【正文】 ③ 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。 答：按照逆變電路直流測電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的稱為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。 強迫換流：設(shè)置附加換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強迫施加反向電壓換流稱為強迫換流。 2．換流方式各有那幾種？各有什么特點？ 答：換流方式有 4 種： 器件換流：利用全控器件的自關(guān)斷能力進行換流。 25 因為矩陣式變頻電路有十分良好的 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(shù)為 1，且能量雙向流動，可實現(xiàn)四象限運行；其次，和目前廣泛應(yīng)用的交直交變頻電路相比，雖然多用了 6 個開關(guān)器件，卻省去直流側(cè)大電容，使體積減少，且容易實現(xiàn)集成化和功率模塊化。 10．試述矩陣式變頻電路的基本原理和優(yōu)缺點。 而在輸出星形聯(lián)結(jié)方式中，因為電動機中性點不和變頻器中性點接在一起，電動機只引三根線即可，但是因其三組單相交交變頻器的輸出聯(lián)在一起，其電源進線必須隔離，因此三組單相交交變 頻器要分別用三個變壓器供電。 主要用途： 500 千瓦或 1000 千瓦以下的大功率、低轉(zhuǎn)速的交流調(diào) 速電路，如軋機主傳動裝置、鼓風(fēng)機、球磨機等場合。當(dāng)電網(wǎng)頻率為 50Hz時，交交變頻電路輸出的上限頻 24 率為 20Hz左右。 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沒有像交交變頻電路那樣的固定交替關(guān)系，而是由 電動機工作狀態(tài)的需要決定。其提供的無功功率不能連續(xù)調(diào)節(jié)，但在實用中只要分組合理，就可以達(dá)到比較理想的動態(tài) 補償效果。 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(wǎng)提供無功功率（提供容性的無功功率）。由于控制對象的時間常數(shù)大，沒有必要對交流電源的每個周期進行頻繁控制。這都是十分不合理的。 交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制（如調(diào)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(diào)速。 此時， 晶閘管電流有效值為? ?????? c os )2c os (s in2 1VT ???? ZUI = 220??179。試求： ① 開通角 α 的變化范圍；②負(fù)載電流的最大有效值；③最大輸出功率及此時電源側(cè)的功率因數(shù)；④當(dāng) α =2?時，晶閘管電流有效值，晶閘管導(dǎo)通角和電源側(cè)功率因數(shù)。 第 6 章 交流電力控制電路和交交變頻電路 1. 一調(diào)光臺燈由單相交流調(diào)壓電路供電，設(shè)該臺燈可看作電阻負(fù)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 。 圖 37b 中，各階段器件導(dǎo)通情況及電流路徑等如下： V1導(dǎo)通，電源向負(fù)載供電： E LV 1VD 1 u oi oV 2VD 2E MMR V1關(guān)斷， VD1續(xù)流： E LV 1VD 1 u oi oV 2VD 2E MMR V2導(dǎo)通， L 上蓄能： E LV 1VD 1 u oi oV 2VD 2E MMR V2關(guān)斷， VD2導(dǎo)通，向電源回饋能量 E LV 1VD 1 u oi oV 2VD 2E MMR 9．對于圖 38 所示的橋式可逆斬波電路，若需使電動機工作于反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)，試分析此時電路的工作情況，并繪制相應(yīng)的電流流通路徑圖，同時標(biāo)明電流流向。 與升降壓斬波電路相比， Cuk 斬波電路有一個明顯的優(yōu)點，其輸入電源電流和輸出負(fù)載電流都是連續(xù)的，且脈動很小，有利于對輸入、輸出進行濾波。當(dāng)開關(guān) S 合到 B 點時， B 點電壓 uB=0， A 點電壓 uA= uC；相反，當(dāng) S 合到 A 點時， uB= uC， uA=0。當(dāng) 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。 穩(wěn)態(tài)時，一個周期 T 內(nèi)電感 L 兩端電壓 uL 對時間的積分為零，即 ? ?T tu0 L 0d 當(dāng) V 處于通態(tài)期間， uL = E；而當(dāng) V 處于斷態(tài)期間， uL = uo。 答：升降壓斬波電路的基本原理： 當(dāng)可控開關(guān) V 處于通態(tài)時，電源 E 經(jīng) V 向電感 L 供電使其貯存能量，此時電流為 i1， 方向如圖 34 中所示。設(shè) V 處于斷態(tài)的時間為 toff，則在此期間電感 L 釋放的能量為 ? ? off1o tIEU ? 。 答： 假設(shè)電路中電感 L 值很大，電容 C 值也很大。當(dāng) ton=3μ s 時，重新進行上述計算。一個周期內(nèi)的平均電壓 Uo＝ Ett t ?? offon on。 滿足上述關(guān)系的同步電壓相量圖及同步變壓器聯(lián)結(jié)形式如下兩幅圖所示。該點與鋸齒波的中點重合，即對應(yīng)于同步信號的 300?，所以同步信號滯后 ua 180176。 30． 單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當(dāng)負(fù)載分別為電阻負(fù)載或電感負(fù)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(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 180?，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 90?。 ? 120176。 179。178。178。178。 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(shù)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 12k?（ k=1， 2， 3178。 ∕π＝ （ A） 基波因數(shù)為 ?＝ I1∕ I＝ I1∕ Id＝ 電路的輸入功率因數(shù)為： ?＝ ? ?cos ＝ cos60176。 ∕ 7π＝ （ A） 22． 試分別計算第 3 題和第 13 題電路的輸入功率因數(shù)。 ∕ 5π＝ （ A） I27＝ 2 2 Id∕ 7π ＝ 2 2 179。變壓器二次側(cè)電流中含有 6k?1(k= 3…… )次的諧波，其中主要的是 7 次諧波。＝ 176。 220179。時的情況。 ? 30176。 ? 60176。 cos60176。＝ （ V） Id＝ Ud∕ R＝ ∕ 5＝ （ A） IdVT＝ Id∕ 3＝ ∕ 3＝ （ A） IVT＝ Id∕ 3 ＝ （ A） 12．在三相橋式全控整流電路中，電阻負(fù)載，如果有一個晶閘管不能導(dǎo)通，此時的整流電壓 ud波形如何？如果有一個晶閘管被擊穿而短路，其他晶閘管受什么影響？ 答：假設(shè) VT1 不能導(dǎo)通，整流電壓 ud波形如下： u dO ? t 假設(shè) VT1 被擊穿而短路，則當(dāng)晶閘管 VT3 或 VT5 導(dǎo)通時，將發(fā)生電源相間短路，使得 VT VT5 也可能分別被擊穿。 解： ① ud、 id和 iVT1 的波形如下圖： ② Ud、 Id、 IdT 和 IVT 分別如下 a1A B CNnNABCn圖 2 6 0b1c1a2b2c2 a1b1c1a2b2c2uduaubucidO? tO ? tO ? t?iVT1?? = 3 0 176。它們在相位上相差 180176。 解： ud、 id、 iVT、 iD 的波形如下圖： 負(fù)載電壓的平均值為 ： 2 )3/c os ()(ds in21 23 2d ???? ?? ??? ? UttUU＝ （ V） 負(fù)載電流的平均值為： Id＝ Ud∕ R＝ ∕ 2＝ （ A） 流過晶閘管 VT VT2 的電流有效值為： IVT＝ 31 Id＝ （ A） 流過二極管 VD VD4 的電流有效值為： IVD＝ 32 Id＝ （ A） 7. 在三相半波整流電路中，如果 a 相的觸發(fā)脈沖消失，試?yán)L出在電阻性負(fù)載和電感性負(fù)載下整流電 壓 ud的波形。 ＝ (A) Id ＝ (Ud－ E)/R＝ (－ 60)/2＝ 9(A) I2＝ Id ＝ 9(A) ③晶閘管承受的最大反向電壓為： u2O ? tO ? tO ? tudidi2O ? tIdIdId???? 7 2 U2＝ 100 2 ＝ （ V） 流過每個晶閘管的電流的有效值為： IVT＝ Id ∕ 2 ＝ （ A） 故晶 閘管的額定電壓為： UN＝ (2~3)179。 整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形如下： 0 ? 2 ? ? t? t? tu2uV D 2uV D 400 5．單相橋式全控整流電路， U2=100V，負(fù)載中 R=2Ω， L 值極大，反 電勢 E=60V，當(dāng) ?=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(cè)電流有效值 I2； ③ 考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。 4．單相橋式半控整流電路，電阻性負(fù)載，畫出整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形。＝ （ V） Id＝ Ud /R＝ ＝ （ A） 6 I2＝ Id ＝ （ A） ③晶閘管承受的最大反向電壓為： 2 U2＝ 100 2 ＝ （ V） 考慮安全裕 量，晶閘管的額定電壓為： UN＝（ 2~3）179。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，確定晶閘管的額定 電壓和額定電流。 ② 當(dāng)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(fù)載：（ 0~α ）期間無晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為 0；（ α ~π ）期間，單相全波電路中 VT1導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VT VT4 導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓 u2 相等； (π ~π＋α )期間，均無晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為 0； (π＋α ~ 2π )期間，單相全波電路中 VT2 導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VT VT3 導(dǎo)通，輸出電壓等于 ??u2。 因為單相全波可控整流電路變壓器二次測繞組中，正負(fù)半周內(nèi)上下繞組內(nèi)電流的方向相反，波形對稱，其一個周期內(nèi)的平均電流為零，故不會有直流磁化的問題。在電源電壓 u2 的負(fù)半周期，負(fù)載電感 L 釋放能量，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通。 RCD 緩沖電路中，各元件的作用是：開通時， Cs 經(jīng) Rs 放電， Rs 起到限制放電電流的作用；關(guān)斷時，負(fù)載電流經(jīng) VDs 從 Cs 分流 ，使 du/dt 減小，抑制過電壓。 GTO 驅(qū)動電路的特點是： GTO 要求其驅(qū)動電路提供的驅(qū)動電流的前沿應(yīng)有足夠的幅值和陡度，且一般需要在整個導(dǎo)通期間施加正門極電流， 關(guān)斷需施加負(fù)門極電流，幅值和陡度要求更高，其驅(qū)動電路通常包括開通驅(qū)動電路，關(guān)斷驅(qū)動電路和門極反偏電路三部分。 6. 如何防止電力 MOSFET 因靜電感應(yīng)應(yīng)起的損壞？ 答：電力 MOSFET 的柵極絕緣層很薄弱，容易被擊穿而損壞。 3. 圖 143 中陰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 Id Id Id3 與電流有效值 I I I3。42 1 第 2 章 電力電子器件 1. 使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？ 答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）。26 第 5 章 逆變電路 目 錄 第 1 章 電力電子器件 1 第 2 章 整流電路 20 第 4 章 交流電力控制電路和交交變頻電路 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。 GTO 之所以能夠自行關(guān)斷，而普通晶閘管不能，是因為 GTO 與普通晶閘管在設(shè)計和工藝方面有以下幾點不同： 1) GTO 在設(shè)計時 2? 較大，這樣晶體管 V2 控制靈敏，易于 GTO 關(guān)斷； 2) GTO 導(dǎo)通時的 1? + 2? 更接近于 1，普通晶閘管 1? + 2? ? ，而 GTO 則為1? + 2? ? ， GTO 的飽和程度不深，接近于臨界飽和，這樣為門極控制關(guān)斷提供了有利條件； 3) 多元集成結(jié)構(gòu)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，從而使從門極抽出較大的電流成為可能。 GTR 驅(qū)動電路的特點是：驅(qū)