【正文】 0?時，要求： 作出 ud、 id 和 i2 的波形； ① 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； ② 考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。＝ (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： 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。 解： ud、 id、 iVT、 iD 的波形如下圖： u2O ? tO ? tO ? tudidO ? tO ? tIdIdIdiV T 1iV D 2?? ??? ? 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 VT 2 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） 37. 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。它們在相位上相差 180176。 解： ① ud、 id 和 iVT1 的波形如下圖：uduaubucidO? tO ? tO ? t?iVT1?? = 3 0 176。＝ （ V） Id＝ Ud∕ R＝ ∕ 5＝ （ A） IdVT＝ Id∕ 3＝ ∕ 3＝ （ A） IVT＝ Id∕ 3 ＝ （ A） 312．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) VT 1 不能導(dǎo)通，整流電壓 ud 波形如下： u dO ? t 假設(shè) VT 1 被擊穿而短路，則當(dāng)晶閘管 VT 3 或 VT 5 導(dǎo)通時，將發(fā)生電源相間短路，使得VT VT 5 也可能分別被擊穿。 100179。 ? 60176。 ? 30176。時的情況。 220179。＝ 176。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。 ∕ 5π＝ （ A） I27＝ 2 2 Id∕ 7π ＝ 2 2 179。 ∕ 7π＝ （ A） 322 試分別計算第 3 題和第 13 題電路的輸入功率因數(shù)。 ∕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。 325． 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。178。178。178。 179。 ? 120176。 330． 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?。 42 換流方式各有那兒種？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)追施加反向電壓換流稱為強(qiáng)迫換流。直流側(cè)電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。而交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道 ,逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。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 。過零前并留有足夠的裕量 ,才能使換流順利完成。 以 VTl 和 VT3之間的換流為例 ,串聯(lián)二極管式電流型逆變電路的換流過程可簡述如下 : 給 VT3施加觸發(fā)脈沖 ,由于換流電容 C13電壓的作用 ,使 VT3導(dǎo)通 而 VTl 被施以反向電壓而關(guān)斷。 Uc13降到零之后在 U 相負(fù)載電感的作用下 ,開始對 C13反向充電。 ?如何實(shí)現(xiàn) ?串聯(lián)多重和并聯(lián)多重逆變電路備用于什么場合 ? 答 :逆變電路多重化的目的之一是使總體上裝置的功率等級提高 ,二是可以改善輸出電壓的波形。串聯(lián)多重是把幾個逆變電路的輸出串聯(lián)起來 ,并聯(lián)多重是把幾個逆變電路的輸出并聯(lián)起來。當(dāng)需要從交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量時 ,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。然后使 V 關(guān)斷一段時間 oft ，此時電感 L 通過二極管 VD 向 R 和 M 供電， Uo=0。當(dāng) ont =3μ s 時，重新進(jìn)行上述計算。當(dāng) 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 1I ,同時電容 C 上的電壓向負(fù)載 R供電，因 C值很大，基本保持輸出電壓為恒值 0U 。 55． 在圖 32a 所示的升壓斬波電路中，已知 E=50V， L 值和 C 值極大，R=20Ω，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng) T=40μ s， ont =25μ s時，計算輸出電壓平均值 0U ，輸出電流平均值 0I 。同時，電容 C維持輸出電壓基本恒定并向負(fù)載 R供電。于是： 0on offE t U t? ? ? 改變導(dǎo)通比 ? ，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。因此， B 點(diǎn)電壓 Bu 的平均值為 offBctuUT? (Uc 為電容電壓“ c 的平均值 )，又因電感 Ll 的電壓平均值為零，所以 offBctE U UT?? 。 57． 試?yán)L制 Speic 斬波電路和 Zeta 斬波電路的原理圖，并推導(dǎo)其輸入輸出關(guān)系。 解：需使電動機(jī)工作于反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)時，由 V3 和 VD3 構(gòu)成的降壓斬波電路工作，此時需要V2 保持導(dǎo)通，與 V3 和 VD3 構(gòu)成的降壓斬波電路相配合。 解：正激電路和反激電路中的開關(guān)和整流二極管在工作時承 受最大電壓的情況如下表所示： 開關(guān) S 整流二極管 VD 正激電路 (1+N1/N3)U1 U1*N2/N3 反激電路 Ui+Uo*N1/N3 Ui*N2/N1+Uo 512． 試分析全橋、半橋和推挽電路中的開關(guān)和整流二極管在工作中承受的最大電壓，最大電流和平均電流。 解：兩種電路中二極管承受最大電壓：電流及平均電流的情況如下表所示： 最大電壓 最大電流 平均電流 全橋整流 Um Id Id/2 全波整流 2Um Id Id/2 515 一 臺 輸出 電 壓為 5V、輸出 電 流為 20A 的 開 關(guān)電源： ①如果用 全 橋整流 電 路，并 采 用快恢 復(fù) 二極管 ， 其 整 流電路中 二 極管的 總 損耗是 多 少？ ②如果采 用 全波整 流 電路 ， 采用 快 恢復(fù)二 極 管 、 肖 特 基二極管 整 流電路 中 二極 管 的 總損耗 是多少？ 如 果采用 同 步整流 電 路，整 流 元件的 總 損 耗 是多少？ 注：在計 算 中忽略 開 關(guān)損耗 ， 典型元 件 參數(shù)見 下 表。 解：（ 1） ??????? ? 102502a r c t a na r c t a n 3??? R L 所以 ???? ? （ 2） ??? 時， 電流連續(xù)，電流最大且導(dǎo)通角 ?=? OUU ?1 Io= ? ?AZUo 220 232 ?????? ?? (3) P= KWIUIU OOO 7 42 2 01 ???? 1c o s 1 ??? OOO IUIUSP? (4)由公式 ??????? t a n)s in ()s in ( ????? e當(dāng) 2??? 時 ??? ?? c os)c os ( t a n??? e 對上式 ? 求導(dǎo) ???? ?? c ost a n1)s in ( t a n????? e 則由 1)(c o s)(s in 22 ???? ???? 得 1c o s)ta n11( 22t a n2 ??? ????e ?136ta nlnta n ??? ??? )(123c os )2c os (s in2 1 AZUI VT ????? ? ?????? )22s in (2s inc os11??????? ? ?????? UUIU IU OOOO 63 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 什么樣的負(fù)載？為什么？ 答： :交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路的電路形式完全相同，二者的區(qū)別在于控制方式不同。在供用電系統(tǒng)中 ,還常用于對無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。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。 64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。 65 交交變頻電路的主要特點(diǎn)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點(diǎn)是： 只用一次變流效率較高；可方便實(shí)現(xiàn)四象限工作，低頻輸出時的特性接近正弦波。 兩種方式的主要區(qū)別在于：公共交流母線進(jìn)線方式中，因?yàn)殡娫催M(jìn)線端公用，所以三組單相交交變頻電路輸出端必須隔離。 因?yàn)樘菪尾ǖ闹饕C波成分是三次諧波，在線電壓中，三次諧波相互抵消，結(jié)果線電壓仍為正弦波。 矩陣式變頻電路的主要優(yōu)點(diǎn)是：輸出電壓為正弦波；輸出頻率不受電網(wǎng)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(shù)為 l，也可控制為需要的功率因數(shù)；能量可雙向流動，適用于交流電動機(jī)的四象限運(yùn)行；不通過中間直流環(huán)節(jié)而直接實(shí)現(xiàn)變頻，效率較高。 71 試說明 PWM 控制的基本原理。效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。如果把上述脈沖列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積（沖量）相等，就得到 PWM 波形?？梢姡玫降?PWM 波形和期望得到的正弦波等效。 三相橋式 PWM 型逆變電路中，輸出相電壓有兩種電平： 和 Ud。利用其中的 1 個自由度控制基波的大小，剩余的 4 個自由度可用于消除 4 種頻率的諧波。 這樣，當(dāng)信號波頻率較低時，載波比 N 較大，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)較多，正負(fù)半周期脈沖不對稱和半周期內(nèi)前后 1/4 周期脈沖不對稱產(chǎn)生的不利影響都較小， PWM 波形接近正弦波。 載波比 N 等于常數(shù)，并在變頻時使載波和信號波保持同步的方式稱為同步調(diào)制。當(dāng)負(fù)載為電動機(jī)時也會帶來較大的轉(zhuǎn)矩脈動和噪聲。其優(yōu)點(diǎn)主要是，在高頻段采用較低的載波比，使載波頻率不致過高，可限制在功率器件允許的范圍內(nèi)。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。 三相 SPWM 波形中所含的諧波頻率為： rc ?? kn ? 式中， n=1,3,5,…時， k=3(2m1)177。 78 如何提高 PWM 逆變電路的直流電壓利用率？ 答：采用梯形波控制方式，即用梯形波作為調(diào)制信號，可以有效地提高直流電壓的利用率。 采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型變流器的特點(diǎn)： ① 硬件電路簡單； ② 屬于實(shí)時控制方式，電流響應(yīng)快； ③ 不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波分量； ④與 計算法和調(diào)制法相比，相同開關(guān)頻率時輸出電流中高次諧波含量較多； ⑤ 采用閉環(huán)控制。 PWM 整流電路采用 SPWM 控制技術(shù)，為斬控方式。 此外，還可以使交流電流超前電壓 90176。 直接電 流控制中，首先求得交流輸入電流指令值，再引入交流電流反饋，經(jīng)過比較進(jìn)行跟蹤控制，使輸入電流跟蹤指令值變化。 82． 軟開關(guān)電路可以分為哪幾類 ?其典型拓?fù)浞謩e是什么樣子的 ?各有什么特點(diǎn) ?答：根據(jù)電路中主要的開關(guān)元件開通及關(guān)斷時的電壓電流狀態(tài)．可將軟開關(guān)電路分為零電壓電路和零電流電路兩大類：根據(jù)軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程可將軟開關(guān)電路分為準(zhǔn)諧振電路，零開關(guān) PWM 電路和零轉(zhuǎn)換 PWM 電路。 零電壓轉(zhuǎn)換 PWM 電路的基本開關(guān)單元 零電流轉(zhuǎn)換 PWM 電路的基本開關(guān)單元 83．在移相全橋零電壓開關(guān) PWM 電路中，如果沒有諧振電感 L，電路的工作狀態(tài)將發(fā)生哪些變化，哪些開關(guān)仍是軟開關(guān)，哪些開關(guān)將成為硬開關(guān) ? 答：如果沒有諧振電感 Lr，電路中的電容 1SC ， 2SC 與電感 L仍可構(gòu)成諧振電路 ，而電容