【正文】 Uba）完即將切換到5號(hào)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，由于5號(hào)晶閘管觸發(fā)丟失，沒(méi)法給3號(hào)管提供反壓使之關(guān)斷，且由于是電感負(fù)載，所以3號(hào)管將會(huì)繼續(xù)導(dǎo)通。解：電阻負(fù)載時(shí)波形如下圖：大電感負(fù)載時(shí)的波形為： *** 三相橋式全控整流電路中，如果c相上橋臂晶閘管（第5號(hào)管）的觸發(fā)脈沖消失，試?yán)L出在電阻性負(fù)載和大電感性負(fù)載下整流的輸出電壓Ud（α＝600）。解：a、b兩相的自然換相點(diǎn)不是同一點(diǎn)，它們?cè)谙辔簧喜疃嗌?80度，見(jiàn)下圖。時(shí)，試求： （1）作出ud、id和i2的波形； （2）求整流輸出電壓平均值Ud、電流Id，以及變壓器二次側(cè)電流有效值I2。時(shí)，（2）晶閘管的電流有效值和承受電壓峰值分別為 考慮3倍余量，選器件耐壓為1683＝500V；電流為()3＝100A（3） 3．試作出圖27所示的單相橋式半控整流電路帶大電感負(fù)載，在α＝30176。試求： （1）變壓器二次側(cè)電流有效值I2； （2）考慮安全裕量，選擇晶閘管電壓、電流定額； （3）作出α＝60176。則晶閘管和二極管的電流有效值分別為從圖（g）可以看出，晶閘管承受的反壓為電源電壓峰值，即，考慮3倍安全余量可選耐壓1000V的晶閘管。解：本題困難，可不作為習(xí)題要求。因?yàn)镸OSFET是單極性器件，所以通態(tài)損耗較大，其通態(tài)電阻為。答：緩沖電路的主要作用是抑止器件在開(kāi)關(guān)過(guò)程中出現(xiàn)的過(guò)高的、和過(guò)電壓，減小器件的開(kāi)關(guān)損耗保證器件工作在安全范圍之內(nèi)。答： VDMOSFET和IGBT都是電壓驅(qū)動(dòng)型器件，由于存在門(mén)極電容，其門(mén)極電流的波形類(lèi)似于通過(guò)門(mén)極電阻向門(mén)極電容的充電過(guò)程，其峰值電流為Ip＝UGE/RG。門(mén)極輸入阻抗高，驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)速度不及電力MOSFET，電壓、電流容量不及GTO。GTR要求在導(dǎo)通期間一直提供門(mén)極觸發(fā)電流信號(hào)，而GTO當(dāng)器件導(dǎo)通后可以去掉門(mén)極觸發(fā)電流信號(hào)；GTO的電流增益（尤其是關(guān)斷電流增益很?。┬∮贕TR，無(wú)論是開(kāi)通還是關(guān)斷都要求觸發(fā)電流有足夠的幅值和陡度，其對(duì)觸發(fā)電流信號(hào)（尤其是關(guān)斷門(mén)極負(fù)脈沖電流信號(hào)）的要求比GTR高。GTO能關(guān)斷，而普通晶閘管不能是因?yàn)镚TO在結(jié)構(gòu)和工藝上有以下幾點(diǎn)不同：A 多元集成結(jié)構(gòu)使每個(gè)GTO元的陰極面積很小，門(mén)極和陰極的距離縮短，從而使從門(mén)極抽出較大的電流成為可能。 IL=50mA（擎住電流）。* 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)通的條件是使其陽(yáng)極電流IA大于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流，即維持電流IH。電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使半導(dǎo)體器件的通態(tài)壓降降低，通態(tài)損耗下降；但是會(huì)帶來(lái)反向恢復(fù)問(wèn)題，使關(guān)斷時(shí)間延長(zhǎng)，相應(yīng)也增加了開(kāi)關(guān)損耗。答：當(dāng)PN結(jié)通過(guò)正向大電流時(shí)，大量空穴被注入基區(qū)（通常是N型材料），基區(qū)的空穴濃度（少子）大幅度增加，這些載流子來(lái)不及和基區(qū)的電子中和就到達(dá)負(fù)極。為了維持基區(qū)半導(dǎo)體的電中性，基區(qū)的多子（電子）濃度也要相應(yīng)大幅度增加。1. 晶閘管正常導(dǎo)通的條件是什么，導(dǎo)通后流過(guò)的電流由什么決定？晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷的條件是什么，如何實(shí)現(xiàn)？答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓（UAK0），并在門(mén)極施加觸發(fā)電流（UGK0）。 要使晶閘管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，可利用外加反向電壓或由外電路作用使流過(guò)晶閘管的電流降到維持電流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。 圖131習(xí)題15附圖 圖132習(xí)題19附圖解：晶閘管可靠導(dǎo)通的條件是：必須保證當(dāng)陽(yáng)極電流上升到大于擎住電流之后才能撤掉觸發(fā)脈沖。B GTO導(dǎo)通時(shí)α1＋α2更接近1，晶閘管α1＋α2，而GTO則為α1＋α2≈，飽和程度不深，在門(mén)極控制下易于退出飽和。5. 試比較GTR、GTO、MOSFET、IGBT之間的差異和各自的優(yōu)缺點(diǎn)及主要應(yīng)用領(lǐng)域。電機(jī)調(diào)速，逆變器、變頻器等中等功率、中等頻率的場(chǎng)合，已取代GTR。柵極電阻的大小對(duì)器件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性有很大的影響：RG增加，則開(kāi)通時(shí)間、關(guān)斷時(shí)間、開(kāi)通損耗關(guān)斷損耗增加；和位移電流減?。挥|發(fā)電路振蕩抑止能力強(qiáng)，反之則作用相反。RCD緩沖電路中主要是為了防止器件關(guān)斷過(guò)程中的過(guò)電壓。高壓大電流時(shí)，其通態(tài)電阻（對(duì)應(yīng)損耗）達(dá)到令人難以接受的程度（目前的市場(chǎng)水平最大為1200V/36A）。電路上圖所示。2．單相橋式全控整流電路接電阻性負(fù)載，要求輸出電壓在0～100V連續(xù)可調(diào)，輸出電壓平均值為30 V時(shí)，負(fù)載電流平均值達(dá)到20A。時(shí)，ud、id和變壓器二次側(cè)i2的波形。時(shí)的ud、id、iVTiVD4的波形。解：整流輸出電壓平均值Ud、電流Id，以及變壓器二次側(cè)電流有效值I2分別為： 5. 某一大電感負(fù)載采用單相半控橋式整流接有續(xù)流二極管的電路，負(fù)載電阻R=4Ω，電源電壓U2=220V，α=π/3，求：(1) 輸出直流平均電壓和輸出直流平均電流；(2) 流過(guò)晶閘管（整流二極管）的電流有效值；(3) 流過(guò)續(xù)流二極管的電流有效值。共陽(yáng)極接法的三相半波可控的整流電路在α＝30176。解：電阻負(fù)載時(shí)波形解釋?zhuān)寒?dāng)4號(hào)晶閘管導(dǎo)通（直流輸出為Uba）完即將切換到5號(hào)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，由于5號(hào)晶閘管觸發(fā)丟失，且由于是電阻負(fù)載，在本該5導(dǎo)通的區(qū)間內(nèi)由于Uba為負(fù)值，所以3號(hào)管被加反壓關(guān)斷，整流輸出為0。這時(shí)實(shí)際導(dǎo)通的管子還是4兩個(gè)晶閘管，即整流輸出仍為Uba。試求： （1）作出ud、id和iVT1的波形； （2）計(jì)算整流輸出電壓平均值Ud、電流Id，以及流過(guò)晶閘管電流的平均值IdVT和有效值IVT； （3）求電源側(cè)的功率因數(shù)； （4）估算晶閘管的電壓電流定額。(2) 內(nèi)部條件——變流器直流側(cè)輸出直流平均電壓必須為負(fù)值，即απ/2，Ud0。12. 三相全控橋變流器，已知L足夠大、R=、U2=200V、EM= 300V，電動(dòng)機(jī)負(fù)載處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，制動(dòng)過(guò)程中的負(fù)載電流66A，此變流器能否實(shí)現(xiàn)有源逆變？求此時(shí)的逆變角β。變壓器二次電流中含有6k177。1（k=3…）次的諧波，其中主要的是哪2mk177。解：由第8題的解答可知：Id＝，則17. 。19. 綜述抑制相控整流電路網(wǎng)側(cè)電流諧波的措施。4利用多重化技術(shù)進(jìn)行波形疊加，以消除某些低次諧波。2增加整流相數(shù)，改善交流電流的波形，減少諧波成分。習(xí)題三1. 一升壓換流器由理想元件構(gòu)成，輸入U(xiǎn)d在8~16V之間變化，通過(guò)調(diào)整占空比使輸出U0=24V固定不變，最大輸出功率為5W，開(kāi)關(guān)頻率20kHz，輸出端電容足夠大，求使換流器工作在連續(xù)電流方式的最小電感。（3）同（2），所以電流也是連續(xù)的。開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通比D越大則電感儲(chǔ)能越多，輸出電壓越高，輸出電壓有如下關(guān)系：。8．在圖37所示升降壓斬波電路中，已知E=100V，R=，L和C極大，試求：（1）當(dāng)占空比α＝； （2）當(dāng)占空比α＝，并計(jì)算此時(shí)的輸入功率。10．在單相交流調(diào)壓器中，電源電壓U1=120V，電阻負(fù)載R=10Ω，觸發(fā)角α=900，試計(jì)算：負(fù)載電壓有效值UO、負(fù)載電流有效值IO、負(fù)載功率PO和輸入功率因數(shù)λ 。解：假定晶閘管一直導(dǎo)通時(shí)，所送出的功率為：，送到電阻負(fù)載上的功率為：** 畫(huà)出星型接線的三相交流調(diào)壓電路帶三相對(duì)稱(chēng)的電阻負(fù)載，當(dāng)觸發(fā)角α＝300時(shí)有中線和α＝300、α＝900沒(méi)有中線時(shí)的負(fù)載電阻上的電壓波形。交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制以及異步電機(jī)的軟啟動(dòng)，也可用于異步電機(jī)的小范圍調(diào)速，在一些簡(jiǎn)單的場(chǎng)合可以取代變壓器來(lái)完成交流電壓的降壓變換。另外對(duì)于大功率場(chǎng)合由于雙向晶閘管的容量限制，普遍電路結(jié)構(gòu)都是采用一對(duì)反并聯(lián)晶閘管結(jié)構(gòu)。17．什么是TCR？什么是TSC？它們的基本原理是什么？各有何特點(diǎn)？答：TCR（Thyristor Controlled Reactor）是晶閘管控制電抗器的簡(jiǎn)稱(chēng)；TSC（Thyristor Switched Capacitor）是晶閘管投切電容器的簡(jiǎn)稱(chēng)。TSC則是利用晶閘管來(lái)投入或切除連接到電網(wǎng)的電容器，這樣可以控制電容器向電網(wǎng)發(fā)送容性無(wú)功的大小，減小投切電容器時(shí)的沖擊電流，使電容器可以迅速頻繁投切。主要用途：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)、磨球機(jī)等。 而輸出星型連接方式中，因?yàn)殡姍C(jī)的中性點(diǎn)不和變頻器相連，電動(dòng)機(jī)只引出三根線即可，但其電源進(jìn)線端必須隔離，因此三組單相交交變頻器要分別用三個(gè)變壓器來(lái)供電。答：換流方式有4種：1 器件換流：利用全控器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。3 負(fù)載換流：由負(fù)載提供換流電壓，當(dāng)負(fù)載為電容型負(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。3. 什么是電壓型逆變電路和電流型逆變電路？二者各有什么特點(diǎn)？答：按照直流側(cè)電源的性質(zhì)分類(lèi)，直流側(cè)是電壓源的稱(chēng)為電壓型逆變器，直流側(cè)是電流源的稱(chēng)為電流型逆變電路。3 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)，逆變器需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電容可起到無(wú)功能量緩沖的作用。2 電路中開(kāi)關(guān)器件的作用僅僅是改變直流電流的流經(jīng)途徑，并不能改變電流的大小，因此交流側(cè)輸出電流為矩形波，和負(fù)載阻抗無(wú)關(guān)。對(duì)于晶閘管逆變器則不必串二極管。5. 請(qǐng)說(shuō)明整流電路、逆變電路、變流（變頻）電路三個(gè)概念的區(qū)別。6. 并聯(lián)諧振式逆變器利用負(fù)載電壓進(jìn)行換相，為保證換相應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？答：并聯(lián)諧振逆變器的輸出電流為方波，負(fù)載上的電壓為接近正弦。 * 對(duì)于圖416所示電路，測(cè)得uDS波形如圖右邊，請(qǐng)分析波形出現(xiàn)電壓尖峰的原因，并說(shuō)明消弱電壓尖峰的辦法。導(dǎo)電方式，Ud=100V。1～4號(hào)管壓降波形見(jiàn)下圖：習(xí)題五1. 試說(shuō)明PWM控制的基本原理。效果相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。這些脈沖寬度相同（都是π/N）但幅值不同且頂部是曲線。2 PWM逆變器具有非常好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。5 只用一級(jí)可控的功率環(huán)節(jié)，電路結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。 三角載波始終是有正有負(fù)為雙極性的，所得的PWM波形在半個(gè)調(diào)制波周期內(nèi)有正有負(fù)。4. 脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)的制約條件主要表現(xiàn)在哪些方面？答：對(duì)于PWM控制來(lái)說(shuō)，高的開(kāi)關(guān)頻率可以使性能更好，但是，1 高開(kāi)關(guān)頻率的PWM控制要求電力電子器件有高的開(kāi)關(guān)能力，目前大功率器件的容許開(kāi)關(guān)頻率普遍偏低。 5. 在SPWM調(diào)制中，何謂同步調(diào)制？何謂異步調(diào)制？為什么常采用分段同步調(diào)制的方法？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(chēng)為異步調(diào)制，在異步調(diào)制方式種，通常保持載波頻率fc固定不變，因此當(dāng)調(diào)制波頻率fr變化時(shí)，載波比N是變化的。同步調(diào)制當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率較低時(shí)，一周期內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)現(xiàn)對(duì)較少，輸出的低次諧波分量較多。其主要優(yōu)點(diǎn)是：在高頻段采用較低的載波比，使器件的開(kāi)關(guān)頻率不至于過(guò)高；而在低頻段采用較高的載波比，在器件容許的范圍內(nèi)提高逆變器的輸出波形質(zhì)量。其基本思想是：取三角載波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期。* 單相和三相SPWM波形中，所含主要諧波的頻率是多少？ 答：?jiǎn)蜗郤PWM波形中，主要含的諧波頻率為：，其中上述諧波中，幅值最大的是角頻率為的諧波分量。靜止不動(dòng)的電機(jī)定子三相繞組的軸線在空間互差120186。對(duì)于正常工作的三相電壓型逆變器，在任意時(shí)刻一定有處于不同橋臂的三個(gè)器件同時(shí)導(dǎo)通，而相應(yīng)橋臂的另3個(gè)功率器件則處于關(guān)斷狀態(tài)。在六拍逆變器中，一個(gè)扇區(qū)內(nèi)僅由一個(gè)開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)構(gòu)成，逆變器輸出的空間矢量為6脈動(dòng)。 8. 多電平逆變器的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？答：優(yōu)點(diǎn)：1 多電平逆變器的電壓輸出電平數(shù)多，輸出波形諧波含量小。2 控制電路復(fù)雜。電路結(jié)構(gòu)模塊化，裝置的擴(kuò)展容易、控制簡(jiǎn)潔，但是需用大量獨(dú)立直流電源，使用器件很多，成本高，電路安全可靠性比前兩種高。（3）高壓直流輸電可以實(shí)現(xiàn)額定頻率不同的電網(wǎng)互聯(lián)，用直流輸電聯(lián)網(wǎng)，便于分區(qū)調(diào)度管理，有利于故障時(shí)交流系統(tǒng)間的快速緊急支援和限制事故擴(kuò)大，系統(tǒng)地短路電流水平也不會(huì)由于系統(tǒng)互聯(lián)而明顯升高。缺點(diǎn)：（1）直流輸電的換流站比交流變電站設(shè)備多，造價(jià)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行費(fèi)用高。直流輸電利用大地或海水為回路會(huì)產(chǎn)生一系列技術(shù)性問(wèn)題。（2） 雙級(jí)聯(lián)絡(luò)線。優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)線通常為負(fù)極性，因此由電暈引起的無(wú)線電干擾較小。缺點(diǎn)是設(shè)備增加，從而產(chǎn)生造價(jià)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題。優(yōu)點(diǎn)是因其無(wú)直流輸電線路，直流損耗較小，所以直流側(cè)電壓等級(jí)不必很高。換流器由閥橋和帶載抽頭切換其的整流變壓器構(gòu)成。換流器在交流和直流兩側(cè)均產(chǎn)生諧波，會(huì)導(dǎo)致電容器和附近的電機(jī)過(guò)熱，并且會(huì)干擾通信