【正文】 A） 16 I25＝ 2 2 Id∕ 5π ＝ 2 2 179。－ 60176。 解：三相橋式不可控整流電路相當于三相橋式可控整流電路 α ＝ 0176。 解：考慮 LB時，有： 12 Ud＝ － Δ Ud Δ Ud＝ 2XBId∕ π Id＝（ Ud－ E） ∕ R 解方程組得： Ud＝（ π R ＋ 2XBE）∕（ π R＋ 2XB）＝ （ V） Δ Ud＝ （ V） Id＝ （ A） 又∵ ?cos － )cos( ??? ＝ 2 BdXI ∕ U2 即得出 )60cos( ??? = 換流重疊角 ? ＝ 176。 cos60176。 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。 cos30176。 ∕ ＝ 26~35（ A） 具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。 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。 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。 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，減小器件的開關損耗。 GTO 之所以能夠自行關斷，而普通晶閘管不能，是因為 GTO與普通晶閘管在設計和工藝方 面有以下幾點不同： 1) GTO 在設計時 2? 較大，這樣晶體管 V2 控制靈敏，易于 GTO 關斷； 2) GTO 導通時的 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，這樣為門極控制關斷提供了有利條件； 3) 多元集成結構使每個 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。1 第 2 章 整流電路 42 1 第 1 章 電力電子器件 1. 使晶閘管導通的條件是什么？ 答：使晶閘管導通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）。 6. 如何防止電力 MOSFET 因靜電感應應起的損壞？ 答：電力 MOSFET 的柵極絕緣層很薄弱，容易被擊穿而損壞。 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；關斷時，負載電流經(jīng) VDs 從 Cs分流，使 du/dt 減小，抑制過電壓。 因為單相全波可控整流電路變壓器二次測繞組中，正負半周內(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。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。 4．單相橋式半控整流電路，電阻性負載，畫出整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形。＝ (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： IVT＝ Id ∕ 2 ＝ （ A） 8 故晶閘管的額定電壓為： UN＝ (2~3)179。它們在相位上相差 180176。＝ （ 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，電阻負載，如果有一個晶閘管不能導通，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 VT 1不能導通，整流電壓 ud波形如下： 11 u dO ? t 假設 VT1被擊穿而短路，則當晶閘管 VT3或 VT 5 導通時，將發(fā)生電源相間短路，使得 VT VT 5也可能分別被擊穿。 ? 60176。時的情況。＝ 176。 ∕ 5π＝ （ A） I27＝ 2 2 Id∕ 7π ＝ 2 2 179。 ∕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。178。178。 ? 120176。該點與鋸齒波的中點重合，即對應于同步信號的 300?，所以同步信號滯后 ua 180176。一個周期內(nèi)的平均電壓 Uo＝ Ett t ?? offon on。 答： 假設電路中電感 L 值很大，電容 C 值也很大。 答：升降壓斬波電路的基本原理： 當可控開關 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。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。 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。 26 第 4 章 交流電力控制電路和 交交變頻電路 1. 一調光臺燈由單相交流調壓電路供電，設該臺燈可看作電阻負載，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 。 此時， 晶閘管電流有效值為 ? ?????? c os )2c os (s i n2 1VT ???? ZUI = 220??179。這都是十分不合理的。 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) 29 提供無功功率（提供容性的無功功率）。 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)橹绷麟姡瑑山M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系，而是由電動機工作狀態(tài)的需要決定。 8 三相交交變頻電路有那兩種接線方式？它們有什么區(qū)別？ 30 答：三相交交變頻電路有公共交流母線進線方式和輸出星形聯(lián) 結方式兩種接線方式。為什么說這種電路有較好的發(fā)展前景？ 答：矩陣式變頻電路的基本原理是： 對輸入的單相或三相交流電壓進行斬波控制，使輸出成為正弦交流輸出。全控型器件采用此換流方式。直流側電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。而交流側輸出電壓波形和相位則因負載阻抗情況的 32 不同而不同。 5. 三相橋式電壓型逆變電路， 180176。因放電電流恒為 Id，故稱恒流放電階段。 逆變電路多重化就是把若干個逆變電路的輸出按一定的相位差組合起來，使它們所含的某些主要諧波分量相互抵消，就可以得到較為接近正弦波的波形。 在采樣控制理論中有一條重要的結論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同，沖量即窄脈沖的面積。對于正弦波的負半周，也可以用同樣的方法得到 PWM 波形。 考慮到上述對稱 性，半周期內(nèi)有 5個開關時刻可以控制。對于三相 PWM 型逆變電路來說，三相輸出的對稱性也變差。 分段同步調制是把逆變電路的輸出頻率劃分為若干段，每個頻段的載波比一定，不同頻段采用不同的載波比。 7．單相和三相 SPWM 波形中，所含主要諧波頻率為多少？ 答：單相 SPWM 波形中所含的諧波頻率為： rc ?? kn ? 式中， n=1,3,5,…時， k=0,2,4, …； n=2,4,6,…時， k=1,3,5, … 在上述諧波中，幅值最高影響最大的是角頻率為 ?c的諧波分量。 1， m=1,2,…； n=2,4,6,…時，??? ?? ??? ??,2,116 ,1,016 mm mmk 在上述諧波中，幅值較高的是 ?c177。而在低頻段采用較高的載波比，以使載波頻率不致過低而對負載產(chǎn)生不利影響。 同步調制的主要特點是： 在同步調制方式中，信號波頻率變 化時載波比 N 不變，信號波一個周期內(nèi)輸出的脈沖數(shù)是固定的，脈沖相位也是固定的。 5．什么是異步調制？什么是同步調制？兩者各有何特點？分段同步調制有什么優(yōu)點？ 答： 載波信號和調制信號不保持同步的調制方式稱為異步調制。 2．設圖 63 中半周期的脈沖數(shù)是 5，脈沖幅值是相應正弦波幅值的兩倍，試按面積等效原理計算脈沖寬度。上述原理稱為面積等效原理 以正弦 PWM 控制為例。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。 uC13 降到零之后在 U 相負載電感的作用下，開始對 C13反向充電。試求輸出相電壓的基波幅值 UUN1m和有效值 UUN輸出線電壓的基波幅值 UUV1m和有效值 UUV輸出線電壓中 5 次諧波的有效值 UUV5。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器件反并聯(lián)二極管。而交流側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。 矩陣式交交變頻電路的主要缺點是：所用的開關器件為 18 個，電路結構較復雜，成本較高，控制方法還不算成熟；輸出輸入最大電壓比只有 ，用于交流電機調速時輸出電壓偏低。為此，交流電動機三個繞組必須拆開，共引出六根線。當交交變頻電路中采用常用的 6 脈波三相橋式整流電路時，最高輸出頻率不應高于電網(wǎng)頻率的 1/3~1/2。實際應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)調節(jié)無功功率。這樣的電路體積小、成本低、易于設計制造。 交流調壓電路是在交流電源的每個周期對輸出電壓波形進行控制。 同理，輸出功率為最大輸出功率的 50%時，有： 1o UU ? 又由 ? ??? ? ??? 2 2s in1o UU α =90176。 解： Sepic電路的原理圖如下： RVDa)Vi 1 L 1 C 1u C1 i 2L 2C 2u ou L1u L2E Sepic 斬波電路 在 V導通 ton期間， uL1=E uL2= uC1 在 V關斷 toff期間 uL1＝ E?uo?uC1 uL2= ?uo 當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，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= Ettoffon 24 Zeta電路的原理圖如下： RVDEVi 1C 1L 1 u oC 2L 2u L1u L2uC1 在 V導通 ton期間， uL1= E uL2= E???uC1?uo 在 V關斷 toff期間 uL1＝ uC1 uL2= ?uo 當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，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，并結合圖 37b 的波形，繪制出各個階段電流流通的路徑并標明電流方向。該電路的等效電路如圖 35b 所示， 23 相當于開關 S 在 A、 B 兩點之間交替切換。此后，使 V 關斷，電感 L 中貯存的能量向負 載釋放，電流為 i2， 方向如圖 34 所示。設 V處于通態(tài)的時間為 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,計算輸出電壓平均值 Uo，輸出電流平均值 Io。所以同步信號只要再滯后 150176。 29．什么是逆變失??？如何防止 逆變失敗？ 答：逆變運行時，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變?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 要有電動勢，其極性須和晶閘管的導通方向一致，其值應大于變流電路直流側的平均電壓； ② 要求晶閘管的控制角 α π /2，使 Ud為負值。）次諧波。 ③ 在兩種電路中，晶閘管的導通及觸發(fā)脈沖的分配關系是一樣的，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 Id＝ （ A） 由此可計算出 5 次和 7 次諧波分量的有效值為： I25＝ 6 Id∕ 5π＝ 6