【正文】 SL rVDLS 1C rVD 1 Lr Cr S1SVDVD 1L 零電壓轉(zhuǎn)換 PWM 電路的基本開(kāi)關(guān)單元 零電流轉(zhuǎn)換 PWM 電路的基本開(kāi)關(guān)單元 3．在移相全橋零電壓開(kāi)關(guān) PWM 電路中，如果沒(méi)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(kāi)關(guān)仍是軟開(kāi)關(guān)，哪些開(kāi)關(guān)將成為硬開(kāi)關(guān)？ 答 : 如果沒(méi)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(wú)法與 Lr構(gòu)成諧振回路，這樣， S 3 、 S4 將變?yōu)橛查_(kāi)關(guān)， S1 、 S2 仍為軟開(kāi)關(guān)。 ，交流電源送出無(wú)功功率，成為靜止無(wú)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(guò)對(duì) PWM 整流電路的適當(dāng)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(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期。 5．什么是異步調(diào)制？什么是同步調(diào)制？?jī)烧吒饔泻翁攸c(diǎn)？分段同步調(diào)制有什么 27 優(yōu)點(diǎn)？ 答： 載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)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(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。因?yàn)榉答仧o(wú)功能量時(shí)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(kāi)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(fù)載阻抗情況的不同而不同。 負(fù)載換流：由負(fù)載提供換流電壓，當(dāng)負(fù)載為電容性負(fù)載即負(fù)載電流超前于負(fù)載電壓時(shí)，可實(shí)現(xiàn) 負(fù)載換流。 7．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(shí)的特性接近正弦波。 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 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(duì)無(wú)功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。試求： ① 開(kāi)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(shí)電源側(cè)的功率因數(shù)；④當(dāng) α =2?時(shí)，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)。 與升降壓斬波電路相比， Cuk 斬波電路有一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，其輸入電源電流和輸出負(fù)載電流都是連續(xù)的，且脈動(dòng)很小，有利于對(duì)輸入、輸出進(jìn)行濾波。當(dāng) V 處于斷態(tài)時(shí)， E— L1— C— VD 回路和 R— L2— VD 回路分別流過(guò)電流。 答：升降壓斬波電路的基本原理： 當(dāng)可控開(kāi)關(guān) V 處于通態(tài)時(shí)，電源 E 經(jīng) V 向電感 L供電使其貯存能量，此時(shí)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(gè)周期內(nèi)的平均電壓 Uo＝ Ett t ?? offon on。該點(diǎn)與鋸齒波的中點(diǎn)重合，即對(duì)應(yīng)于同步信號(hào)的 300?，所以同步信號(hào)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(fù)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(dòng)勢(shì) 阻感負(fù)載， R=1Ω， L=∞ ， E=40V， U2=100V， LB=， 10 當(dāng) ?=60?時(shí)求 Ud、 Id 與 ??的數(shù)值，并畫(huà)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(guò)每個(gè)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(duì) IGBT、 GTR、 GTO 和電力 MOSFET 的優(yōu)缺點(diǎn)的比較如下表： 器 件 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) IGBT 開(kāi)關(guān)速度高，開(kāi)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(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小 開(kāi)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(kāi)關(guān)特性好，通流能力強(qiáng)，飽和壓降低 開(kāi)關(guān)速度低，為電流驅(qū)動(dòng)，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，存在二次 擊穿問(wèn)題 GTO 電壓、電流容量大，適用于大功率場(chǎng)合，具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，其通流能力很強(qiáng) 電流關(guān)斷增益很小，關(guān)斷時(shí)門極負(fù)脈沖電流大，開(kāi)關(guān)速度低，驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，開(kāi)關(guān) 2 頻率低 電 力 MOSFET 開(kāi)關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，工作頻率高，不存在二次擊穿問(wèn)題 電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過(guò) 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(duì)電感負(fù)載供電， L＝ 20mH， U2＝ 100V，求當(dāng) α ＝ 0?和 60?時(shí)的負(fù)載電流 Id，并畫(huà)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(dǎo)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(wèn) 100A 的晶閘管能送出的平均電流 Id Id Id3各為多少？這時(shí)，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(jì)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(dòng)電路各有什么特點(diǎn)？ 答： IGBT 驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是：驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸出電阻， IGBT 是電壓驅(qū)動(dòng)型器件， IGBT 的驅(qū)動(dòng)多采用專用的混合集成驅(qū)動(dòng)器。 2. 維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？ 答：維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導(dǎo)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(guò)電壓， du/dt或過(guò)電流和 di/dt，減小器件的開(kāi)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(méi)有直流磁化的問(wèn)題。 3．單相橋式全控整流電路， U2＝ 100V，負(fù)載中 R＝ 2Ω ， L 值極大，當(dāng) α ＝ 30176。在電路中器件均不導(dǎo)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(yáng)極接法， a、 b 兩相的自然換相點(diǎn)是同一點(diǎn)嗎？如果不是，它們?cè)谙辔簧喜疃嗌俣龋? 答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽(yáng)極接法， a、 b 兩相之間換相的的自然換相點(diǎn)不是同一點(diǎn)。 13．三相橋式全控整流電路， U2=100V，帶電阻電感負(fù)載， R=5Ω， L 值極大，當(dāng) ?=60?時(shí)，要求： ① 畫(huà)出 ud、 id 和 iVT1 的波形 ； ② 計(jì)算 Ud、 Id、 IdT和 IVT。 解：考慮 LB時(shí)，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(dāng) LB＝ 0 時(shí)： Ud＝ ＝ 220 cos60176。 20．試計(jì)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(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。 16 三相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 120?， 當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 90?。 BCAabcsasbsc