【文章內容簡介】 壓uA= uC；相反，當S合到A點時，uB= uC，uA=0。因此，B點電壓uB的平均值為（UC為電容電壓uC的平均值），又因電感L1的電壓平均值為零，所以。另一方面，A點的電壓平均值為，且L2的電壓平均值為零，按圖35b中輸出電壓Uo的極性，有。于是可得出輸出電壓Uo與電源電壓E的關系： 兩個電路實現的功能是一致的，均可方便的實現升降壓斬波。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。 7．試繪制Speic斬波電路和Zeta斬波電路的原理圖，并推導其輸入輸出關系。解：Sepic電路的原理圖如下：Sepic斬波電路 在V導通ton期間，uL1=EuL2= uC1在V關斷toff期間uL1＝EuouC1uL2= uo 當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，電感LL2的電壓平均值均為零，則下面的式子成立E ton + (EuouC1) toff =0uC1 tonuo toff=0由以上兩式即可得出Uo= Zeta電路的原理圖如下： 在V導通ton期間，uL1= EuL2= E uC1uo在V關斷toff期間uL1＝ uC1uL2= uo 當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，電感LL2的電壓平均值均為零，則下面的式子成立E ton + uC1 toff =0(EuouC1) tonuo toff=0由以上兩式即可得出Uo= 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。解：電流可逆斬波電路中，V1和VD1構成降壓斬波電路，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構成升壓斬波電路，把直流電動機的動能轉變?yōu)殡娔芊答伒诫娫?，使電動機作再生制動運行，工作于第2象限。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： V1關斷，VD1續(xù)流： V2導通，L上蓄能： V2關斷，VD2導通，向電源回饋能量 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。解：需使電動機工作于反轉電動狀態(tài)時，由V3和VD3構成的降壓斬波電路工作，此時需要V2保持導通，與V3和VD3構成的降壓斬波電路相配合。 當V3導通時，電源向M供電，使其反轉電動，電流路徑如下圖： 當V3關斷時，負載通過VD3續(xù)流，電流路徑如下圖： 10．多相多重斬波電路有何優(yōu)點？答：多相多重斬波電路因在電源與負載間接入了多個結構相同的基本斬波電路，使得輸入電源電流和輸出負載電流的脈動次數增加、脈動幅度減小，對輸入和輸出電流濾波更容易，濾波電感減小。 此外，多相多重斬波電路還具有備用功能，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 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。解：α=0時的輸出電壓最大，為此時負載電流最大，為因此最大輸出功率為輸出功率為最大輸出功率的80%時，有：此時，又由解得α=176。同理，輸出功率為最大輸出功率的50%時，有：又由α=90176。 2．一單相交流調壓器，電源為工頻220V，阻感串聯(lián)作為負載，其中R=，L=2mH。試求：①開通角α的變化范圍；②負載電流的最大有效值；③最大輸出功率及此時電源側的功率因數；④當α=時，晶閘管電流有效值，晶閘管導通角和電源側功率因數。解：①負載阻抗角為：φ=arctan（）=arctan（）==176。 開通角α的變化范圍為：φαπ即π③當α=φ時，輸出電壓最大，負載電流也為最大，此時輸出功率最大，為Pomax==(KW)功率因數為實際上，此時的功率因數也就是負載阻抗角的余弦，即cosj= ④α=時，先計算晶閘管的導通角，由式（47）得sin(+)=sin()解上式可得晶閘管導通角為：θ==176。也可由圖43估計出q 的值。此時，晶閘管電流有效值為==(A)電源側功率因數為其中：=(A)于是可得出 3．交流調壓電路和交流調功電路有什么區(qū)別？二者各運用于什么樣的負載？為什么？答：交流調壓電路和交流調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。而交流調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與斷開周波數的比值來調節(jié)負載所消耗的平均功率。交流調壓電路廣泛用于燈光控制（如調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速。在供用電系統(tǒng)中，還常用于對無功功率的連續(xù)調節(jié)。此外，在高電壓小電流或低電壓大電流直流電源中，也常采用交流調壓電路調節(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。采用交流調壓電路在變壓器一次側調壓，其電壓電流值都不太大也不太小，在變壓器二次側只要用二極管整流就可以了。這樣的電路體積小、成本低、易于設計制造。交流調功電路常用于電爐溫度這樣時間常數很大的控制對象。由于控制對象的時間常數大，沒有必要對交流電源的每個周期進行頻繁控制。 4．什么是TCR，什么是TSC？它們的基本原理是什么？各有何特點？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是利用電抗器來吸收電網中的無功功率（或提供感性的無功功率），通過對晶閘管開通角a角的控制，可以連續(xù)調節(jié)流過電抗器的電流，從而調節(jié)TCR從電網中吸收的無功功率的大小。 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提供無功功率（提供容性的無功功率）。二者的特點是：TCR只能提供感性的無功功率，但無功功率的大小是連續(xù)的。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連續(xù)調節(jié)無功功率。TSC提供容性的無功功率，符合大多數無功功率補償的需要。其提供的無功功率不能連續(xù)調節(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。5．單相交交變頻電路和直流電動機傳動用的反并聯(lián)可控整流電路有什么不同？答：單相交交變頻電路和直流電動機傳動用的反并聯(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，通常用于交流電動機傳動，兩組可控整流電路在輸出交流電壓一個周期里，交替工作各半個周期，從而輸出交流電。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。 6．交交變頻電路的最高輸出頻率是多少？制約輸出頻率提高的因素是什么？答：一般來講，構成交交變頻電路的兩組變流電路的脈波數越多，最高輸出頻率就越高。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頻率的1/3~1/2Error! No bookmark name given.。當電網頻率為50Hz時，交交變頻電路輸出的上限頻率為20Hz左右。當輸出頻率增高時，輸出電壓一周期所包含的電網電壓段數減少，波形畸變嚴重，電壓波形畸變和由此引起的電流波形畸變以及電動機的轉矩脈動是限制輸出頻率提高的主要因素。 7．交交變頻電路的主要特點和不足是什么？其主要用途是什么？答：交交變頻電路的主要特點是： 只用一次變流，效率較高；可方便實現四象限工作；低頻輸出時的特性接近正弦波。交交變頻電路的主要不足是：接線復雜，如采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用36只晶閘管；受電網頻率和變流電路脈波數的限制，輸出頻率較低；輸出功率因數較低；輸入電流諧波含量大，頻譜復雜。 主要用途：500千瓦或1000千瓦以下的大功率、低轉速的交流調速電路，如軋機主傳動裝置、鼓風機、球磨機等場合。 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？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。兩種方式的主要區(qū)別在于：公共交流母線進線方式中，因為電源進線端公用，所以三組單相交交變頻電路輸出端必須隔離。為此，交流電動機三個繞組必須拆開，共引出六根線。而在輸出星形聯(lián)結方式中，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。 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。 因為梯形波的主要諧波成分是三次諧波，在線電壓中，三次諧波相互抵消，結果線電壓仍為正弦波。在這種控制方式中，因為橋式電路能夠較長時間工作在高輸出電壓區(qū)域（對應梯形波的平頂區(qū)），a角較小，因此輸入功率因數可提高15%左右。 10．試述矩陣式變頻電路的基本原理和優(yōu)缺點。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。矩陣式變頻電路的主要優(yōu)點是：輸出電壓為正弦波；輸出頻率不受電網頻率的限制；輸入電流也可控制為正弦波且和電壓同相；功率因數為1，也可控制為需要的功率因數；能量可雙向流動，適用于交流電動機的四象限運行；不通過中間直流環(huán)節(jié)而直接實現變頻，效率較高。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；，用于交流電機調速時輸出電壓偏低。因為矩陣式變頻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，輸入功率因數為1，且能量雙向流動，可實現四象限運行；其次，和目前廣泛應用的交直交變頻電路相比，雖然多用了6個開關器件，卻省去直流側大電容，使體積減少，且容易實現集成化和功率模塊化。隨著當前器件制造技術的飛速進步和計算機技術的日新月異，矩陣式變頻電路將有很好的發(fā)展前景。第5章 逆變電路 1．無源逆變電路和有源逆變電路有何不同？答：兩種電路的不同主要是： 有源逆變電路的交流側接電網，即交流側接有電源。而無源逆變電路的交流側直接和負載聯(lián)接。 2．換流方式各有那幾種？各有什么特點？答：換流方式有4種： 器件換流：利用全控器件的自關斷能力進行換流。全控型器件采用此換流方式。 電網換流：由電網提供換流電壓，只要把負的電網電壓加在欲換流的器件上即可。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，可實現負載換流。強迫換流：設置附加換流電路，給欲關斷的晶閘管強迫施加反向電壓換流稱為強迫換流。通常是利用附加電容上的能量實現，也稱電容換流。晶閘管電路不能采用器件換流，根據電路形式的不同采用電網換流、負載換流和強迫換流3種方式。3．什么是電壓型逆變電路？什么是電流型逆變電路？二者各有什么特點。答：按照逆變電路直流測電源性質分類，直流側是電壓源的稱為逆變電路稱為電壓型逆變電路，直流側是電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路電壓型逆變電路的主要特點是：①直流側為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當于電壓源。直流側電壓基本無脈動，直流回路呈現低阻抗。②由于直流電壓源的鉗位作用，交流側輸出電壓波形為矩形波，并且與負載阻抗角無關。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。③當交流側為阻感負載時需要提供無功功率，直流側電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側向直流側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。電流型逆變電路的主要特點是：①直流側串聯(lián)有大電感，相當于電流源。直流側電流基本無脈動，直流回路呈現高阻抗。②電路中開關器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此交流側輸出電流為矩形波，并且與負載阻抗角無關。而交流側輸出電壓波形和相位則因負載阻抗情況的不同而不同。③當交流側為阻感負載時需要提供無功功率，直流側電感起緩沖無功能量的作用。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。 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，當交流側為阻感負載時需要提供無功功率，直流側電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側向直流側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。當輸出交流電壓和電流的極性相同時，電流經電路中的可控開關器件流通，而當輸出電壓電流極性相反時，由反饋二極管提供電流通道。 在電流型逆變電路中，直流電流極性是一定的，無功能量由直流側電感來緩沖。當需要從交流側向直流側反饋無功能量時，電流并不反向，依然經電路中的可控開關器件流通，因此不需要并聯(lián)反饋二極管。5. 三相橋式電壓型逆變電路，180176。導電方式，Ud=100V。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。 解：輸出相電壓的基波幅值為=(V)輸出相電壓基波有效值為：=45(V)輸出線電壓的基波幅值為=110(V)輸出線電壓基波的有效值為=78(V)輸出線電壓中五次諧波的表達式為：其有效值為：=(V) 6．并聯(lián)諧振式逆變電路利用負載電壓進行換相，