【正文】 XBE）∕（ π R＋ 3XB）＝ （ V） Id＝ （ A） Δ Ud＝ （ V） 又∵ ?cos － )cos( ??? ＝ 2XBId∕ 6 U2 )60cos( ??? ＝ γ ＝ 176。變壓器二次側(cè)電流中含有 2k＋ 1（ k＝ 3…… ）次即奇次諧波，其中主要的有 3 次、 5 次諧波。 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＝ （ A） 于是可得： I23＝ 2 2 Id∕ 3π ＝ 2 2 179。 解：第 13 題中，電路為三相 橋式全控整流電路，且已知 Id＝ （ A） 由此可計(jì)算出 5 次和 7 次諧波分量的有效值為： I25＝ 6 Id∕ 5π＝ 6 179。 ∕π＝ （ A） 基波因數(shù)為 ?＝ I1∕ I＝ I1∕ Id＝ ∕ ＝ ?電路的輸入功率因數(shù)為： ?＝ ? ?cos ＝ cos30176。 ③ 在兩種電路中，晶閘管的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系是一樣的，整流電壓 ud 和整流電流 id 的波形形狀一樣。178。）次諧波。）次諧波，整流輸出電壓中含有 2 48 等即 24k（ k=1， 2， 3178。 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(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)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓； ② 要求晶閘管的控制角 α π /2，使 Ud 為負(fù)值。 解： 由題意可列出如下 3 個(gè)等式： Ud＝ (π β )－ Δ Ud Δ Ud＝ 2XBId∕ π Id＝（ Ud－ EM） ∕ R 三式聯(lián)立求解，得 Ud＝ [π R (π β )＋ 2XBEM]∕（ π R＋ 2XB）＝ － （ V） Id＝ （ A） 又∵ ?cos － )cos( ??? ＝ 2 BdXI ∕U2= 即得出 )120cos( ??? = 換流重疊角 ? ＝ 176。 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 β 等。 解：整流變壓器接法如下圖所示 abcABC 以 a 相為例， ua的 120?對(duì)應(yīng)于 α =90?，此時(shí) Ud=0，處于整流和逆變的臨界點(diǎn)。就可以了。 2．換流方式各有那幾種？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)行換流。 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)迫施加反向電壓換流稱為強(qiáng)迫換流。 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： ① 直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。 ③ 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。 ② 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(wú)關(guān)。 4．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(wú)功功率，直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。當(dāng)需要從交流側(cè)向直流側(cè)反饋無(wú)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。 解：輸出相電壓的基波幅值為ddU N 1 m UUU ?? ?=(V) 輸 出 相 電 壓 基 波 有 效 值 為 ： 6 dU N1 mU N1 UUU ??=45(V) 輸 出 線 電 壓 的 基 波 幅 值 為ddU V 1 m UUU ?? ?=110(V) 輸 出 線 電 壓 基 波 的 有 效 值 為ddU V 1 mUV1 UUUU ??? ?=78(V) 輸 出 線 電 壓 中 五 次 諧 波 UV5u 的 表 達(dá) 式 為 ：tUu ?? 5sin532 dU V 5 ? 其有效值為：?25 32 dUV5 UU ?=(V) 6．并聯(lián)諧振式逆變電路利用負(fù)載電壓進(jìn)行換相，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) VT VT3 使其導(dǎo)通，負(fù)載電壓 uo 就通過 VT VT3 施加在 VT VT4上，使其承受反向電壓關(guān)斷，電流從 VT VT4向 VT VT3 轉(zhuǎn)移，觸發(fā) VT VT3 時(shí)刻 t必須在 uo過零前并留有足夠的裕量，才能使換流順利完成。直流電流 Id 從 VT1換到 VT3上， C13 通過 VD U 相負(fù)載、W 相負(fù)載、 VD VT直流電源和 VT3放電，如圖 516 b 所示。如忽略負(fù)載中電阻的壓降，則在 uC13=0 時(shí)刻后，二極管 VD3 受到正向偏置而導(dǎo)通，開始流過電流，兩個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通，進(jìn)入二極管換流階段，如圖 516 c 所示。因?yàn)闊o(wú)論是電壓型逆變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。 串聯(lián)多重逆變電路多用于電壓型逆變電路的多重化。然后使 V 關(guān)斷一段時(shí)間 toff，此時(shí)電感 L通過二 極管 VD 向 R 和 M 供電， uo＝ 0。 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Uo= ETton = 5020200? =80(V) 輸出電流平均值為 Io = REU Mo = 103080? =5(A) 3．在圖 51a 所示的降壓斬波電路中， E=100V， L=1mH， R= ， EM=10V，采用脈寬調(diào)制控制方式， T=20μ s，當(dāng) ton=5μ 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)。 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 = ETton = 203100? =15(V) Io = REU Mo = ? =10(A) I max= 0 0 1 ???????? ??? ??ee=(A) I min= ???????? ???ee=(A) 4．簡(jiǎn)述圖 52a所示升壓斬波電路的基本工作原理。當(dāng) V處于斷態(tài)時(shí) E 和 L共同向電容 C 充電并向負(fù)載 R 提供能量。 解：輸出電壓平均值為： Uo = EtTof= 50254040 ??=(V) 輸出電流平均值為： Io = RUo = =(A) 6．試分別簡(jiǎn)述升降壓斬波電路和 Cuk 斬波電路的基本原理，并比較其異同點(diǎn)?？梢?，負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。 Cuk 斬波電路的基本原理： 當(dāng) V 處于通態(tài)時(shí)， E— L1— V回路和 R— L2— C— V 回路分別流過電流。 假設(shè)電容 C 很大使電容電壓 uC的脈動(dòng)足夠小時(shí)。于是可得出輸出電壓 Uo 與 電 源 電 壓 E 的 關(guān) 系 ：EEtT tEttU ??????? 1onono ffono 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。 解：電流可逆斬波電路中， V1和 VD1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 1 象限； V2和 VD2 構(gòu)成升壓斬波電路，把直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊答伒诫娫矗闺妱?dòng)機(jī)作再生制 動(dòng)運(yùn)行，工作于第 2 象限。 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。 2．一單相交流調(diào) 壓器，電源為工頻 220V，阻感串聯(lián)作為負(fù)載，其中 R= ，L=2mH。 也可由圖 43 估計(jì)出 ? 的值。而交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)周波，再斷開幾個(gè)周波，通過改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。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)。 交流調(diào)功電路常用于電爐溫度這樣 時(shí)間常數(shù)很大的控制對(duì)象。 二者的基本原理如下： TCR 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），通過對(duì)晶閘管開通角 ?角的控制，可以連續(xù)調(diào)節(jié)流過電抗器的電流，從而調(diào)節(jié) TCR 從電網(wǎng)中吸收的無(wú)功功率的大小。 TSC 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? 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。 。 交交變頻電路的主要不足是： 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。為此，交流電動(dòng)機(jī)三個(gè)繞組必須拆開，共引出六根線。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（對(duì)應(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。 矩陣式交交變頻電路的主要缺點(diǎn)是：所用的開關(guān)器件為 18 個(gè)，電路結(jié)構(gòu)較復(fù)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 ，用于交流電機(jī)調(diào)速時(shí)輸出電壓偏低。 答： PWM 控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。上述原理稱為面積等效原理 以正弦 PWM 控制為例。各 PWM 脈沖的幅值相等而寬度是按正弦規(guī)律變化的。 2．設(shè)圖 63 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。對(duì)于正弦波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到 PWM 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。 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的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同，沖量即窄脈沖的面積。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發(fā)展前景。為什么說(shuō)這種電路有較好的發(fā)展前景？ 答：矩陣式變頻電路的基本原理是：對(duì)輸入的單相或三相交流電壓進(jìn)行斬波控制，使輸出成為正弦交流輸出。 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)。 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)方式兩種接線方式。 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素。 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。 5．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相同的，均由兩組反并聯(lián)的可控整流電路組成。 二者的特點(diǎn)是： TCR 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。 4．什么是 TCR，什么是 TSC？它們的基本原理是什么？各有何特點(diǎn)？ 答： TCR 是晶閘管控制電抗器。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。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)。8 9 8 6 o s ) 9 8 6 o s ( ???? ?=(A) 電源側(cè)功率因數(shù)為o12oIURI?? 其中： VTo 2II ? =(A) 于是可得出 2o12o ?? ??? IU RI? 3．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