【正文】 20Hz左右。 而在輸出星形聯(lián)結(jié)方式中，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)中性點(diǎn)不和變頻器中性點(diǎn)接在一起，電動(dòng)機(jī)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(jìn)線必須隔離，因此三組單相交交變 頻器要分別用三個(gè)變壓器供電。 25 因?yàn)榫仃囀阶冾l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(dòng)，可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)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(gè)開(kāi)關(guān)器件，卻省去直流側(cè)大電容，使體積減少，且容易實(shí)現(xiàn)集成化和功率模塊化。 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)迫施加反向電壓換流稱(chēng)為強(qiáng)迫換流。 ③ 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。 4．電壓型逆變電路中反饋二極管的作用是什么？為什么電流型逆變電路中沒(méi)有反饋二極管？ 答：在電壓型逆變電路中， 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。 解：輸出相電壓的基波幅值為 ddU N 1 m UUU ?? ?=(V) 輸出相電壓基波有效值為： dU N1 mU N1 UUU ??=45(V) 輸出線電壓的基波幅值為 ddU V 1 m UUU ?? ?=110(V) 輸出線電壓基波的有效值為 ddU V 1 mUV1 UUUU ??? ?=78(V) 輸出線電壓中五次諧波 UV5u 的表達(dá)式為： tUu ?? 5sin532 dU V 5 ? 其有效值為： ?25 32 dUV5 UU ?=(V) 6．并聯(lián)諧振式逆變電路利用負(fù)載電壓進(jìn)行換相，為保證換相應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？ 答：假設(shè)在 t 時(shí)刻觸發(fā) VT VT3 使其導(dǎo)通，負(fù)載電壓 uo 就 通過(guò) VT VT3 施加在 VTVT4 上，使其承受反向電壓關(guān)斷，電流從 VT VT4 向 VT VT3 轉(zhuǎn)移，觸發(fā) VT VT3時(shí)刻 t 必須在 uo 過(guò)零前并留有足夠的裕量，才能使換流順利完成。如忽略負(fù)載中電阻的壓降，則在 uC13=0 時(shí)刻后，二極管 VD3 受到正向偏置而導(dǎo)通，開(kāi)始流過(guò)電流，兩個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通，進(jìn)入二極管換流階段，如圖 516c 所示。 串聯(lián)多重逆變電路多用于電壓型逆變電路的多重化。把正弦半波分成 N 等份，就可把其看成是 N 個(gè)彼此相連的脈沖列所組成 的波形。 解：將各脈沖的寬度用 ?i（ i=1, 2, 3, 4, 5）表示，根據(jù)面積等效原理可得 ?1=m50 m2 dsinU ttU?? ??= 502cos ??t? =(rad)=(ms) ?2 =m525m2dsinUttU ????? =5252cos ???t? =(rad)=(ms) ?3 =m5352 m2dsinUttU ????? =53522cos ???t? =(rad)=(ms) ?4 =m5453 m2dsinUttU ????? =?2 =(rad)=(ms) ?5 =m54 m2dsinUttU ????? =?1 =(rad)=(ms) 3. 單極性和雙極性 PWM 調(diào)制有什么區(qū)別？三相橋式 PWM 型逆變電路中，輸出相電壓（輸出端相對(duì)于直流電源中點(diǎn)的電壓）和線電壓 SPWM 波形各有幾種電平？ 29 答：三角波載波在信號(hào)波正半周期或負(fù)半周期里只 有單一的極性，所得的 PWM 波形在半個(gè)周期中也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱(chēng)為單極性 PWM 控制方式。在異步調(diào)制方式中，通常保持載波頻率 fc 固定不變，因而當(dāng)信號(hào)波頻率 fr 變化時(shí)，載波比 N 是變化的。 當(dāng)逆變電路輸出頻率很低時(shí)，同步調(diào)制時(shí)的載波頻率 fc 也很低。 6．什么是 SPWM 波形的規(guī)則化采樣法？和自然采樣法比規(guī)則采樣法有什么優(yōu)點(diǎn)？ 答： 規(guī)則采樣法是一種在采用微機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)實(shí)用的 PWM 波形生成方法。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(guò)高，可限制在功率器件允許的范圍內(nèi)。 載波比 N 等于常 數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步的方式稱(chēng)為同步調(diào)制。利用其中的 1 個(gè)自由度控制基波的大小，剩余的 4 個(gè)自由度可用于消除 4 種頻率的諧波?？梢?jiàn)，所得到的 PWM 波形和期望得到的正弦波等效。效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。組合方式有串聯(lián)多重和并聯(lián)多重兩種方式。在 C13 電壓 uC13 下降到零之前， VT1 一直承受反壓，只要反壓時(shí)間大于晶閘管關(guān)斷時(shí)間 tq，就能保證可靠關(guān)斷。導(dǎo)電方式， Ud=100V。 ③ 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電感起緩沖無(wú)功能量的作用。 ② 由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。 電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)提供換流電壓，只要把負(fù)的電網(wǎng)電壓加在欲換流的器件上即可。 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 1，也可控制為需要的功率因數(shù)；能量可雙向流動(dòng)，適用于交流電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行；不通過(guò)中間直流環(huán)節(jié)而直接實(shí)現(xiàn)變頻，效率較高。 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。當(dāng)交交變頻電路中采用常用的 6 脈波三相橋式整流電路時(shí)，最高輸出頻率不應(yīng)高于電網(wǎng)頻率的 1/3~1/2錯(cuò)誤 !未指定書(shū)簽。實(shí)際應(yīng)用中往往配以固定電容器（ FC），就可以在從容性到感性的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率。這樣的電路體積小、成本低、易于設(shè)計(jì)制造。 交流調(diào)壓電路是在交流電源的每個(gè)周期對(duì)輸出電壓波 形進(jìn)行控制。 同 理，輸出功率為最大輸出功率的 50%時(shí)，有： 1o UU ? 22 又由? ??? ? ??? 2 2s in1o UU ， α =90176。 解： Sepic 電路的原理圖如下： Sepic 斬波電路 在 V 導(dǎo)通 ton期間， uL1=E uL2= uC1 在 V 關(guān)斷 toff期間 uL1＝ E?uo?uC1 uL2= ?uo 當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，電感 L L2的電壓平均值均為零，則下面的式子成立 E ton + (E?uo?uC1) toff =0 uC1 ton?uo toff=0 由以上兩式即可得出 Uo= Ettofon Zeta 電路的原理圖如下： RVDEVi1C1L1 u oC2L2uL1uL2uC1RVDa)Vi 1 L 1 C 1u C1 i 2L 2C 2u ou L1u L2E 20 在 V導(dǎo)通 ton期間， uL1= E uL2= E???uC1?uo 在 V 關(guān)斷 toff期間 uL1＝ uC1 uL2= ?uo 當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，電感 L L2的電壓平均值均為零，則下面的式子成立 E ton + uC1 toff =0 (E?uo?uC1) ton?uo toff=0 由以上兩式即可得出 Uo= Ettoffon 8．分析圖 37a 所示的電流可逆斬波電路，并結(jié)合圖 37b 的波形，繪制出各個(gè)階段電流流通的路徑并標(biāo)明電流方向。該電路的等效電路如圖 35b 所示，相 當(dāng)于開(kāi)關(guān) S 在 A、 B 兩點(diǎn)之間交替切換。此后，使 V 關(guān)斷，電感 L 中貯存的能量向負(fù)載釋放，電流為i2， 方向如圖 34 所示。設(shè) V 處于通態(tài)的時(shí)間為 ton，此階段電感 L 上積蓄的 能量為on1tEI 。 2．在圖 31a 所示的降壓斬波電路中，已知 E=200V， R=10Ω ， L 值極大， EM=30V，T=50μ s,ton=20μ s,計(jì)算輸出電壓平均值 Uo，輸出電流平均值 Io。所以同步信號(hào)只要再滯后 150176。 29．什么是逆變失敗？如何防止逆變失??？ 答：逆變運(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘管電路形成短路， 16 或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內(nèi)阻很小，形成很大的短路電流，稱(chēng)為逆變失敗或逆變顛覆。 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。）次諧波。 ③ 在兩種電路中，晶閘管的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系是一樣的，整流電壓 ud和整流電流 id的波形形狀一樣。 解：第 13 題中，電路為三相橋式全控整流電路，且已知 14 Id＝ （ A） 由此可計(jì)算出 5 次和 7 次諧波分量的有效值為： I25＝ 6 Id∕ 5π＝ 6 179。變壓器二次側(cè)電流中含有 2k＋ 1（ k＝ 3…… ）次 即奇次諧波，其中主要的有 3 次、 5 次諧波。 二極管電流和變壓器二次測(cè)電流的有效值分別為 IVD＝ Id∕ 3＝ ∕ 3＝ （ A） I2a＝ 32 Id＝ （ A） ud、 iVD1 和 i2a的波形如下： u di VT 1? tO? tO?I du a u b u c?i VT 2? tO?I dOu a u b u cu2 12 u2udiV D 1? tO? tO? tO? tOuaubuc? t1uabuacubcubaucaucbuabuacⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵi2a IdId 17．三相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載， E=200V， R=1Ω， L=∞ ， U2=220V， ?=60?，當(dāng) ① LB=0 和 ② LB=1mH 情況下分別求 Ud、 Id的值，后者還應(yīng)求 ??并分別作出 ud與 iT 的波形。 最后，作出整流電壓 Ud的波形如下： 15．三相半波可控整流電路，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載， U2=100V， R=1Ω， L=∞ ， LB=1mH，求當(dāng) ?=30?時(shí)、 E=50V 時(shí) Ud、 Id、 ??的值并作出 ud與 iVT 1 和 iVT 2 的波形。 解： ① ud、 id和 iVT1 的波形如 圖 ： ② Ud、 Id、 IdT 和 IVT 分別如下 Ud＝ ?＝ 179。 。 ∕ ＝ 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。因此，二極管承受的電壓不會(huì)出現(xiàn)正的部 分。 100179。 ① 以晶閘管 VT2 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(mén)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)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 3 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。 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(zhuān)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。40 第 8 章 組合變流電路 31 第 6 章 PWM 控制技術(shù) 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) I