，也稱電容換流。晶閘管電路不能夠采納器件換流，依據電路形式的不同樣采納電網換流、負載換流和逼迫換流3種方式。3．什么是電壓型逆變電路？什么是電流型逆變電路？二者各有什么特色。答：依據逆變電路直流測電源性質分類，直流側是電壓源的稱為逆變電路稱為電壓型逆變電路，直流側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色是：①直流側為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當于電壓源。直流側電壓基本無脈動，直流回路體現低阻抗。②因為直流電壓源的鉗位作用，交流側輸出電壓波形為矩形波，并且與負載阻抗角沒關。而交流側輸出電流波形和相位因負載阻抗狀況的不同樣而不同樣。③當交流側為阻感負載時需要供給無功功率，直流側電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側向直流側反響的無功能量供給通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反響二極管。電流型逆變電路的主要特色是：①直流側串通有大電感，相當于電流源。直流側電流基本無脈動，直流回路體現高阻抗。②電路中開關器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，所以交流側輸出電流為矩形波，并且與負載阻抗角沒關。而交流側輸出電壓波形和相位則因負載阻抗狀況的不同樣而不同樣。③當交流側為阻感負載時需要供給無功功率，直流側電感起緩沖無功能量的作用。因為反響無功能量時直流電流其實不反向，所以不用像電壓型逆變電路那樣要給開關器件反并聯(lián)二極管。4．電壓型逆變電路中反響二極管的作用是什么？為何電流型逆變電路中沒有反響二極管？答：在電壓型逆變電路中，當交流側為阻感負載時需要供給無功功率，直流側電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側向直流側反響的無功能量供給通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反響二極管。當輸出交流電壓和電流的極性相同時，電流經電路中的可控開關器件流通，而當輸出電壓電流極性相反時，由反響二極管供給電流通道。在電流型逆變電路中，直流電流極性是必然的，無功能量由直流側電感來緩沖。當需要從交流側向直流側反響無功能量時，電流其實不反向，依舊經電路中的可控開關器件流通，所以不需要并聯(lián)反響二極管。三相橋式電壓型逆變電路，180°導電方式，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2Ud0.637Ud=63.7(V)UUN1m輸出相電壓基波有效值為：UUN1m0.45Ud=45(V)UUN12輸出線電壓的基波幅值為23Ud1.1Ud=110(V)UUV1m輸出線電壓基波的有效值為UUV1m6Ud0.78Ud=78(V)UUV12輸出線電壓中五次諧波uUV5的表達式為：uUV523Udsin5t5其有效值為：UUV523Ud=15.59(V)526．并聯(lián)諧振式逆變電路利用負載電壓進行換相，為保證換相應知足什么條件？答：假設在t時辰觸發(fā)VT2、VT3使其導通，負載電壓uo就經過VT2、VT3施加在VT1、VT4上，使其承受反向電壓關斷，電流從VT1、VT4向VT2、VT3轉移，觸發(fā)VT2、VT3時辰t一定在uo過零前并留有足夠的裕量，才能使換流順利完成。7．串通二極管式電流型逆變電路中，二極管的作用是什么？試解析換流過程。答：二極管的主要作用，一是為換流電容器充電供給通道，并使換流電容的電壓能夠得以保持，為晶閘管換流做好準備；二是使換流電容的電壓能夠施加到換流過程中方才關斷的晶閘管上，使晶閘管在關斷此后能夠承受一準時間的反向電壓，保證晶閘管靠譜關斷，進而保證晶閘管換流成功。以VT1和VT3之間的換流為例，串通二極管式電流型逆變電路的換流過程可簡述以下：給VT3施加觸發(fā)脈沖，因為換流電容C13電壓的作用，使VT3導通，而VT1被施以反向電壓而關斷。直流電流Id從VT1換到VT3上，C13經過VD1、U相負載、W相負載、VD2、VT2、直流電源和VT3放電，如圖5-16b所示。因放電電流恒為Id，故稱恒流放電階段。在C13電壓uC13降落到零從前，VT1素來承受反壓，只要反壓時間大于晶閘管關斷時間tq，就能保證靠譜關斷。uC13降到零此后在U相負載電感的作用下，開始對C13如忽略負載中電阻的壓降，則在uC13=0時辰后，二極管

反向充電。VD3碰到正向偏置而導通，開始流過電流，兩個二極管同時導通，進入二極管換流階段，如圖5-16c所示。隨著C13充電電壓不停增高，充電電流漸漸減小，到某一時辰充電電流減到零，VD1承受反壓而關斷，二極管換流階段結束。此后，進入VT2、VT3牢固導通階段，電流路徑如圖5-16d所示。8．逆變電路多重化的目的是什么？怎樣實現？串通多重和并聯(lián)多重逆變電路各用于什么場合？答：逆變電路多重化的目的之一是使整體上裝置的功率等級提升，二是能夠改進輸出電壓的波形。因為無論是電壓型逆變電路輸出的矩形電壓波，仍是電流型逆變電路輸出的矩形電流波，都含有很多諧波，對負載有不利影響，采納多重逆變電路，能夠把幾個矩形波組合起來獲取湊近正弦波的波形。逆變電路多重化就是把若干個逆變電路的輸出按必然的相位差組合起來，使它們所含的某些主要諧波重量互相抵消，就可以獲取較為湊近正弦波的波形。組合方式有串通多重和并聯(lián)多重兩種方式。串通多重是把幾個逆變電路的輸出串通起來，并聯(lián)多重是把幾個逆變電路的輸出并聯(lián)起來。串通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得多重化。第6章PWM控制技術1．試說明PWM控制的基根源理。答：PWM控制就是對脈沖的寬度進行調制的技術。即經過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效地獲取所需要波形（含形狀和幅值）。在采樣控制理論中有一條重要的結論：沖量相等而形狀不同樣的窄脈沖加在擁有慣性的環(huán)節(jié)上時，其收效基真相同，沖量即窄脈沖的面積。收效基真相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應波形基真相同。上述原理稱為面積等效原理以正弦PWM控制為例。把正弦半波分成N等份，即可把其看作是N個相互相連的脈沖列所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于π/N，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。若是把上述脈沖列利用相同數目的等幅而不等寬的矩形脈沖取代，使矩形脈沖的中點和相應正弦波部分的中點重合，且使矩形脈沖和相應的正弦波部分面積（沖量）相等，就獲取PWM波形。各PWM脈沖的幅值相等而寬度是按正弦規(guī)律變化的。依據面積等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。對于正弦波的負半周，也能夠用相同的方法獲取PWM波形。可見，所獲取的PWM波形和希望獲取的正弦波等效。2．設圖6-3中半周期的脈沖數是5，脈沖幅值是相應正弦波幅值的兩倍，試按面積等效原理計算脈沖寬度。解：將各脈沖的寬度用i（i=1,2,3,4,5）表示，依據面積等效原理可得5Umsintdtcost1=0=2Um22

5=0.09549(rad)=0.3040(ms)0Umsintdt2=5=cost2Um23

25=0.2500(rad)=0.7958(ms)525Umsintdt3=5=cost2Um2

35=0.3090(rad)=0.9836(ms)25435Umsintdt4=5=2=0.2500(rad)=0.7958(ms)2Um4Umsintdt5=5=1=0.0955(rad)=0.3040(ms)2Um單極性和雙極性PWM調制有什么差別？三相橋式PWM型逆變電路中，輸出相電壓（輸出端相對于直流電源中點的電壓）和線電壓SPWM波形各有幾種電平？答：三角波載波在信號波正半周期或負半周期里只有單一的極性，所得的PWM波形在半個周期中也只在單極性范圍內變化，稱為單極性PWM控制方式。三角波載波一直是有正有負為雙極性的，所得的PWM波形在半個周期中有正、有負，則稱之為雙極性PWM控制方式。三相橋式PWM型逆變電路中，輸出相電壓有兩種電平：0.5Ud和-0.5Ud。輸出線電壓有三種電平Ud、0、-Ud。4．特定諧波消去法的基根源理是什么？設半個信號波周期內有10個開關時辰（不含0和時辰）能夠控制，能夠消去的諧波有幾種？答：第一盡量使波形擁有對稱性，為消去偶次諧波，應使波形正負兩個半周期對稱，為消去諧波中的余弦項，使波形在正半周期前后1/4周期以/2為軸線對稱?？紤]到上述對稱性，半周期內有5個開關時辰能夠控制。利用此中的1個自由度控制基波的大小，節(jié)余的4個自由度可用于除掉4種頻率的諧波。5．什么是異步伐制？什么是同步伐制？二者各有何特色？分段同步伐制有什么長處？答：載波信號和調制信號不保持同步的調制方式稱為異步伐制。在異步伐制方式中，平時保持載波頻率fc固定不變，因此當信號波頻率fr變化時，載波比N是變化的。異步伐制的主要特色是：在信號波的半個周期內，PWM波的脈沖個數不固定，相位也不固定，正負半周期的脈沖不對稱，半周期內前后1/4周期的脈沖也不對稱。這樣，當信號波頻率較低時，載波比N較大，一周期內的脈沖數很多，正負半周期脈沖不對稱和半周期內前后1/4周期脈沖不對稱產生的不利影響都較小，PWM波形湊近正弦波。而當信號波頻率增高時，載波比N減小，一周期內的脈沖數減少，PWM脈沖不對稱的影響就變大，有時信號波的細小變化還會產生PWM脈沖的跳動。這就使得輸出PWM波和正弦波的差別變大。對于三相PWM型逆變電路來說，三相輸出的對稱性也變差。載波比N等于常數，并在變頻時使載波和信號波保持同步的方式稱為同步伐制。同步伐制的主要特色是：在同步伐制方式中，信號波頻率變化時載波比N不變，信號波一個周期內輸出的脈沖數是固定的，脈沖相位也是固定的。當逆變電路輸出頻率很低時，同步伐制時的載波頻率fc也很低。fc過低時由調制帶來的諧波不易濾除。當負載為電動機時也會帶來較大的轉矩脈動和噪聲。當逆變電路輸出頻率很高時，同步伐制時的載波頻率fc會過高，使開關器件難以承受。其他，同步伐制方式比異步伐制方式復雜一些。分段同步伐制是把逆變電路的輸出頻率劃分為若干段，每個頻段的載波比必然，不同樣頻段采納不同樣的載波比。其長處主若是，在高頻段采納較低的載波比，使載波頻率不致過高，可限制在功率器件同意的范圍內。而在低頻段采納較高的載波比，以使載波頻率不致過低而對負載產生不利影響。6．什么是SPWM波形的規(guī)則化采樣法？和自然采樣法比規(guī)則采樣法有什么長處？答：規(guī)則采樣法是一種在采納微機實現時合用的PWM波形生成方法。規(guī)則采樣法是在自然采樣法的基礎上得出的。規(guī)則采樣法的基本思路是：取三角波載波兩個正峰值之間為一個采樣周期。使每個PWM脈沖的中點和三角波一周期的中點（即負峰點）重合，在三角波的負峰時辰對正弦信號波采樣而獲取正弦波的值，用幅值與該正弦波值相等的一條水平直線近似取代正弦信號波，用該直線與三角波載波的交點取代正弦波與載波的交點，即可得出控制功率開關器件通斷的時辰。比起自然采樣法，規(guī)則采樣法的計算特別簡單，計算量大大減少，而收效湊近自然采樣法，獲取的SPWM波形依舊很湊近正弦波，克服了自然采樣法難以在實時控制中在線計算，在工程中實質應用不多的缺點。7．單相和三相SPWM波形中，所含主要諧波頻率為多少？答：單相SPWM波形中所含的諧波頻率為：nckr式中，n=1,3,5,時，k=0,2,4,；n=2,4,6,時，k=1,3,5,在上述諧波中，幅值最高影響最大的是角頻率為c的諧波重量。三相SPWM波形中所含的諧波頻率為：nckr式中，n=1,3,5,時，k=3(2m-1)±1，m=1,2,；6m1m0,1,n=2,4,6,時，k1m1,2,6m在上述諧波中，幅值較高的是c±2r和2c±r。8．怎樣提升PWM逆變電路的直流電壓利用率？答：采納梯形波控制方式，即用梯形波作為調制信號，能夠有效地提升直流電壓的利用率。對于三相PWM逆變電路，還能夠夠采納線電壓控制方式，即在相電壓調制信號中疊加3的倍數次諧波及直流重量等，相同能夠有效地提升直流電壓利用率。9．什么是電流追蹤型PWM變流電路？采納滯環(huán)比較方式的電流追蹤型變流器有何特色？答：電流追蹤型PWM變流電路就是對變流電路采納電流追蹤控制。也就是，不用信號波對載波進行調制，而是把希望輸出的電流作為指令信號，把實質電流作為反響信號，經過二者的瞬時價比較來決定逆變電路各功率器件的通斷，使實質的輸出追蹤電流的變化。采納滯環(huán)比較方式的電流追蹤型變流器的特色：①硬件電路簡單；②屬于實時控制方式，電流響應快；③不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波重量；④與計算法和調制法對照，相同開關頻率時輸出電流中高次諧波含量很多；⑤采納閉環(huán)控制。10．什么是PWM整流電路？它和相控整流電路的工作原理和性能有何不同樣？答：PWM整流電路就是采納PWM控制的整流電路，經過對PWM整流電路的適合控制，能夠使其輸入電流十分湊近正弦波且和輸入電壓同相位，功率因數湊近1。相控整流電路是對晶閘管的開通初步角進行控制，屬于相控方式。其交流輸入電流中含有較大的諧波重量，且交流輸入電流相位滯后于電壓，總的功率因數低。PWM整流電路采納SPWM控制技術，為斬控方式。其基本工作方式為整流，此時輸入電流能夠和電壓同相位，功率因數近似為1。PWM整流電路能夠實現能量正反兩個方向的流動，即既能夠運轉在整流狀態(tài)，從交流側向直流側輸送能量；也能夠運轉在逆變狀態(tài)，從直流側向交流側輸送能量。并且，這兩種方式都能夠在單位功率因數下運轉。其他，還能夠夠使交流電流超前電壓90°，交流電源送出無功功率，成為靜止無功功率發(fā)生器?；蚴闺娏鞅入妷撼盎驕笕我唤嵌?。11．在PWM整流電路中，什么是間接電流控制？什么是直接電流控制？答：在PWM整流電路中，間接電流控制是依據電源電壓、電源阻抗電壓及PWM整流器輸入端電壓的相量關系來進行控制，使輸入電流獲取預期的幅值和相位，因為不需要引入交流電流反響，所以稱為間接電流控制。直接電流控制中，第一求得交流輸入電流指令值，再引入交流電流反響，經過比較進行追蹤控制，使輸入電流追蹤指令值變化。因為引入了交流電流反響而稱為直接電流控制第7章軟開關技術1．高頻化的意義是什么？為何提升開關頻率能夠減小濾波器的體積和重量？為何提升關頻率能夠減小變壓器的體積和重量？答：高頻化能夠減小濾波器的參數，并使變壓器小型化，進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。提升開關頻率，周期變短，可使濾除開關頻率中諧波的電感和電容的參數變小，進而減少了濾波器的體積和重量；對于變壓器來說，當輸入電壓為正弦波時，U=4.44.f.N.B.S，當頻率f提升時，可減小N、S參數值，進而減小了變壓器的體積和重量。2．軟開關電路能夠分為哪幾類？其典型拓撲分別是什么樣子的？各有什么特色？答：依據電路中主要的