【正文】 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？ 答： 規(guī)則采樣法是一種在采用微機實現(xiàn)時實用的 PWM 波形生成方法。在異步調(diào)制方式中，通常保持載波頻率 fc 固定不變，因而當信號波頻率 fr 變化時，載波比 N 是變化的。把正弦半波分成 N 等份，就可把其看成是 N 個彼此相連的脈沖列所組成的波形。如忽略負載中電阻的壓降，則在 uC13=0 時刻后，二極管 VD3 受到正向偏置而導通，開始流過電流 ，兩個二極管同時導通，進入二極管換流階段，如圖 516c 所示。 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有反饋二極管？ 答：在電壓型逆變電路中， 當交流側(cè)為阻感負載時需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。 強迫換流：設(shè)置附加換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強迫施加反向電壓換流稱為強迫換流。 而在輸出星形聯(lián)結(jié)方式中，因為電動機中性點不和變頻器中性點接在一起，電動機只引三根線即可，但是因其三組單相交交變頻器的輸出聯(lián)在一起，其電源進線必須隔離，因此三組單相交交變頻器要分別用三個變壓器供電。 TSC 提供容性的無功功率，符合大多數(shù)無功功率補償?shù)男枰?。而交流調(diào)功電路是將負載與交流電源接通幾個周波，再斷開幾個周波，通過改變接 通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負載所消耗的平均功率。 解：電流可逆斬波電路中， V1和 VD1 構(gòu)成降壓斬波電路，由電源向直流電動機供電，電動機為電動運行，工作于第 1 象限； V2和 VD2 構(gòu)成升壓斬波電路，把直 流電動機的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊答伒诫娫矗闺妱訖C作再生制動運行，工作于第 2 象限?？梢?，負載電壓極性為上負下正，與電源電壓極性相反。 解：由于 L 值極大，故負載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為 Uo= ETton = 5020200? =80(V) 輸出電流平均值為 Io = REU Mo = 103080? =5(A) 3．在圖 31a 所示的降壓斬波電路中， E=100V， L=1mH， R= ， EM=10V，采用脈寬調(diào)制控制方式， T=20μ s，當 ton=5μ s時 ，計算輸出電壓平均值 Uo，輸出電流平均值 Io，計算輸出電流的最大和最小值瞬時值并判斷負載電流是否連續(xù)。 防止逆變失敗的方法有：采用精確可靠的觸發(fā)電路，使用性能良好的晶閘管，保證交 流電源的質(zhì)量，留出充足的換向裕量角 β 等。 24 脈波整流電路的交流輸入電流中含有 23次、 25 次、 47次、 49 次等，即 24k?1（ k=1， 2， 3178。 ∕ 5π＝ （ A） I27＝ 6 Id∕ 7π＝ 6 179。 解： ①當 LB＝ 0時： Ud＝ ＝ 179。u2uduabuacubcubaucaucbuabuacuaⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ ⅥubucO ? t? t1O ? tid? tO? tOiVT1 ② Ud、 Id、 IdT和 IVT 分別如下 Ud＝ ?＝ 179。 6. 晶閘管串聯(lián)的單相半控橋（橋中 VT VT 2為晶閘管），電路如圖 211 所示，U2=100V，電阻電感負載， R=2Ω ， L 值很大，當 ?=60 時求流過器件電流的有效值，并作出 ud、 id、 iVT、 iD的波形。 cos30176。 解： α ＝ 0 時，在電源電壓 u2的正半周期晶閘管導通時，負載電感 L 儲能，在晶閘管開始導通時刻，負載電流為零。 要使晶閘管由導通變?yōu)殛P(guān)斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導通的晶閘管關(guān)斷。 3. 圖 143 中陰影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波形的電流最大值均為 Im，試計算各波形的電流平均值 Id Id Id3與電流有效值 I I I3。在電源電壓 u2 的負半周期，負載電感 L 釋放能量，晶閘管繼續(xù)導通。＝ （ 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）179。 解： ud、 id、 iVT、 iD的波形如下圖： u2O ? tO ? tO ? tudidO ? tO ? tIdIdIdiV T 1iV D 2?? ??? ? 負載電壓的平均值為： 2 )3/c os ()(ds i n21 23 2d ???? ?? ??? ? UttUU＝ （ V） 負載電流的平均值為： Id＝ Ud∕ R＝ ∕ 2＝ （ A） 流過晶閘管 VT VT 2 的電流有效值為： IVT＝31Id＝ （ A） 流過二極管 VD VD4的電流有效值為： IVD＝32Id＝ （ A） 7. 在三相半波整流電路中，如果 a 相的觸發(fā)脈沖消失，試繪出在電阻性負載和電感性負載下整流電壓 ud的波形。 100179。 220179。 ∕ 7π＝ （ A） 22． 試分別計算第 3 題和第 13 題電路的輸入功率因數(shù)。178。 30． 單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當負載分別為電阻負載或電感負載時，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，當負載為電阻負載時，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 180， 當負載為電感負載時，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 90 。當 ton=3μ s時，重新進行上述計算。 穩(wěn)態(tài)時，一個周期 T 內(nèi)電感 L 兩端電壓 uL對時間的積分為零，即 ? ?T tu0 L 0d 當 V處于通態(tài)期間， uL = E；而當 V處于斷態(tài)期間， uL = uo。 圖 37b中，各階段器件導通情況及電流路徑等如下： V1導通，電源向負載供電： E LV 1VD 1 u oi oV 2VD 2E MMR V1關(guān)斷， VD1續(xù)流： E LV 1VD 1 u oi oV 2VD 2E MMR 25 V2導通， L上蓄能： E LV 1VD 1 u oi oV 2VD 2E MMR V2關(guān)斷， VD2導通，向電源回饋能量 E LV 1VD 1 u oi oV 2VD 2E MMR 9．對于圖 38 所示的橋式可逆斬波電路，若需使電動機工作于反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)，試分析此時電路的工作情況，并繪制相應的電流流通路徑圖，同時標明電流流向。 交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制（如調(diào)光臺燈和舞臺燈光控制）及異步電動機的軟起動，也用于異步電動機調(diào)速。其提供的無功功率不能連續(xù)調(diào)節(jié)，但在實用中只要分組合理，就可以達到比較理想的動態(tài)補償效果。 9 在三相交交變頻電路中，采用梯形波輸出控制的好處是什么？為 什么？ 答：在三相交交變頻電路中采用梯形波控制的好處是可以改善輸入功率因數(shù)。通常是利用附加電容上的能量實現(xiàn)，也稱電容換流。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。隨著 C13充電電壓不斷增高，充電電流逐漸減小，到某一時刻充電電流減到零， VD1承受反壓而關(guān)斷，二極管換流階段結(jié)束。這些脈沖寬度相等，都等于 π /N，但幅值不等且脈沖頂部不是水平直線而是曲線，各脈沖幅 值按正弦規(guī)律變化。 異步調(diào)制的主要特點是： 在信號波的半個周期內(nèi)， PWM 波的脈沖個數(shù)不固定，相位也不固定，正負半周期的脈沖不對稱，半周期內(nèi)前后 1/4 周期的脈沖也不對稱。規(guī)則采樣法是在自然采樣法的基礎(chǔ)上得出的。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。 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。上述原理稱為面積等效原理 以正弦 PWM 控制為例。 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。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。 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。為此，交流電動機三個繞組必須拆開，共引出六根線。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(diào)節(jié)無功功率。 交流調(diào)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。 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(guān)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(guān)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(jié)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。此后，使 V 關(guān)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。 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。 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。）次諧波。 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＝ 6 179。 14 二極管電流和變壓器二次測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： u2udiV D 1? tO? tO? tO? tOuaubuc? t1uabuacubcubaucaucbuabuacⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵi2a IdId 17．三相全控橋，反電動勢阻感負載， E=200V， R=1Ω， L=∞ ， U2=220V， ?=60，當 ① LB=0 和 ② LB=1mH 情況下分別求 Ud、 Id 的值，后者還應求 ??并分別作出 ud與 iT 的波形。 解： ① ud、 id 和 iVT1 的波形如下： ?? = 6 0 176。 ∕ ＝ 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。 100179。 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，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)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