【文章內(nèi)容簡介】 控制角 α π /2，使 Ud為負(fù)值。 327． 三相全控橋變流器，反電動勢阻感負(fù)載， R=1Ω， L=∞ ， U2=220V， LB=1mH，當(dāng) EM=400V， ?=60?時求 Ud、 Id 與 ??的值，此時送回電網(wǎng)的有功功率是多少？ 解：由題意可列出如下 3 個等式： Ud＝ (π ?β )－ Δ Ud Δ Ud＝ 3XBId∕π Id＝（ Ud－ EM） ∕ R 三式聯(lián)立求解，得 Ud＝ [ U2R cos(π ?β )＋ 3XBEM]∕ (π R＋ 3XB)＝ － （ V） Id＝ （ A） 由下式可計(jì)算換流重疊角： ?cos － )cos( ??? ＝ 2XBId∕ 6 U2＝ )120cos( ??? ＝ ? γ ＝ ?－ 120?＝ ? 送回電網(wǎng)的有功功率為 P= RIIE ddM 2|| ? =400179。 179。 179。 1=(W) 328． 單相全控橋，反電動勢阻感負(fù)載， R=1Ω， L=∞ ， U2=100V， L=，當(dāng) EM=99V，?=60?時求 Ud、 Id和 ??的值。 解： 由題意可列出如下 3 個等式： Ud＝ (π β )－ Δ Ud Δ Ud＝ 2XBId∕ π Id＝（ Ud－ EM） ∕ R 三式聯(lián)立求解，得 Ud＝ [π R (π β )＋ 2XBEM]∕（ π R＋ 2XB）＝ － （ V） Id＝ （ A） 又∵ ?cos － )cos( ??? ＝ 2 BdXI ∕ U2= 即得出 )120cos( ??? = 換流重疊角 ? ＝ 176。 ? 120176。 =176。 329．什么是逆變失??？如何防止逆變失敗？ 答：逆變運(yùn)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。 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。 330． 單相橋式全控 整流電路、三相橋式全控整流電路中，當(dāng)負(fù)載分別為電阻負(fù)載或電感負(fù)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(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 180?， 當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 90?。 三相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 120?， 當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 90?。 4l 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(cè)接電網(wǎng)即交流側(cè)接有電源。 而無源逆變電路的交流側(cè)直接和負(fù)載聯(lián)接。 42 換流方式各有那兒種？各有什么特點(diǎn)？ 答：換流方式有 4種： 器件換流：利用全控器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。全控型器件采用此換流方式。 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。 負(fù)載換流：由負(fù)載提供換流電壓，當(dāng)負(fù)載為電容性負(fù)載即負(fù)載電流超前于負(fù)載電壓時，可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流。 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)追施加反向電壓換流稱為強(qiáng)迫換流。通常是利用附加電容上的能量實(shí)現(xiàn)，也稱電容換流。 晶閘管電 路不能采用器件換流 ,根據(jù)電路形式的不同采用電網(wǎng)換流、負(fù)載換流和強(qiáng)迫換流3種方式。 43 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(diǎn)？ 答：按照逆變電路直流測電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的稱為逆變電路稱為電壓型逆變電路，直流側(cè)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持點(diǎn)是： ①直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。直流側(cè)電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。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)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流 波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。③當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)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。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。 電流型逆變電路的主要特點(diǎn)是：①直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。②電路中開關(guān)器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此交流側(cè)輸出電流為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。③當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時需要提供無功功率，直流測電惑起緩沖 無功能量的作用。因?yàn)榉答仧o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。 44 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？ 在電壓型逆變電路中 ,當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)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。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。當(dāng)輸出交流電壓和電流的極性相同時 ,電流經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通，而當(dāng)輸出電壓電流極性相反時 ,由反饋二極管提供電流通道。 45 三相橋式電壓型逆變電路， 180186。導(dǎo)電方式， Ud=100V 。試求輸出相電壓的基波幅值 UUN1m 和有效值 UUN1﹑輸出線電壓的基波幅值 UUV1m和有效值 UUV1﹑輸出線電壓中 5 次諧波的有效值UUV5 。 解： )( VUUU ddmUN ??? ? )( VUUU dmUNUN ??? )( VUUU ddmUV ??? ? )(62 11 VUUUU ddmUVUV ???? ? )( 15 VUU UVUV ??? 并聯(lián)諧振式逆變電路利用負(fù)載電源進(jìn)行變換 ,為保證換相應(yīng)滿足什么條件 ? 答 。假設(shè)在 t時刻觸發(fā) VT VT3使其導(dǎo)通 ,負(fù)載電壓 u。就通過 VT VT3施加在 VTl、 VT4上 ,使其承受反向電壓關(guān)斷 ,電流從 VTl、 VT4向 VT VT3轉(zhuǎn)移觸 發(fā) VT VT3時刻 /必須在 u。過零前并留有足夠的裕量 ,才能使換流順利完成。 47串聯(lián)二極管式電流型逆變電路中 ,二極管的作用是什么 ?試分析換流過程。 答 :二極管的主要作用 ,一是為換流電容器充電提供通道 ,并使換流電容的電壓能夠得以保持 ,為晶閘管換流做好準(zhǔn)備 。二是使換流電容的電壓能夠施加到換流過程中剛剛關(guān)斷的晶閘管上 ,使晶閘管在關(guān)斷之后能夠承受一定時間的反向電壓 ,確保晶閘管可靠關(guān)斷，從而確保晶閘管換流成功。 以 VTl 和 VT3之間的換流為例 ,串聯(lián)二極管式電流型逆變電路的換流過程可簡述如下 : 給 VT3施 加觸發(fā)脈沖 ,由于換流電容 C13電壓的作用 ,使 VT3導(dǎo)通 而 VTl 被施以反向電壓而關(guān)斷。直流電流 Id 從 VTl 換到 VT3上 ,C13通過 VDl、 U相負(fù)載、 W相負(fù)載、 VD VT直流電源和 VT3放電 ,如圖 516b 所示。因放電電流恒為 /d,故稱恒流放電階段。在 C13電壓 Uc13下降到零之前 ,VTl 一直承受反壓 ,只要反壓時間大于晶閘管關(guān)斷時間 rq，就能保證可靠關(guān)斷。 Uc13降到零之后在 U 相負(fù)載電感的作用下 ,開始對 C13反向充電。如忽略負(fù)載沖電阻的壓降 ,則在 Uc13=0時刻后 ,二極管 VD3受到正向偏置而導(dǎo)通 ,開始流過電流 ,兩個二極管同時導(dǎo)通 ,進(jìn)入二極管換流階段 ,如圖 516c 所示。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 ,VDl 承受反壓而關(guān)斷 ,二極管換流階段結(jié)束。之后 ,進(jìn)入 VT VT3穩(wěn)定導(dǎo)逗階段 ,電流路徑如圖 5Ⅰ 6d 所示。 ?如何實(shí)現(xiàn) ?串聯(lián)多重和并聯(lián)多重逆變電路備用于什么場合 ? 答 :逆變電路多重化的目的之一是使總體上裝置的功率等級提高 ,二是可以改善輸出電壓的波形。因?yàn)闊o論是電壓型逆變電路輸出的矩形電壓波 ,還是 電流型逆變電路輸出的矩形電流波 ,都含有較多諧波 ,對負(fù)載有不利影響 ,采用多重逆變電路 ,可以把幾個矩形波組合起來獲得接近正弦波的波形。 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。組合方式有串聯(lián)多重和并聯(lián)多重兩種方式。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。 串聯(lián)多重逆變電路多用于電壓型逆變電路的多重化。 并聯(lián)多重逆變電路多用于電流型逆變電路的多重化。 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(cè)電感來緩沖。當(dāng)需要從交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量時 ,電流并不反向 ,依然經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通 ,因此不需要并聯(lián)反饋二極管。 51 簡述圖 5la所示的降壓斬波電路工作原理。 答：降壓斬波器的原理是：在一個控制周期中，讓 V導(dǎo)通一段時間 ont 。，由電源 E向 L、 R、 M 供電，在此期間， Uo=E。然后使 V關(guān)斷一段時間 offt ，此時電感 L 通過二極管 VD 向 R 和 M 供電， Uo=0。一個周期內(nèi)的平均電壓0on offE t U t? ? ? 輸出電壓小于電源電壓 ,起到降壓的作用。 52．在圖 51a 所示的降壓斬波電路中，已知 E=200V， R=10Ω ， L值微大，E=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。 解：由于 L 值極大，故負(fù)載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為 0 2 0 2 0 0 8 0 ( )50ontU E VT ?? ? ? 輸出電流平均值為 00 8 0 3 0 5 ( )10MUEIAR? ?? ? ? 53． 在圖 5la 所示的降壓斬波電路中， E=100V， L=lmH， R=0． 5Ω， ME =10V，采用脈寬調(diào)制控制方式， T=20μ s，當(dāng) ont =5μ s 時，計(jì)算輸出電壓平均值 0U ，輸出電流平均值 0I ，計(jì)算輸出電流的最大和最小值瞬時值并判斷負(fù)載電流是否連續(xù)。當(dāng) ont =3μ s 時，重新進(jìn)行上述計(jì)算。 解：由題目已知條件可得： 1 0 1()on offEI t U E I t?? 0 .0 0 1 0 .0 0 20 .5LR? ? ? ? 當(dāng) ston ?5? 時，有 ? ??? 02 5ont?? ??? 由于 0 .2 4 9ee m??? ??? ? ? 所以輸出電流連續(xù)。 54． 簡述圖 52a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，電源 E向電感 L 充電，充電電流基本恒定為 1I ,同時電容 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 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，一個周期 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?? 化簡得： 0 o n o ffo ff o fftt TU E E?? ? ? 式中的 T／ offt ? 1，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。 55． 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，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? ? ? 56．試分別簡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)可控開關(guān) 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 1i ，方向如圖。 34 中所示。同時，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?？梢姡?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，一個周期 T 內(nèi)電感 L兩端電壓 Lu 對時間的積分為零，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 時為降壓，當(dāng) l／ 2? l 時為升壓，因此將該電路稱作升降壓斬波電路。 Cuk 斬波電路的基本原理：當(dāng) V 處于 通態(tài)時， E— 1L — V 回路和 R— 2L C— V回路分別流過電流。當(dāng) V 處于斷態(tài)時， 1E L C VD? ? ? 回路和 R 2L VD 回路分別流過電流。輸出電壓的極性與