【正文】 變換電路的開(kāi)關(guān)頻率來(lái)調(diào)控輸出電壓和輸出功率。對(duì)于零電流關(guān)斷準(zhǔn)諧振變換器ZCS QRC，因?yàn)樵谝粋€(gè)開(kāi)關(guān)周期中，僅在期間電源輸出功率，期間向電源回饋能量。而當(dāng)、的值一定時(shí)諧振周期是不變的，變換電路的開(kāi)關(guān)頻率越高，就越小，的相對(duì)導(dǎo)通時(shí)間（電源輸出功率的時(shí)間）增長(zhǎng)，將使輸出電壓、輸出功率增大，需要改變開(kāi)關(guān)頻率來(lái)調(diào)控輸出電壓和輸出功率。因此適宜于變頻方式工作。恒頻PWM變換器當(dāng)輸人電壓和負(fù)載在一個(gè)很大的范圍內(nèi)變化時(shí)．又可像常規(guī)PWM那樣通過(guò)恒頻PWM調(diào)節(jié)其輸出電壓，從而給電路中變壓器、電感器和濾波器的最優(yōu)化設(shè)計(jì)創(chuàng)造了良好的條件，克服了QRC變換電路中變頻控制帶來(lái)的諸多問(wèn)題。在 QRC電路中，一旦電路參數(shù)固定后，電路的諧振過(guò)程也就確定下來(lái)了，這使得電路唯一可以控制的量是諧振過(guò)程完成后到下一次開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始前的一段間隔，這實(shí)際上使得電路只能通過(guò)改變開(kāi)關(guān)周期來(lái)改變輸出電壓，即采用調(diào)頻方式。這就給系統(tǒng)功率變換的高頻變壓器、濾波器等參數(shù)設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大的困難，使ZCS QRC和ZVS QRC的應(yīng)用受到限制。，為什么二極管為零時(shí)刻比電容上電壓為零時(shí)刻提前？答：見(jiàn)教材“ 準(zhǔn)諧振變換電路” PWM的含義是什么？答：恒頻PWM變換器當(dāng)輸人電壓和負(fù)載在一個(gè)很大的范圍內(nèi)變化時(shí)．又可像常規(guī)PWM那樣通過(guò)恒頻PWM調(diào)節(jié)其輸出電壓，從而給電路中變壓器、電感器和濾波器的最優(yōu)化設(shè)計(jì)創(chuàng)造了良好的條件。 PWM與 ZCT PWM這兩種變換方式的優(yōu)缺點(diǎn)。答：ZCT PWM電路主開(kāi)關(guān)管在零電流下關(guān)斷，降低了類(lèi)似IGBT這種具有很大電流拖尾的大功率電力電子器件的關(guān)斷損耗，并且沒(méi)有明顯增加主功率開(kāi)關(guān)管及二極管的電壓、電流應(yīng)力。同時(shí)，諧振網(wǎng)絡(luò)可以自適應(yīng)地根據(jù)輸入電壓與負(fù)載的變化調(diào)整自己的環(huán)流能力。更重要的是它的軟開(kāi)關(guān)條件與輸入、輸出無(wú)關(guān)，這就意味著它可在很寬的輸入電壓和輸出負(fù)載變化范圍內(nèi)有效地實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)操作過(guò)程，并且用于保證ZVS條件所需的環(huán)流能量也不大。ZCT PWM電路變換器的開(kāi)通是典型的硬開(kāi)關(guān)方式，ZCS—PWM變換電路的輸入電壓和負(fù)載在一個(gè)很大范圍內(nèi)變化時(shí)，可像常規(guī)的PWM變換電路那樣通過(guò)恒定頻率PWM控制調(diào)節(jié)輸出電壓，且主開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力小。其主要特點(diǎn)與ZCS QRS電路是一樣的，即主開(kāi)關(guān)管電流應(yīng)力大，續(xù)流二極管電壓應(yīng)力大。由于諧振電感仍保持在主功率能量的傳遞通路上．因此，實(shí)現(xiàn) ZCS的條件與電網(wǎng)電壓、負(fù)載變化有很大的關(guān)系，這就制約了它在這些場(chǎng)合的作用。可以像QRC電路一樣通過(guò)諧振為主功率開(kāi)關(guān)管創(chuàng)造零電壓或零電流開(kāi)關(guān)條件，又可以使電路像常規(guī)PWM電路一樣，通過(guò)恒頻占空比調(diào)制來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。 PWM與ZVT PWM這兩種變換方式的優(yōu)缺點(diǎn)。答：ZVS PWM變換電路既有主開(kāi)關(guān)零電壓導(dǎo)通的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，當(dāng)輸入電壓和負(fù)載在一個(gè)很大的范圍內(nèi)變化時(shí)．又可像常規(guī)PWM那樣通過(guò)恒頻PWM調(diào)節(jié)其輸出電壓，從而給電路中變壓器、電感器和濾波器的最優(yōu)化設(shè)計(jì)創(chuàng)造了良好的條件，克服了QRC變換電路中變頻控制帶來(lái)的諸多問(wèn)題。但其主要缺點(diǎn)是保持了原QRC變換電路中固有的電壓應(yīng)力較大且與負(fù)載變化有關(guān)的缺陷。另外，諧振電感串聯(lián)在主電路中，因此主開(kāi)關(guān)管的ZVS條件與電源電壓及負(fù)載有關(guān)。ZVT PWM電路主功率管在零電壓下完成導(dǎo)通和關(guān)斷，有效地消除了主功率二極管的反向恢復(fù)特性的影響，同時(shí)又不過(guò)多的增加主功率開(kāi)關(guān)管與主功率二極管的電壓和電流應(yīng)力ZVT PWM變換器中的輔助開(kāi)關(guān)是在高電壓、大電流下關(guān)斷，這就使輔助開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)損耗增加，從而影響整個(gè)電路的效率。然而，無(wú)論是ZCT PWM還是ZVT PWM的缺點(diǎn)都可以通過(guò)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改進(jìn)來(lái)加以克服。 QRC在電路結(jié)構(gòu)上有什么區(qū)別？特性上有哪些改進(jìn)？答：ZCS PWM變換電路是在 ZCS QRC電路的諧振電容上并聯(lián)一個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管和其并聯(lián)的組成的。ZCS—PWM變換電路保持了ZCS—QRC電路中主開(kāi)關(guān)管零電流關(guān)斷的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，當(dāng)輸入電壓和負(fù)載在一個(gè)很大范圍內(nèi)變化時(shí)，又可像常規(guī)的PWM變換電路那樣通過(guò)恒定頻率PWM控制調(diào)節(jié)輸出電壓，且主開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力小。其主要特點(diǎn)與ZCS QRS電路是一樣的，即主開(kāi)關(guān)管電流應(yīng)力大，續(xù)流二極管電壓應(yīng)力大。 QRC在電路結(jié)構(gòu)上有什么區(qū)別？特性上有哪些改進(jìn)？答：ZVS PWM變換電路是在 ZVS QRC電路的諧振電感上并聯(lián)一個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管和組成的。ZVS PWM變換電路既有主開(kāi)關(guān)零電壓導(dǎo)通的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，當(dāng)輸入電壓和負(fù)載在一個(gè)很大的范圍內(nèi)變化時(shí)，又可像常規(guī)PWM那樣，通過(guò)恒頻PWM調(diào)節(jié)其輸出電壓，從而給電路中變壓器、電感器和濾波器的最優(yōu)化設(shè)計(jì)創(chuàng)造了良好的條件，克服了QRC變換電路中變頻控制帶來(lái)的諸多問(wèn)題。第8章 思考題與習(xí)題 開(kāi)關(guān)電源與線(xiàn)性穩(wěn)壓電源相比有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：（1）功耗小、效率高。開(kāi)關(guān)管中的開(kāi)關(guān)器件交替地工作在導(dǎo)通—截止和截止導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)換速度快，這使得開(kāi)關(guān)管的功耗很小，電源的效率可以大幅度提高，可達(dá)90%～95%。 （2）體積小、重量輕。 ① 開(kāi)關(guān)電源效率高，損耗小，則可以省去較大體積的散熱器； ② 隔離變壓用的高頻變壓器取代工頻變壓器，可大大減小體積，降低重量； ③ 因?yàn)殚_(kāi)關(guān)頻率高，輸出濾波電容的容量和體積可大為減小。 （3）穩(wěn)壓范圍寬。開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓是由占空比來(lái)調(diào)節(jié)，輸入電壓的變化可以通過(guò)調(diào)節(jié)占空比的大小來(lái)補(bǔ)償，這樣在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時(shí)，它仍能保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。 （4）電路形式靈活多樣，設(shè)計(jì)者可以發(fā)揮各種類(lèi)型電路的特長(zhǎng)，設(shè)計(jì)出能滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)合的開(kāi)關(guān)電源。缺點(diǎn)為：存在開(kāi)關(guān)噪聲干擾。 功率因數(shù)校正電路的作用是什么？有哪些校正方法？其基本原理是什么？答：功率因數(shù)校正電路的作用是抑制由交流輸入電流嚴(yán)重畸變而產(chǎn)生的諧波注入電網(wǎng)。校正方法有：無(wú)源校正和有源校正。無(wú)源校正的基本原理是：在主電路中串入無(wú)源LC濾波器。有源校正的基本原理是：在傳統(tǒng)的整流電路中加入有源開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制有源開(kāi)關(guān)的通斷來(lái)強(qiáng)迫輸入電流跟隨輸入電壓的變化，從而獲得接近正弦波的輸入電流和接近1的功率因數(shù)。 UPS有何作用？它由幾部分組成，各部分的功能是什么？答：UPS電源裝置在保證不間斷供電的同時(shí)，還能提供穩(wěn)壓，穩(wěn)頻和波形失真度極小的高質(zhì)量正弦波電源。后備式UPS由充電器﹑蓄電池、逆變器、交流穩(wěn)壓器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等部分組成。各部分的功能：當(dāng)市電存在時(shí)，逆變器不工作，市電經(jīng)交流穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)向負(fù)載供電，同時(shí)充電器工作，對(duì)蓄電池組浮充電。市電掉電時(shí)，逆變器工作，將蓄電池供給的直流電壓變換成穩(wěn)壓，穩(wěn)頻的交流電壓。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)同時(shí)斷開(kāi)市電通路，持通逆變器，繼續(xù)向負(fù)載供電。在線(xiàn)式UPS由整流器、逆變器、蓄電池組、靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等部分組成。各部分功能：正常工作時(shí)，市電經(jīng)整流器變換成直流，在經(jīng)逆變器變換成穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的正弦波交流電壓供給負(fù)載。當(dāng)市電掉電時(shí)，由蓄電池組向逆變器供電，以保證負(fù)載不間斷供電，如果逆變器發(fā)生故障，則UPS通過(guò)靜態(tài)開(kāi)關(guān)切換到旁路，直接由市電供電。 什么是TCR？什么是TSC？什么是SVG？它們各有何區(qū)別？答：TCR為晶閘管控制電抗器；TSC為晶閘管投切電容器；SVG為靜止無(wú)功發(fā)生器。其中TCR和TSC是采用晶閘管開(kāi)關(guān)的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置；而SVG是采用自換相變流器的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置。 試說(shuō)明可靠性的概念。答：元件或系統(tǒng)的可靠性定義為元件或系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。 試說(shuō)明常用的可靠性指標(biāo)有哪幾個(gè)？各代表什么含義？答：可靠度：可靠度定義為元件或系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的使用條件下，正常工作的概率。失效率：元件或系統(tǒng)的失效率定義為在t時(shí)刻以前一直正常工作的條件下，在t時(shí)刻以后單位時(shí)間內(nèi)失效的概率，記作。平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）：作為可修復(fù)的電力電子裝置或系統(tǒng)的壽命T不是一個(gè)確定值，而是一個(gè)連續(xù)型隨機(jī)變量。隨機(jī)變量T的數(shù)學(xué)期望就是電力電子裝置或系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間 試說(shuō)明電磁兼容的含義。答：電磁兼容性（EMC）包括兩方面的含義：① 電氣、電子設(shè)備能夠在它自己所產(chǎn)生的電磁環(huán)境以及它所處的復(fù)雜的外界電磁環(huán)境中按照原設(shè)計(jì)要求正常地工作，即它具有一定的電磁敏感度，以保證它對(duì)電磁干擾具有一定的抗擾度；② 該設(shè)備或系統(tǒng)自己產(chǎn)生的電磁干擾必須限制在一定的水平，從而不致對(duì)它周?chē)碾姶怒h(huán)境造成嚴(yán)重的污染和影響周?chē)渌O(shè)備或系統(tǒng)的正常工作 試說(shuō)明在電力電子系統(tǒng)中的電磁兼容具有什么特點(diǎn)？答：電力電子系統(tǒng)中的電磁兼容問(wèn)題具有其固有的特點(diǎn)：（1）在EMI方面，電力電子系統(tǒng)中的電磁噪聲對(duì)周?chē)姶怒h(huán)境所造成的電磁污染和電磁干擾要比通信系統(tǒng)嚴(yán)重得多。① 與通信系統(tǒng)相比，雖然電力電子系統(tǒng)的工作頻率不高，但是其工作電壓高、電流和功率都較大，因此系統(tǒng)在開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的瞬態(tài)噪聲電壓或瞬態(tài)噪聲電流，成為強(qiáng)的電磁噪聲源，它造成的干擾主要表現(xiàn)為近場(chǎng)輻射和傳導(dǎo)性EMI；② 電力電子系統(tǒng)中的非線(xiàn)性功率變換電路通常還會(huì)導(dǎo)致很大的諧波電流和諧波電壓，造成諧波干擾，它不僅會(huì)污染電網(wǎng)，而且還可能危害設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行安全。（2）在EMS方面，與通信系統(tǒng)相比，電力電子系統(tǒng)中的抗干擾問(wèn)題要復(fù)雜得多。① 噪聲強(qiáng)度大（高達(dá)數(shù)十千伏每微秒，高達(dá)數(shù)千安每微秒）、頻率較低（低至幾赫茲）、干擾頻譜較寬（到數(shù)十兆赫茲），而且常與有用信號(hào)頻率混雜在一起，所以采用一般的濾波方法難以奏效；② 強(qiáng)電與弱電電路或部件之間以及不同裝置之間的干擾耦合常屬于傳導(dǎo)耦合和近場(chǎng)輻射耦合，加之電力電子裝置的體積通常較為龐大、干擾頻率較低，采用一般常用的屏蔽措施也存在諸多困難。47