【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 .0 0 1 0 .0 0 20 .5LR? ? ? ? 當(dāng) ston ?5? 時(shí)，有 ? ??? ?? ??? 由于 0 .2 4 9ee m??? ??? ? ? 所以輸出電流連續(xù)。 4．簡(jiǎn)述圖 32a 所示升壓斬波電路的基本工作原理。 答：假設(shè)電路中電感 L值很大，電容 C值也很大。當(dāng) V 處于通態(tài)時(shí)，電源 E向電感 L充電，充電電流基本恒定為 1I ,同時(shí)電容 C 上的電壓向負(fù)載 R 供電，因 C 值很大，基本保持輸出電壓為恒值 0U 。設(shè) V 處于通態(tài)的時(shí)間為 ont ，此階段電感 L 上積蓄的能量為 E1I ont 。當(dāng) V 處于斷態(tài)時(shí) E 和己共同向電容 C 充電并向負(fù)載 R 提供能量。設(shè) V 處于斷態(tài)的時(shí)間為 offt ，則在此期間電感 L釋放的能量為 0()UE? 1I offt ； 當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期 T中電感 L積蓄的能量與釋放的能量相等，即： 1 0 1()on offEI t U E I t?? 化簡(jiǎn)得： 0 on offoff offtt TU E E?? ? ? 式中的 T／ offt ? 1，輸出電壓高于電源電壓，故稱(chēng)該電路為升壓斬波電路。 5．在圖 32a所示的升壓斬波電路中，已知 E=50V， L值和 C值極大， R=20Ω，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng) T=40μ s， ont =25μ s 時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值 0U ，輸出電流平均值 0I 。 解：輸出電壓平均值為： 0 40 5 0 1 3 3 .3 ( )4 0 2 5o ffTU E Vt? ? ? ?? 輸出電流平均值為： 00 1 3 3 .3 6 .6 6 7 ( )20UIAR? ? ? 6．試分別簡(jiǎn)述升降壓斬波電路和 Cuk 斬波電路的基本原理，并比較其異同點(diǎn)。 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 1i ，方向如圖。 34 中所示。同時(shí)，電容 C 維持輸出電壓基本恒定并向負(fù)載 R供電。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?？梢?jiàn)，負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。 穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期 T 內(nèi)電感 L 兩端電壓 Lu 對(duì)時(shí)間的積分為零，即 0 0T Lu dt?? 當(dāng) V處于通態(tài)期間， Lu =E：而當(dāng) V 處于斷態(tài)期間 0Luu?? 。于是： 0on offE t U t? ? ? 改變導(dǎo)通比 ? ，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng) 0? l／ 2時(shí)為降壓，當(dāng) l／ 2? l 時(shí)為升壓，因此將該電 路稱(chēng)作升降壓斬波電路。 Cuk 斬波電路的基本原理：當(dāng) V處于通態(tài)時(shí)， E— 1L — V回路和 R— 2L C— V回路分別流過(guò)電流。當(dāng) V 處于斷態(tài)時(shí)， 1E L C VD? ? ? 回路和 R 2L VD 回路分別流過(guò)電流。輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。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。 假設(shè)電容 C 很大使電容電壓 cu 的脈動(dòng)足夠小時(shí)。當(dāng)開(kāi)關(guān) S 合到 B點(diǎn)時(shí)， B點(diǎn)電壓 Bu =0， A點(diǎn)電壓 ACuu?? ；相反，當(dāng) S合到 A點(diǎn)時(shí)， BCuu? ， 0Au? 1 03i NUUN? 。因此， B點(diǎn)電壓 Bu 的平均值為 offBctuUT? (Uc 為電容電壓“ c 的平均值 )，又因電感 Ll 的電壓平均值為零，所以offBctE U UT?? 。另一方面， A 點(diǎn)的 電壓平均值為 onActUUT?? ，且2L 的電壓平均值為零，按圖3— 5b 中輸出電壓 Uo 的極性，有 0 on ctUUT? 。于是可得出輸出電壓 Uo與電源電壓 E的關(guān)系： 0 1o n o no f f o nttU E E Et T t ? ?? ? ??? 兩個(gè)電路實(shí)現(xiàn)的功能是一致的，均可方便的實(shí)現(xiàn)升降壓斬波。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。 7．試?yán)L制 Speic 斬波電路和 Zeta 斬波電路的原理圖，并推導(dǎo)其輸入輸出關(guān)系。 解： Sepic 電路的原理圖如下： 在 V導(dǎo)通 ont 期間， 1LUE? 21LCUU? 左 V關(guān)斷 oft 期間 1 0 1LCu E u u? ? ? 20Luu?? 當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，電感 L、 L的電壓平均值均為零，則下面的式子成立 01( ) 0on C of fEt E u u t? ? ? ? 10 0C on of fu t u t?? 由以上兩式即可得出 0 onofftUEt? Zeta 電路的原理圖如下： 在 V導(dǎo)通 ont 期間 1LuE? 2 1 0LCu E u u? ? ? 在 V關(guān)斷 offt 期間 11LCuu? 20Luu?? 當(dāng)電路工作穩(wěn)定時(shí)，電感 1L 、 2L 的電壓平均值為零，則下面的式子成立 1 0on C of fEt u t?? 0 1 0( ) 0C on offE u u t u t? ? ? ? 由以上兩式即可得出 0 onofftUEt? 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。 解：電流可逆斬波電路中， Vl 和 VDl 構(gòu)成降壓斬波電路，由電源向直流電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)運(yùn)行，工作于第 l 象限： V2 和 2DV 構(gòu)成升壓斬波電路，把直流電動(dòng)機(jī) 的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊答伒诫娫?，使電?dòng)機(jī)作再生制動(dòng)運(yùn)行，工作于第 2 象限。 圖 37b 中，各階段器件導(dǎo)通情況及電流路徑等如下： 1V 導(dǎo)通，電源向負(fù)載供電： 1V 關(guān)斷， VD，續(xù)流： 2V 也導(dǎo)通， L上蓄能 : 2V 關(guān)斷， 2DV 導(dǎo)通，向電源回饋能量 38 所示的橋式可逆斬波電路，若需使電動(dòng)機(jī)工作于反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)，試分析此時(shí)電路的工作情況，并繪制相應(yīng)的電流流通路徑圖，同時(shí)標(biāo)明電流流向。 解：需使電動(dòng)機(jī)工作于反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由 V3和 VD3 構(gòu)成的降壓斬波電路工作，此時(shí)需要 V2保持導(dǎo)通，與 V3和 VD3 構(gòu)成的降壓斬波電路相配合。 當(dāng) V3 導(dǎo)通時(shí)，電源向 M供電，使其反轉(zhuǎn)電動(dòng)，電流路徑如下圖： 當(dāng) V3 關(guān)斷時(shí)，負(fù)載通過(guò) VD3續(xù)流，電流路徑如下圖： 10．多相多重?cái)夭娐酚泻蝺?yōu)點(diǎn) ? 答：多相多重?cái)夭娐芬蛟陔娫磁c負(fù)載間接入了多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的基本斬波電路，使得輸入電源電流和輸出負(fù)載電流的脈動(dòng)次數(shù)增加、脈動(dòng)幅度減小，對(duì)輸入和輸出電流濾波更容易，濾波電感減小。 此外，多相多重?cái)夭娐愤€具有備用功能，各斬波單元之間互為備用，總體可靠性提高。 第 4 章 交流電力控制電路和交交變頻電路 一臺(tái)調(diào)光臺(tái)燈由單相交流調(diào)壓電路供電，設(shè)該臺(tái)燈可看作電阻負(fù)載，在 ? =0?時(shí)輸出 功率為最大值，試求功率為最大輸出功率的 80%、 50%時(shí)的開(kāi)通角 ? 。 解： ? =0?時(shí)的輸出電壓最大，為 Uomax= 10 1 )s in2(1 UtU ??? ?? 此時(shí)負(fù)載電流最大，為 Iomax= RURuo 1max ? 因此最大輸出功率為 Pmax=Uomax Iomax 輸出功率為最大輸出功率的 80%時(shí)，有： Pmax=Uomax Iomax= RU21 此時(shí) Uo= U 又由 Uo=U1 ? ???? ??2 2sin 解得 ?? ? 同理，輸出功率為最大輸出功率的 50%時(shí)，有： Uo= U 又由 Uo=U1 ? ???? ??2 2sin ??90? 一單相交流 調(diào)壓器，電源為工頻 220V，阻感串聯(lián)作為負(fù)載，其中 R= ， L=2mH。 試求： ① 開(kāi)通角 ? 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) ?=?/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)。 解：（ 1） ??????? ? 102502a rc t a na rc t a n 3??? RL 所以 ???? ? （ 2） ??? 時(shí)， 電流連續(xù)，電流最大且導(dǎo)通角 ?=? OUU ?1 Io= ? ? AZUo 274220232 ?????? ?? (3) P= KWIUIU OOO 7 42 2 01 ???? 1c os 1 ??? OOOIU IUSP? (4)由公式 ??????? t a n)s i n()s i n( ????? e當(dāng) 2??? 時(shí) ??? ?? c os)c os ( ta n??? e 對(duì)上式 ? 求導(dǎo) ???? ?? c ost a n1)s i n( t a n????? e 則由 1)(c o s)(s in 22 ???? ???? 得 1c os)t a n11( 22t a n2 ??? ????e ?136tanlntan ??? ??? )(123c os )2c os (s i n2 1 AZUI VT ????? ? ?????? )22s i n(2s i nc os11??????? ? ?????? UUIU IU OOOO 交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別？二者各運(yùn)用于什么樣的負(fù)載？為什么？ 答： :交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路的電路形式完全相同，二者的區(qū)別在于控制方式不同。 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。而交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)波，再斷開(kāi)幾個(gè)周波，通過(guò)改變接通周波數(shù)與斷開(kāi)周波數(shù)的比值來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。 交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制（如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光控制）及異步電動(dòng)機(jī)的軟 起動(dòng)，也用于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。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)。此外，在高電壓小電流或低電壓大電流直流電源中，也常采用交流調(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。如采用晶閘管相控整流電路，高電壓小電流可控直流電源就需要很多晶閘管串聯(lián)；同樣，低電壓大電流直流電源需要很多晶閘管并聯(lián)。這都是十分不合理的。采用交流調(diào)壓電路在變壓器一次側(cè)調(diào)壓，其電壓電流值都不太大也不太小，在變壓器二次側(cè)只要用二極管整流就可以了。這樣的電路體積小、成本低、易于設(shè)計(jì)制造。 交流調(diào)功電路常用于電爐溫度這樣時(shí)間常數(shù)很大的控制對(duì)象。由于 控制對(duì)象的時(shí)間常數(shù)大，沒(méi)有必要對(duì)交流電源的每個(gè)周期進(jìn)行頻繁控制。 . 什么是 TCR，什么是 TSC？它們的基本原理是什么？各有何特點(diǎn)？ 答： TCR 是晶閘管控制電抗器。 TSC 是晶閘管投切電容器。 二者的基本原理如下： TCR 是利用電抗器來(lái)吸收電網(wǎng)中的無(wú)功功率（或提供感性的無(wú)功功率），通過(guò)對(duì)晶閘管開(kāi)通角角 ? 的控制，可以連續(xù)調(diào)節(jié)流過(guò)電抗器的電流，從而調(diào)節(jié) TCR 從電網(wǎng)中吸收的無(wú)功功率的大小。 TSC 則是利用晶閘管來(lái)控制用于補(bǔ)償無(wú)功功率的電容器的投入和切除來(lái)向電網(wǎng)提供無(wú)功 功率 (提供容性的無(wú)功功率 )。 二者的特點(diǎn)是： TCR 只能提供感性的無(wú)功功率，但無(wú)功功率的大小是連續(xù)的。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。 TSC 提供容性的無(wú)功功率，符合大多數(shù)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)男枰?。其提供的無(wú)功功率不能連續(xù)調(diào)節(jié)但在實(shí)用中只要分組合理，就可以達(dá)到比較理想的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果。 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的，均由兩 組反并聯(lián)的可控整流電路組成。但兩者的功能和工作方式不同。 單相交交變頻電路是將交流電變成不同頻率的交流電，通常用于交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，兩組可控整流電路在輸出交流電壓一個(gè)周期里，交替工作各半個(gè)周期，從而輸出交流電。 而直流