【正文】 系統(tǒng)。2）限制直流線路短路期間的峰值電流。穩(wěn)態(tài)條件下，換流器所消耗的無功功率是傳輸功率的50%左右，在在臺情況下，無功功率的消耗更大。（6）電極。4. 為什么目前在絕大多數(shù)直流輸電工程普遍采用晶閘管閥？答：由于汞弧閥的逆弧、復(fù)雜的溫度控制、啟動(dòng)需時(shí)長等缺點(diǎn)和晶閘管電流額定值已能滿足工程要求的原因，所以現(xiàn)代高壓直流輸電換流閥主要由晶閘管元件串聯(lián)組成即晶閘管閥。6. 高壓直流輸電的交流濾波器主要有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：有調(diào)諧濾波器和阻尼濾波器。但它對失諧較為敏感，由于諧振的作用，低壓元件的暫態(tài)額定值可能較高，元件數(shù)較多，且常常需要兩組避雷器。答：可行。2. 為什么要對交流電網(wǎng)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償？答：進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)淖饔糜幸韵聨c(diǎn)：（1）提高供電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)、降低設(shè)備容量，減少功耗損耗。包括晶閘管控制電抗器和晶閘管投切電容器，以及兩者的混合裝置，或者晶閘管控制電抗器與固定電容器或機(jī)械式動(dòng)作投切的電容器混合使用的裝置。另外，并聯(lián)電容器串聯(lián)上小的調(diào)諧電抗器還可兼作濾波器，以吸收TCR產(chǎn)生的諧波電流。單線電路圖如下：5. 在TSC中，電容的最優(yōu)投切時(shí)刻如何選擇？答：選取投入時(shí)刻總的原則是，TSC投入電容的時(shí)刻，必須是電源電壓與電容器預(yù)先充電電壓相等的時(shí)刻。這樣，整個(gè)投入過程不但不會產(chǎn)生沖擊電流，而且電流也沒有階躍變化。STATCOM還可以在必要時(shí)短時(shí)間內(nèi)向電網(wǎng)提供一定量的有功功率，這對傳統(tǒng)的SVC裝置是無法達(dá)到的。這個(gè)電流就是STATCOM從電網(wǎng)吸收的電流I。2. 與傳統(tǒng)的無源濾波器相比，有源電力濾波器有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：與傳統(tǒng)的無源濾波器相比，有源電力濾波器有如下特點(diǎn)：（1） 具有自適應(yīng)能力，能自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償頻率和大小都變化的諧波和無功分量，響應(yīng)速度快，可控性能較高，補(bǔ)償效果好。（4） 裝置所占的空間小，初期投資較大，電磁干擾較大。從另一個(gè)角度講，有源電力濾波器向系統(tǒng)注入的量是諧波分量，所以有源電力濾波器也可以看成是一個(gè)諧波源。與有源電力濾波器并聯(lián)的小容量—階高通濾波器(或采用二階高通濾波器)，用于濾除有源電力濾波器所產(chǎn)生的補(bǔ)償電流中與變流器開關(guān)頻率有關(guān)的諧波。有源電力濾波器全部承擔(dān)負(fù)載的諧波補(bǔ)償，當(dāng)負(fù)載電流諧波含量高時(shí)，要求有源電力濾波器容量較大，補(bǔ)償頻帶寬。而且LC濾波器的成本低，結(jié)構(gòu)簡單，可降低整個(gè)裝置的造價(jià)。有源電力濾波器發(fā)生故障不會危及電網(wǎng)。優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)行效率高，有源濾波器的容量很小，投資少。缺點(diǎn)是：控制功能比較復(fù)雜，而且并聯(lián)有源電力濾波器負(fù)擔(dān)諧波補(bǔ)償?shù)娜蝿?wù)，所需容量大，消耗大。2。6. 為什么目前通常將無源LC濾波器和有源濾波器混合使用？這樣作有何現(xiàn)實(shí)意義？答：LC濾波器結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，容量容易做的很大，但是其濾波效果不好，而且容易產(chǎn)生諧振。而瞬時(shí)無功功率理論中的概念，都是在瞬時(shí)值的基礎(chǔ)上定義的，它不僅適用于正弦波，也適用于非正弦波和任何過渡過程的情況。該方法中，需用到與a相電網(wǎng)電壓電同相位的正弦信號sinωt和對應(yīng)的余弦信號cosωt，它們由一個(gè)鎖相環(huán)PLL和一個(gè)正、余弦信號發(fā)生電路得到。而如果只需檢測無功電流，則只要對iq進(jìn)行反變換即可。2. 同步發(fā)電機(jī)全靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)有何優(yōu)點(diǎn)？答：這種靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)縮短了發(fā)電機(jī)軸系，降低了造價(jià)，減小了振動(dòng)因素，因此更適合大型發(fā)電機(jī)組，尤其是單元式發(fā)電機(jī)組。3)恒無功功率調(diào)節(jié)的勵(lì)磁系統(tǒng)，要求在同步電動(dòng)機(jī)負(fù)載從空載至2倍額定負(fù)載范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)無功功率變動(dòng)不大于10％。由于它采用晶閘管電源供電，所以也稱做晶閘管電動(dòng)機(jī)。兩個(gè)磁場相互作用的結(jié)果產(chǎn)生電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，并在很大程度上決定了該電機(jī)運(yùn)行性能。在晶閘管整流器輸入為交流的情況下可以通過改變控制角α來實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)情況與開始通電時(shí)繞組與轉(zhuǎn)子的相對位置有關(guān)。第 42 頁 共 42 頁。為了采用反電勢換流，一般γ0要超前一個(gè)角度在這種情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)是很大的。這相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的改變磁通(弱磁)的調(diào)速方法； (3)改變換流超前角γ0 也可象直流機(jī)那樣改變電樞回路電阻來調(diào)速，但有功損耗太大，一般不采用這種調(diào)速方法，實(shí)際中多采用第一種即改變α角調(diào)節(jié)直流電壓的調(diào)速方法。如果電機(jī)轉(zhuǎn)速改變，那么位置檢測器的輸出信號頻率也改變，變頻器的輸出頻率即電樞的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速也發(fā)生變化，使之保持與勵(lì)磁磁場的相對位置不變，基于這種電動(dòng)機(jī)變頻器的輸入頻率是由電動(dòng)機(jī)本身的轉(zhuǎn)子位置檢測器給定的，因此電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整是通過調(diào)整直流電壓的高低來實(shí)現(xiàn)的，這和直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速是相同的。5. 自控式無換向器電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整是如何實(shí)現(xiàn)的？答：無換向器電機(jī)與帶有三個(gè)換向片的直流機(jī)在原理上基本相同，只不過是由晶閘管開關(guān)和位置檢測器代替了直流機(jī)的機(jī)械換向器和電刷來進(jìn)行換向而已。4. 什么是自控式無換向器電動(dòng)機(jī)？有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：無換向器電動(dòng)機(jī)是近年發(fā)展起來的一種新型調(diào)速電機(jī)。3. 同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁用整流器有何特點(diǎn)？答：1）在直流電壓輸出為額定值的40％～100％時(shí)，能在額定電流下連續(xù)運(yùn)行。其中在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)還需要提供強(qiáng)行勵(lì)磁，強(qiáng)行勵(lì)磁比正常勵(lì)磁電流大，電壓高，以使繼電保護(hù)裝置快速動(dòng)作切除故障，維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定。這里，、是由iaf、ibf、icf所產(chǎn)生的，因此由、即可計(jì)算出iaf、ibf、icf，進(jìn)而計(jì)算出iah、ibh、ich。圖827 習(xí)題28. 試分析圖828所示諧波檢測電路的工作原理。7. 簡單敘述一下瞬時(shí)無功理論，其和傳統(tǒng)的無功理論有何不同？答：瞬時(shí)無功理論是以瞬時(shí)實(shí)功率p和瞬時(shí)虛功率q的定義為基礎(chǔ)，其基本思想是將abc三相系統(tǒng)電壓、電流轉(zhuǎn)換成αβ坐標(biāo)系上的矢量, 將電壓、電流矢量的點(diǎn)積定義為瞬時(shí)實(shí)電功率, 電壓、電流矢量的矢量積定義為瞬時(shí)虛電功率，并由此導(dǎo)出相應(yīng)的概念。3。5. 并聯(lián)型、串聯(lián)型有源濾波器各適用于什么應(yīng)用場合？答：1。（3） 串—并聯(lián)型有源電力濾波器。（2） 串聯(lián)型有源電力濾波器 1．單獨(dú)使用的串聯(lián)型有源電力濾波器。3．與LC濾波器串聯(lián)的混合有源電力濾波器。2．與LC濾波器并聯(lián)的混合有源電力濾波器。優(yōu)點(diǎn)是：通過不同的控制作用，可以對諧波、無功、不對稱分量進(jìn)行補(bǔ)償，因此補(bǔ)償功能較多，且連接方便；對于電流源性質(zhì)的諧波源，補(bǔ)償特性不受電源阻抗的影響。由圖所示，補(bǔ)償電流發(fā)生電路包含三個(gè)部分：電流跟蹤控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和主電路。3. 試分析圖827所示的APF的電路結(jié)構(gòu)和工作原理。相比于無源濾波器在某些條件下可能與系統(tǒng)發(fā)生諧振，導(dǎo)致事故，有源濾波器從根本上解決了這個(gè)問題，這是有源電力濾波器受到重視的原因。習(xí)題八1. 對電網(wǎng)的諧波補(bǔ)償有何重要意義？答：電力電子技術(shù)發(fā)展帶來了許多的經(jīng)濟(jì)效益和用電便利，但同時(shí)也帶來了一系列的問題，最主要的是對電網(wǎng)的諧波污染。7. 畫出不考慮損耗時(shí)STATCOM的等效電路圖和其感性、容性向量圖，并分析其工作原理。 6. 什么叫靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）？和傳統(tǒng)的SVC相比有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：所謂靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM），一般專指由自換相的電力半導(dǎo)體橋式變流器來進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)难b置，其工作建立在一個(gè)靜止的同步電壓源的基礎(chǔ)上。對于電容器，其預(yù)先充電電壓為電源電壓峰值；對于晶閘管，其觸發(fā)相位固定在電源電壓的峰值點(diǎn)。因此將并聯(lián)電容器的部分或全部改為可以分組投切的電容器，這樣電壓電流特性中電容器造成的偏置度就可以分級調(diào)節(jié)，就可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況而改變TCR的容量。答：單獨(dú)的TCR由于只能吸收感性無功功率，因此往往與并聯(lián)電容器配合使用。（3）在電氣化鐵道等三相負(fù)載不平衡的場合，通過適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償可以平衡三相的有功及無功負(fù)載。習(xí)題七1. 什么叫靈活交流輸電系統(tǒng)（柔性交流輸電系統(tǒng)）？目前的主要應(yīng)用有那些？答：靈活交流輸電系統(tǒng)就是在輸電系統(tǒng)的重要部位，采用具有單獨(dú)或綜合功能的電力電子裝置，對輸電系統(tǒng)的主要參數(shù)（如電壓、相位差、電抗等）進(jìn)行調(diào)整控制，使輸電系統(tǒng)更加可靠，具有更大的可控性和傳輸能力。7. 在高壓直流輸電系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)輸送的直流電流和直流功率的主要手段是什么？答：調(diào)節(jié)整流器的觸發(fā)角或逆變角，即調(diào)節(jié)加到換流閥控制級或柵級的觸發(fā)脈沖的相位，簡稱控制級調(diào)節(jié)。單調(diào)諧濾波器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，對單一重要諧波的濾除能力強(qiáng)，損耗低，且維護(hù)要求低；主要缺點(diǎn)是低負(fù)荷時(shí)的適應(yīng)性差，抗失諧能力低。直流側(cè)母線主要有12k次諧波（k為自然數(shù)），如1236。（7）交流斷路器。（5）直流輸電線。4）防止負(fù)荷電流不連續(xù)。（3）平波電抗器。換流器的任務(wù)是完成交—直—交轉(zhuǎn)換。3. 簡單介紹一下直流輸電系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，各個(gè)元件都有什么功能。（4） 背靠背直流輸電系統(tǒng)。折線導(dǎo)線有一定的過載能力，能承受比正產(chǎn)情況更大的功率。缺點(diǎn)是設(shè)備增加，從而產(chǎn)生造價(jià)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。在單級系統(tǒng)中一般采用負(fù)級運(yùn)行方式，這樣的優(yōu)點(diǎn)是：直流架空線路受累計(jì)的概率以及電暈引起的無線電干擾都比正級運(yùn)行時(shí)少。（3）換流器工作時(shí)，在直流側(cè)和交流側(cè)均產(chǎn)生諧波，必須安裝濾波設(shè)備，使換流站的造價(jià)、占地面積和運(yùn)行費(fèi)用大幅度提高。（5）高壓直流輸電容易進(jìn)行潮流控制，并且響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)精確、操作方便。優(yōu)點(diǎn)：（1）直流輸電架空線路的造價(jià)低、損耗小。電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需用大量嵌位二極管，控制復(fù)雜，電路安全可靠性低；2 ）飛跨電容式。3 可以實(shí)現(xiàn)電力電子裝置的高壓、大功率化?？偨Y(jié)起來，電壓空間矢量控制的PWM模式有以下特點(diǎn)：（1）每個(gè)小區(qū)間均以零電壓矢量開始和結(jié)束；（2）在每個(gè)小區(qū)間內(nèi)雖然有多次開關(guān)狀態(tài)的切換，但每次切換都只牽涉到一個(gè)功率開關(guān)器件，因而開關(guān)損耗??；（3）利用電壓空間矢量直接生成三相PWM波，計(jì)算方便；（4）電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場逼近圓形的程度決定于小區(qū)間TZ時(shí)間的長短，TZ越小，越逼近圓形，但TZ的減小受到所有功率器件允許開關(guān)頻率的制約；在相同開關(guān)頻率的條件下，空間矢量PWM要比SPWM的輸出諧波小。六個(gè)工作狀態(tài)對應(yīng)的輸出電壓空間矢量在空間形成一個(gè)正六邊形，二個(gè)0矢量形成六邊形的中心點(diǎn)，如果把逆變器的一個(gè)工作周期用6個(gè)電壓空間矢量分成6個(gè)扇區(qū)，則每個(gè)扇區(qū)對應(yīng)的時(shí)間各為π/3。電角度的定子相電壓UAO、UBO、UCO分別加在三相繞組上將會產(chǎn)生一個(gè)合成空間矢量uS，該空間矢量是一個(gè)幅值不變的、以角頻率ω1旋轉(zhuǎn)的空間矢量。7. 簡要說明空間矢量PWM控制的基本原理及特點(diǎn)。比起自然采樣法，規(guī)則采樣法的計(jì)算比較簡單，使微處理器的計(jì)算量大大減少，而其生成波形的效果接近自然采樣法，得到的SPWM波形仍然很接近正弦波。2 空間矢量脈寬調(diào)制SVPWM3 PWM跟蹤控制（滯環(huán)控制）4 恒頻滯環(huán)控制* 什么是SPWM波形的規(guī)則采樣法？和自然采樣法相比，規(guī)則采樣法有和優(yōu)缺點(diǎn)？答：規(guī)則采樣法是一種為利用微處理器實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)PWM波形而生成的一種算法。為此可以采用分段同步調(diào)制的方法來協(xié)調(diào)上述2種調(diào)制方式，達(dá)到取長補(bǔ)短的功效。異步調(diào)制當(dāng)調(diào)制信號頻率較低時(shí)，一周期內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)較多。3 最小脈沖寬度的限制（死區(qū)）4高開關(guān)頻率的PWM控制會給器件帶來高的電壓、電流應(yīng)力。 三相橋式PWM逆變電路中，輸出相電壓有兩種電平：和。一般對于中小容量的逆變器開關(guān)頻率可適當(dāng)取高些，大功率逆變器由于高壓大功率開關(guān)器件的限制，開關(guān)頻率則相對較低。3 PWM控制使逆變器的控制策略更加靈活多樣，使逆變器的性能得到很大的提升。各個(gè)脈沖的幅值相等而寬度按照正弦規(guī)律變化，根據(jù)面積等效原理，這種PWM波形和原正弦波形是等效的。以正弦PWM（SPWM）為例。即對一系列脈沖的脈沖寬度進(jìn)行控制來獲得所需要的輸出波形（包括形狀和幅值）。解：輸出相電壓的瘠基波幅值為：輸出相電壓的基波有效值：輸出線電壓的基波幅值：輸出線電壓的基波有效值：輸出線電壓的5次諧波有效值：* 若電路及其輸出波形如題圖417所示，請畫出開關(guān)管上的電壓波形。解決的方法是在開關(guān)管的兩端接阻容吸收電路，對于大功率的建議接RCD吸收電路，電路見下圖。提供反壓的時(shí)間必須大于晶閘管的關(guān)斷時(shí)間，也就是，對于負(fù)載而言，容性角必須滿足 。逆變電路（有源和無源）都是將直流能量變換為交流能量，AC—AC。為了給交流電流提供流會直流電容的通路，逆變器各橋臂都要反并聯(lián)反饋二極管。3 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需提供無功功率，直流電感起緩沖無功能量的作用，因?yàn)榉答仧o功能量時(shí)電流并不反向，因此不必象電壓型逆變器那樣在器件兩端反并聯(lián)二極管。電流型逆變電路的主要特點(diǎn)是：1 直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電壓基本保持恒定，直流側(cè)相對于負(fù)載來說呈現(xiàn)低阻抗。通常是利用附加換流晶閘管、換向電容、電感