【正文】 SL rVDLS 1C rVD 1 Lr Cr S1SVDVD 1L 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 3．在移相全橋零電壓開關(guān) PWM 電路中，如果沒有諧振電感 Lr，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 CS1， C S2 與電感 L 仍可構(gòu)成諧振電路，而電容 C S3， C S4 將無法與 Lr構(gòu)成諧振回路，這樣， S 3 、 S4 將變?yōu)橛查_關(guān)， S1 、 S2 仍為軟開關(guān)。 ，交流電源送出無功功率，成為靜止無功功率發(fā)生器。 10．什么是 PWM 整流電路？它和相控整流電路的工作原理和性能有何不同？ 答： PWM 整流電路就是采用 PWM 控制的整流電路，通過對 PWM 整流電路的適當控制，可以使其輸入電流十分接近正弦波且和輸入電壓同相位，功率因數(shù)接近 1。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。 5．什么是異步調(diào)制？什么是同步調(diào)制？兩者各有何特點？分段同步調(diào)制有什么 27 優(yōu)點？ 答： 載波信號和調(diào)制信號不保持同步的調(diào)制方式稱為異步調(diào)制。各 PWM脈沖的幅值相等而寬度是按正弦規(guī)律變化的。 答： PWM 控制就是對脈沖的寬度進行調(diào)制的技術(shù)。因為反饋無功能量時直流電流并不反向，因此不必像電壓型逆變電路那樣要給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負載阻抗情況的不同而不同。 負載換流：由負載提供換流電壓，當負載為電容性負載即負載電流超前于負載電壓時，可實現(xiàn) 負載換流。 7．交交變頻電路的主要特點和不足是什么？其主要用途是什么？ 答：交交變頻電路的主要特點是： 只用一次變流，效率較高；可方便實現(xiàn)四象限工作；低頻輸出時的特性接近正弦波。 5．單相交交變頻電路和直流電動機傳動用的反并聯(lián)可控整流電路有什么不同？ 答：單相交交變頻電路和直流電動機傳動用的反并聯(lián)可控整流電路的電路組成是相同 24 的，均由兩組反并聯(lián)的可控整流電路組成。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)。試求： ① 開通角 α 的變化范圍；②負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 α =2?時，晶閘管電流有效值，晶閘管導通角和電源側(cè)功率因數(shù)。 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 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。 答：升降壓斬波電路的基本原理： 當可控開關(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。 答： 假設(shè)電路中電感 L 值很大，電容 C 值也很大。一個周期內(nèi)的平均電壓 Uo＝ Ett t ?? offon on。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。 ? 120176。 解：①第 3 題中基波電流的有效值為： I1＝ 2 2 Id∕π＝ 2 2 ∕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。＝ 176。 ud、 iVT1 和 iVT2 的波形如下： udiV T 1? tO? tO?Iduaubuc?iV T 2? tO?IdOuaubucu2 16．三相橋式不可控整流電路，阻感負載， R=5Ω， L=∞ ， U2=220V， XB=，求Ud、 Id、 IVD、 I2 和 ??的值并作出 ud、 iVD 和 i2 的波形。＝ 117（ V） Id＝ Ud∕ R＝ 117∕ 5＝ （ A） IDVT＝ Id∕ 3＝ ∕ 3＝ （ A） IVT＝ Id∕ 3 ＝ ∕ 3 ＝ （ A） 14．單相全控橋，反電動勢 阻感負載， R=1Ω， L=∞ ， E=40V， U2=100V， LB=， 10 當 ?=60?時求 Ud、 Id 與 ??的數(shù)值，并畫出整流電壓 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： 2 U2＝ 100 2 ＝ （ V） 流過每個晶閘管的電流的有效值為： 6 IVT＝ Id ∕ 2 ＝ （ A） 故晶閘 管的額定電壓為： UN＝ (2~3) ＝ 283~424（ V） 晶閘管的額定電流為： IN＝ (~2) ∕ ＝ 6~8（ A） 晶閘管額定電壓和電流的具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。＝ （ V） Id＝ Ud /R＝ ＝ （ A） 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） ＝ 283~424（ V） 具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。 ① 以晶閘管 VT 2 為例。 解：對 IGBT、 GTR、 GTO 和電力 MOSFET 的優(yōu)缺點的比較如下表： 器 件 優(yōu) 點 缺 點 IGBT 開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小，具有耐脈沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動，驅(qū)動功率小 開關(guān)速度低于電力 MOSFET,電壓，電流容量不及 GTO GTR 耐壓高，電流大，開關(guān)特性好，通流能力強，飽和壓降低 開關(guān)速度低，為電流驅(qū)動，所需驅(qū)動功率大，驅(qū)動電路復雜，存在二次 擊穿問題 GTO 電壓、電流容量大，適用于大功率場合，具有電導調(diào)制效應(yīng)，其通流能力很強 電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時門極負脈沖電流大，開關(guān)速度低，驅(qū)動功率大，驅(qū)動電路復雜，開關(guān) 2 頻率低 電 力 MOSFET 開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動功率小且驅(qū)動電路簡單，工作頻率高，不存在二次擊穿問題 電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過 10kW 的電力電子裝置 第 2 章 整流電路 1. 單相半波可控整流電路對電感負載供電， L＝ 20mH， U2＝ 100V，求當 α ＝ 0?和 60?時的負載電流 Id，并畫出 ud 與 id 波形。 0 02 ? 2 ?2 ?? ??4?4 ?25 ?4a) b) c)圖1 4 30 圖 143 晶閘管導電波形 解： a) Id1=π21 ??? ??4 )(sin ttdIm=π2mI( 122?)? Im I1= ??? ??? 4 2 )()s in(21 tdtI m=2mI ?2143? ? Im b) Id2 =π1 ??? ??4 )(sin ttdIm=πmI( 122?)? Im I2 = ??? ??? 4 2 )()s in(1 tdtI m= 2mI ?2123? ? Im c) Id3=π21 ?20 )(? ?tdIm= I3 = ?20 2 )(21 ? ?? tdI m = 4. 上題中如果不考慮安全裕量 ,問 100A 的晶閘管能送出的平均電流 Id Id Id3各為多少？這時，相應(yīng)的電流最大值 Im Im Im3 各為多少 ? 解：額定電流 I T(AV) =100A 的晶閘管，允許的電流有效值 I =157A，由上題計算結(jié)果知 a) Im1 ? I ?， Id1? Im1 ? 1 b) Im2 ? I ?, Id2? Im2 ? c) Im3 =2 I = 314, Id3=41 Im3 = 7. IGBT、 GTR、 GTO 和電力 MOSFET 的驅(qū)動電路各有什么特點？ 答： IGBT 驅(qū)動電路的特點是：驅(qū)動電路具有較小的輸出電阻， IGBT 是電壓驅(qū)動型器件， IGBT 的驅(qū)動多采用專用的混合集成驅(qū)動器。 2. 維持晶閘管導通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導通變?yōu)殛P(guān)斷？ 答：維持晶閘管導通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導通的最小電流，即維持電流。 答：全控型器件緩沖電路的主要作用是抑制器件的內(nèi)因過電壓， du/dt或過電流和 di/dt，減小器件的開關(guān)損耗。 答：具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，該變壓器沒有直流磁化的問題。 3．單相橋式全控整流電路， U2＝ 100V，負載中 R＝ 2Ω ， L 值極大，當 α ＝ 30176。在電路中器件均不導通 的階段，交流電源電壓由晶閘管平衡。 9．三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法， a、 b 兩相的自然換相點是同一點嗎？如果不是，它們在相位上差多少度？ 答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法， a、 b 兩相之間換相的的自然換相點不是同一點。 13．三相橋式全控整流電路， U2=100V，帶電阻電感負載， R=5Ω， L 值極大，當 ?=60?時，要求： ① 畫出 ud、 id 和 iVT1 的波形 ； ② 計算 Ud、 Id、 IdT和 IVT。 解：考慮 LB時，有： Ud＝ － Δ Ud Δ Ud＝ 3XBId∕ 2π Id＝（ Ud－ E） ∕ R 解方程組得： Ud＝（ π R ＋ 3XBE）∕（ 2π R＋ 3XB）＝ （ V） Δ Ud＝ （ V） Id＝ （ A） 11 又∵ ?cos － )cos( ??? ＝ 2 BdXI ∕ 6 U2 即得出 )30cos( ??? = 換流重疊角 ? ＝ 176。 解： ①當 LB＝ 0 時： Ud＝ ＝ 220 cos60176。 20．試計算第 3 題中 i2 的 7 次諧波分量的有效值 I2 I2 I27。 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) 要有電動勢，其極性須和晶閘管的導通方向一致，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 為負值。 16 三相橋式全控整流電路，當負載為電阻負載時，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 120?， 當負載為電感負載時，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 90?。 BCAabcsasbsc