【導(dǎo)讀】流，即維持電流。大值均為Im，試計(jì)算各波形的電流平均值Id1、Id2、Id3與電流有效值I1、I2、I3。閘管開始導(dǎo)通時(shí)刻，負(fù)載電流為零。在電源電壓u2的負(fù)半周期，負(fù)載電感L釋。放能量，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通。載是電阻或電感時(shí)，其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時(shí)相同。以下分析晶閘管承受最大反向電壓及輸出電壓和電流波形的情況。當(dāng)VT1導(dǎo)通時(shí)，晶閘管VT2通過VT1與2個(gè)變壓器二。次繞組并聯(lián)，所以VT2承受的最大電壓為222U。②求整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次電流有效值I2；③考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。在電路中器件均不導(dǎo)通的階段，交流電源電壓由晶閘管平衡。5．單相橋式全控整流電路，U2=100V，負(fù)載中R=2Ω，L值極大，反電勢(shì)E=60V，①作出ud、id和i2的波形；

　　

【正文】 輸出電壓平均值為： Uo = EtTof= 50254040 ??=(V) 輸出電流平均值為： Io =RUo==(A) 6．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(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 i1， 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?，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 uL 對(duì)時(shí)間的積分為零，即 ? ?T tu0 L 0d 當(dāng) V 處于通態(tài)期間， uL = E；而當(dāng) V 處于 斷態(tài)期間， uL = uo。于是： offoon tUtE ??? 所以輸出電壓為： EEtT tEttU ??????? 1onono ffono 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??1/2時(shí)為降壓，當(dāng) 1/2??1 時(shí)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(shí)， E— L1— V 回路和 R— L2— C— V回路分別流過電流。當(dāng) V 處于斷態(tài)時(shí)， E— L1— C— VD 回路和 R— L2— VD 回路 分別流過電流。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 uC 的脈動(dòng)足夠小時(shí)。當(dāng)開關(guān) S 合到 B 點(diǎn)時(shí)， B 點(diǎn)電壓 uB=0， A 點(diǎn)電壓 uA= uC；相反，當(dāng) S 合到 A 點(diǎn)時(shí)， uB= uC， uA=0。因此， B點(diǎn)電壓 uB 的平均值為CoffB UTtU ?（ 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CoffB UTtUE ??。另一方面， A 點(diǎn)的電壓平均值為ConA UTtU ??，且 L2 的電壓平均值為零，按圖 35b 中輸出電壓 Uo 的極性，有Cono UTtU ?。于是可得出輸出電壓 Uo 與電源電壓 E 的關(guān)系： EEtT tEttU ??????? 1onono ffono 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： RVDa)Vi 1 L 1 C 1u C1 i 2L 2C 2u ou L1u L2E Sepic 斬波電路 在 V導(dǎo)通 ton期間， uL1=E uL2= uC1 在 V 關(guān)斷 toff期間 uL1＝ E?uo?uC1 uL2= ?uo 當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，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= Ettofon Zeta 電路的原理圖如下： RVDEVi 1C 1L 1 u oC 2L 2u L1u L2uC1 在 V導(dǎo)通 ton期間， uL1= E uL2= E???uC1?uo 在 V 關(guān)斷 toff期間 uL1＝ uC1 uL2= ?uo 當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，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= Ettofon 第六章 交流 — 交流變流電路 1. 一調(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 α =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)的開通角 α 。 解： α =0 時(shí)的輸出電壓最大，為 10 21o m a x )s in2(1 UtdtUU ?? ?? ??? 此時(shí)負(fù)載電流最大，為 RURUI 1o maxo max ?? 因此最大輸出功率為 RUIUP 21m a xom a xom a x ?? 輸出功率為最大輸出功率的 80%時(shí)，有： RUPP 21m a xo )( ?? 此時(shí)， 1o UU ? 又由 ? ??? ? ??? 2 2s in1o UU 解得 α =176。 同理，輸出功率為最大輸出功率的 50%時(shí) ，有： 1o UU ? 又由 ? ??? ? ??? 2 2s in1o UU α =90176。 2．一單相交流調(diào)壓器，電源為工頻 220V，阻感串聯(lián)作為負(fù)載，其中 R=Ω ， L=2mH。試求： ① 開通角 α 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) α =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負(fù) 載阻抗角為： φ =arctan（ RL? ） =arctan（ 102502 3????? ） ==176。 開通角 α 的變化范圍為： φ ? α π 即 ? α π ③ 當(dāng) α =φ 時(shí)，輸出電壓最大，負(fù)載電流也為最大，此時(shí)輸出功率最大， 為 Pomax= RLRRI2222 m a xo)(220 ?????????? ?=(KW) 功率因數(shù)為 37532o1m a xo ???? IUP? 實(shí)際上，此時(shí)的功率因數(shù)也就是負(fù)載阻抗角的余弦，即 cos?? ④ α =2?時(shí)，先計(jì)算晶閘管的導(dǎo)通角，由式（ 47）得 sin( 2? +θ )=sin(2? ?) ??tane 解上式可得晶閘管導(dǎo)通角為： θ ==176。 也可由圖 43 估計(jì)出 ? 的值。 此時(shí)， 晶閘管電流有效值為 ? ?????? c os )2c os (s in2 1VT ???? ZUI = 220?? 8 9 8 6 o s ) 9 8 6 o s ( ???? ?=(A) 電源側(cè)功率因數(shù)為 o12oIURI?? 其中： VTo 2II ? =(A) 于是可得出 2o12o ?? ??? IU RI? 3．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)周波，再斷開幾個(gè)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(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，沒有必要對(duì)交流電源的每個(gè)周期進(jìn)行頻繁控制。 4．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(gòu)成交交變頻電路的兩組變流電路的脈波數(shù)越多，最高輸出頻率就越高。當(dāng)交交變頻電路中采用常用的 6 脈波三相橋式整流電路時(shí)，最高輸出頻率不應(yīng)高 于電網(wǎng)頻率的 1/3~1/2 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 。當(dāng)電網(wǎng)頻率為 50Hz 時(shí)，交交變頻電路輸出的上限頻率為 20Hz 左右。 當(dāng)輸出頻率增高時(shí)，輸出電壓一周期所包含的電網(wǎng)電壓段數(shù)減少，波形畸變嚴(yán)重，電壓波形畸變和由此引起的電流波形畸變以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是限制輸出頻率提高的主要因素。 5．交交變頻電路的主要特點(diǎn)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(diǎn)是： 只用一次變流，效率較高；可方便實(shí)現(xiàn)四象限工作；低頻輸出時(shí)的特性接近正弦波。 交交變頻電路的主要不足是： 接線復(fù)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(wǎng)頻率和變流電路脈波數(shù)的限制，輸出頻率較低；輸出功率因數(shù)較低；輸入 電流諧波含量大，頻譜復(fù)雜。 主要用途： 500 千瓦或 1000 千瓦以下的大功率、低轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速電路，如軋機(jī)主傳動(dòng)裝置、鼓風(fēng)機(jī)、球磨機(jī)等場(chǎng)合。