【導(dǎo)讀】使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？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。較大，這樣晶體管V2控制靈敏，易于GTO關(guān)斷；，GTO的飽和程度不深，接近于臨界飽和，這樣為門(mén)極控制關(guān)斷提供了有利條件；MOSFET的輸入電容是低泄漏。①一般在不用時(shí)將其三個(gè)電極短接；②裝配時(shí)人體、工作臺(tái)、電烙鐵必須接地，測(cè)試時(shí)所有儀器外殼必須接地；流，并加反偏截止電壓，以加速關(guān)斷速度。求更高，其驅(qū)動(dòng)電路通常包括開(kāi)通驅(qū)動(dòng)電路，關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路和門(mén)極反偏電路三部分。和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫所允許的最大工頻正弦半波電流的平均值。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)

　　

【正文】 調(diào)制是把逆變電路的輸出頻率劃分為若干段，每個(gè)頻段的載波比一定，不同 頻段采用不同的載波比。其優(yōu)點(diǎn)主要是，在高頻段采用較低的載波比，使載波頻率不致過(guò) 高，可限制在功率器件允許的范圍內(nèi)。而在低頻段采用較高的載波比，以使載波頻率不致 過(guò)低而對(duì)負(fù)載產(chǎn)生不利影響。 什么是 SPWM 波形的規(guī)則化采樣法？和自然采樣法比規(guī)則采樣法有什么優(yōu)點(diǎn)？ 答：規(guī)則采樣法是一種在采用微機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)實(shí)用的 PWM 波形生成方法。規(guī)則采樣法是在自然采樣法的基礎(chǔ)上得出的。規(guī) 則采樣法的基本思路是：取三角波載波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期。使每個(gè) PWM 脈沖的中點(diǎn)和三角波一周期的中點(diǎn) (即負(fù)峰點(diǎn) )重合，在三角波的負(fù)峰時(shí)刻對(duì)正弦信號(hào)波采樣而得到正弦波的值，用幅值與該正弦波值相等的一條水平直線近似代替正弦信號(hào)波，用該直線與三角波載波的交點(diǎn)代替正弦波與載波的交點(diǎn)，即可得出控制功率開(kāi)關(guān)器件通斷的時(shí)刻。 比起自然采樣法，規(guī)則采樣法的計(jì)算非常簡(jiǎn)單，計(jì)算量大大減少，而效果接近自然采樣法，得到的 SPWM 波形仍然很接近正弦波，克服了自然采樣法難以在實(shí)時(shí)控制中在線計(jì)算，在工程中實(shí)際應(yīng)用不多的缺點(diǎn)。 如何提高 PWM 逆變電路的直流電壓利用率 ? 答：采用梯形波控制方式即用梯形波作為調(diào)制信號(hào)，可以有效地提高直流電壓的利用率。 對(duì)于三相 PWM 逆變電路，還可以采用線電壓控制方式即在相電壓調(diào)制信號(hào)中疊加 3的倍數(shù)次諧波及直流分量等，同樣可以有效地提高直流電壓利用率。 PWM 變流電路？采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型變流器有何特點(diǎn)？ 答：電流跟蹤型 PWM 變流電路就是對(duì)變流電路采用電流跟蹤控制。也就是不用信號(hào)波對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，而是把希望輸出的電流作為指令信號(hào)，把實(shí)際 電流作為反饋信號(hào)，通過(guò)二者的瞬時(shí)值比較來(lái)決定逆變電路各功率器件的通斷，使實(shí)際的輸出跟蹤電流的變化。 采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型變流器的特點(diǎn)： ①硬件電路簡(jiǎn)單； ②屬于實(shí)時(shí)控制方式，電流響應(yīng)快； ③不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波分量； ④與計(jì)算法和調(diào)制法相比，相同開(kāi)關(guān)頻率時(shí)輸出電流中高次諧波含量較多； ⑤采用閉環(huán)控制。 PWM 整流電路？它和相控整流電路的工作原理和性能有何不同？ 答： PWM 整流電路就是采用 PWM 控制的整流電路，通過(guò)對(duì) PWM 整流電路的適當(dāng)控制，可以使其輸入電流十分接 近正弦波且和輸入電壓同相位，功率因數(shù)接近 l。 相控整流電路是對(duì)晶閘管的開(kāi)通起始角進(jìn)行控制，屬于相控方式。其交流輸入電流中含有較大的諧波分量，且交流輸入電流相位滯后于電壓，總的功率因數(shù)低。 PWM 整流電路采用 SPWM 控制技術(shù)為斬控方式。其基本工作方式為整流，此時(shí)輸 入電流可以和電壓同相位，功率因數(shù)近似為 l。 PWM 整流電路可以實(shí)現(xiàn)能量正反兩個(gè)方向的流動(dòng)，既可以運(yùn)行在整流狀態(tài)，從交流側(cè)向直流側(cè)輸送能量；也可以運(yùn)行在逆變狀態(tài)，從直流側(cè)向交流側(cè)輸送能量。而且這兩種方式都可以在單位功率因數(shù)下運(yùn)行。 此外，還 可以使交流電流超前電壓 ?90 ，交流電源送出無(wú)功功率，成為靜止無(wú)功功率發(fā)生器?；蚴闺娏鞅入妷撼盎驕笕我唤嵌?? 。 PWM 整流電路中，什么是間接電流控制？什么是直接電流控制？ 答：在 PWM 整流電路中，間接電流控制是按照電源電壓、電源阻抗電壓及 PWM 整流器輸入端電壓的相量關(guān)系來(lái)進(jìn)行控制，使輸入電流獲得預(yù)期的幅值和相位，由于不需要引入交流電流反饋，因此稱(chēng)為間接電流控制。 直接電流控制中，首先求得交流輸入電流指令值，再引入交流電流反饋，經(jīng)過(guò)比較進(jìn)行跟蹤控制，使輸入電流跟蹤指令值變化。因?yàn)橐肓私涣麟娏鞣答伓?稱(chēng)為直接電流控制。 第 7 章 軟開(kāi)關(guān)技術(shù) 1．高頻化的意義是什么 ?為什么提高開(kāi)關(guān)頻率可以減小濾波器的體積和重量 ?為什么提高關(guān)頻率可以減小變壓器的體積和重量 ? 答：高頻化可以減小濾波器的參數(shù)，并使變壓器小型化，從而有效的降低裝置的體積和重量。使裝置小型化，輕量化是高頻化的意義所在。提高開(kāi)關(guān)頻率，周期變短，可使濾除開(kāi)關(guān)頻率中諧波的電感和電容的參數(shù)變小，從而減輕了濾波器的體積和重量；對(duì)于變壓器來(lái)說(shuō)，當(dāng)輸入電壓為正弦波時(shí)， fNBSU ? ，當(dāng)頻率 f 提高時(shí)，可減小 N、 S參數(shù)值，從而減小了變壓器的體積和重量。 2．軟開(kāi)關(guān) 電路可以分為哪幾類(lèi) ?其典型拓?fù)浞謩e是什么樣子的 ?各有什么特點(diǎn) ? 答：根據(jù)電路中主要的開(kāi)關(guān)元件開(kāi)通及關(guān)斷時(shí)的電壓電流狀態(tài)．可將軟開(kāi)關(guān)電路分為零電壓電路和零電流電路兩大類(lèi)：根據(jù)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程可將軟開(kāi)關(guān)電路分為準(zhǔn)諧振電路，零開(kāi)關(guān) PWM 電路和零轉(zhuǎn)換 PWM 電路。 準(zhǔn)諧振電路：準(zhǔn)諧振電路中電壓或電流的波形為正弦波，電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但諧振電壓或諧振電流很大，對(duì)器件要求高，只能采用脈沖頻率調(diào)制控制方式。 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路的基本開(kāi)關(guān)單元 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振 電路的基本開(kāi)關(guān)單元 零開(kāi)關(guān) PWM 電路：這類(lèi)電路中引入輔助開(kāi)關(guān)來(lái)控制諧振的開(kāi)始時(shí)刻，使諧振僅發(fā)生于開(kāi)關(guān)過(guò)程前后，此電路的電壓和電流基本上是方波，開(kāi)關(guān)承受的電壓明顯降低，電路可以采用開(kāi)關(guān)頻率固定的 PWM 控制方式。 零電壓開(kāi)關(guān) PWM 電路的基本開(kāi)關(guān)單元 零電流開(kāi)關(guān) PWM 電路的基本開(kāi)關(guān)單元 零轉(zhuǎn)換 PWM 電路：這類(lèi)軟開(kāi)關(guān)電路還是采用輔助開(kāi)關(guān)控制諧振的開(kāi)始時(shí)刻，所不同的是，諧振電路是與主開(kāi)關(guān)并聯(lián)的，輸入電壓和負(fù)載電流對(duì)電路的諧振過(guò)程的影響很小，電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)并從零負(fù)載到滿(mǎn)負(fù)載都能工作在軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)，無(wú)功率的交換玻消減到最小。 零電壓轉(zhuǎn)換 PWM 電路的基本開(kāi)關(guān)單元 零電流轉(zhuǎn)換 PWM 電路的基本開(kāi)關(guān)單元 3．在移相全橋零電壓開(kāi)關(guān) PWM 電路中，如果沒(méi)有諧振電感 L，電路的工作狀態(tài)將發(fā)生哪些變化，哪些開(kāi)關(guān)仍是軟開(kāi)關(guān)，哪些開(kāi)關(guān)將成為硬開(kāi)關(guān) ? 答：如果沒(méi)有諧振電感 Lr，電路中的電容 1SC ， 2SC 與電感 L 仍可構(gòu)成諧振電路，而電容Cs3， Cs4 將無(wú)法與 Lr構(gòu)成諧振回路，這樣， S S4將變?yōu)橛查_(kāi)關(guān)， 1S 、 2S 仍為軟開(kāi)關(guān)。 4．在零電壓轉(zhuǎn)換 PWM 電路中，輔助開(kāi)關(guān) Sl 和二極管 VDI 是軟開(kāi)關(guān)還是硬開(kāi)關(guān)，為什么 ? 答：在 1S 開(kāi)通時(shí)， 1Su 不等于零；在 1S 關(guān)斷時(shí)，其上電流也不為零，因此 1S 為硬開(kāi)關(guān)。由于電感 L的存在， 1S 開(kāi)通時(shí)的電流上升率受到限制，降低了 1S 的開(kāi)通損耗。由于電感 L 的存在，使 1VD 的電流逐步下降到零，自然關(guān)斷，因此 1VD 為軟開(kāi)關(guān)。 第 8 章 組合變流電路 1．什么是組合變流電路 ? 答：組合變流電路是將某幾種基本的變流電路 (AC／ DC、 DC／ DC、 AC／ AC、 DC／ DC)組合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)一定新功能的變流電路。 2．試闡明圖 8— 1間接交流變流電 路的工作原理，并說(shuō)明該電路有何局限性。 答：間接交流變流電路是先將交流電整流為直流電，在將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，圖 所示的是不能再生反饋電力的電壓型間接交流變流電路。該電路中整流部分采用的是不可控整流，它和電容器之間的直流電壓和直流電流極性不變，只能由電源向直流電路輸送功率，而不能由直流電路向電源反饋電力，這是它的一個(gè)局限。圖中逆變電路的能量是可以雙向流動(dòng)的，若負(fù)載能量反饋到中間直流電路，導(dǎo)致電容電壓升高。由于該能量無(wú)法反饋回交流電源。故電容只能承擔(dān)少量的反饋能量，這是它的另一個(gè)局限。 3．試分 析圖 間接交流變流電路的工作原理，并說(shuō)明其局限性。 答：圖 8— 2是帶有泵升電壓限制電路的電壓型間接交流變流電路，它是在圖 8一 l 的基礎(chǔ)上，在中間直流電容兩端并聯(lián)一個(gè)由電力晶體管 Vo 和能耗電阻 ‰ 組成的泵升電壓限制電路。當(dāng)泵升電壓超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，使 Vo 導(dǎo)通，把從負(fù)載反饋的能量消耗在 Ro上。其局限性是當(dāng)負(fù)載為交流電動(dòng)機(jī)，并且要求電動(dòng)機(jī)頻繁快速加減速時(shí)，電路中消耗的能量較多，能耗電阻 R0也需要較大功率，反饋的能量都消耗在電阻上，不能得到利用。 4．試說(shuō)明圖 間接交流變流電路是如何實(shí)現(xiàn)負(fù)載能量回饋的。 答：圖 8— 3 為利用可控變流器實(shí)現(xiàn)再生反饋的電壓型間接交流變流電路，它增加了一套變流電路，使其工作于有源逆變狀態(tài)。當(dāng)負(fù)載回饋能量時(shí)，中間直流電壓上升，使不可控整流電路停止工作，可控變流器工作于有源逆變狀態(tài)，中間直流電壓極性不變，而電流反向，通過(guò)可控變流器將電能反饋回電網(wǎng)。 5．何為雙 PWM 電路 ?其優(yōu)點(diǎn)是什么 ? 答：雙 PWM 電路中，整流電路和逆變電路都采用 PWM 控制，可以使電路的輸入輸出電流均為正弦波，輸入功率因數(shù)高，中間直流電路的電壓可調(diào)。當(dāng)負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)，可工作在電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，也可工作在再生制動(dòng)狀態(tài)；通過(guò)改變輸 出交流電壓的相序可使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，因此，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行。 6．什么是變頻調(diào)速系統(tǒng)的恒壓頻比控制 ? 答：即對(duì)變頻器的電壓和頻率的比率進(jìn)行控制，使該比率保持恒定。這樣可維持電動(dòng)機(jī)氣隙磁通為額定值，使電動(dòng)機(jī)不會(huì)因?yàn)轭l率變化而導(dǎo)致磁飽和和造成勵(lì)磁電流增大，引起功率因數(shù)和效率的降低。 7．何為 UPS ? 試說(shuō)明圖 所示 UPS 系統(tǒng)的工作原理。 答： UPS 是指當(dāng)交流輸入電源發(fā)生異常或斷電時(shí)，還能繼續(xù)向負(fù)載供電，并能保證供電質(zhì)量，使負(fù)載供電不受影響的裝置，即不間斷電源。圖 8— 11 為用柴油發(fā)電機(jī)作為后 備電源的 UPS，其工作原理為：一旦市電停電，則蓄電池投入工作，同時(shí)起動(dòng)油機(jī)，由油機(jī)代替市電向整流器供電，整流后再通過(guò)逆變器逆變?yōu)?50Hz 恒頻恒壓的交流電向負(fù)載供電，市電恢復(fù)正常后，再重新由市電供電。因?yàn)樾铍姵刂蛔鳛槭须娕c油機(jī)之間的過(guò)渡，柴油發(fā)電機(jī)作為后備電源，所以此系統(tǒng)可保證長(zhǎng)時(shí)間不問(wèn)斷供電。 8．試分析正激電路和反激電路中的開(kāi)關(guān)和整流二極管在工作時(shí)承受的最大電壓。 解：正激電路和反激電路中的開(kāi)關(guān)和整流二極管在工作時(shí)承受最大電壓的情況如下表所示： 開(kāi)關(guān) S 整流二極管 VD 正激電路 1 13(1 )N UN? 2 13NUN 反激電路 1 03i NUUN? 2 01 iN UUN ? 9．試分析全橋、半橋和推挽電路中的開(kāi)關(guān)和整流二極管在工作中承受的最大電壓，最大電流和平均電流。 答：以下分析均以采用橋式整流電路為例。 ①全橋電路 最大電壓 最大電流 平均電流 開(kāi)關(guān) S iU 21 dNIN 212 dN IN 整流二極管 21 iNUN dI 12dI ②半橋電路 最大電壓 最大電流 平均電流 開(kāi)關(guān) S iU 21 dNIN 212 dN IN 整流二極管 212 iNUN dI 12dI ③推挽電路 (變壓器原邊總匝數(shù)為 2N1) 最大電壓 最大電流 平均電流 開(kāi)關(guān) S 2iU 21 dNIN 212 dN IN 整流二極管 21 iNUN dI 12dI 10．全橋和半橋電路對(duì)驅(qū)動(dòng)電路有什么要求 ? 答：全 橋電路需要四組驅(qū)動(dòng)電路，由于有兩個(gè)管子的發(fā)射極連在一起，可共用一個(gè)電源所以只需要三組電源；半橋電路需要兩組驅(qū)動(dòng)電路，兩組電源。 11．試分析全橋整流電路和全波整流電路中二極管承受的最大電壓，最大電流和平均電流。 解：兩種電路中二極管承受最大電壓：電流及平均電流的情況如下表所示： 最大電壓 最大電流 平均電流 全橋整流 mU dI 12dI 全波整流 2mU dI 12dI 12．一臺(tái)輸出電壓為 5V、輸出電流為 20A 的開(kāi)關(guān)電源： ①如果用全橋整流電路，并采用快恢復(fù)二極管，其整流電路中二極管的總損耗是多少 ? ②如果采用 全波整流電路，采用快恢復(fù)二極管、肖特基二極管整流電路中二極管的總損耗是多少？如果采用同步整流電路，整流元件的總損耗是多少 ? 注：在計(jì)算中忽略開(kāi)關(guān)損耗，典型元件參數(shù)見(jiàn)下表。 元件類(lèi)型 型號(hào) 電壓(V) 電流(A) 通態(tài)壓降 (通態(tài)電阻 ) 快恢復(fù)二極管 25CPFl0 100 25 肖特基二極管 3530CPQ035 30 30 MOSFET IRFP048 60 70 解：①、總損耗為： 114 4 20 ( )22ddU I W? ? ? ? ? ? ②采用全波整流電路時(shí)： 采用快恢復(fù)二極管時(shí)總損耗為： 1 8 20 19 .6( )2 ddU I W? ? ? ? 采用肖特基二極管時(shí) 總損耗為： 1 4 20 12 .8 ( )2 ddU I W? ? ? ? 采用同步整流電路時(shí)，總損耗為： 2222 2 ( 20 ) 0. 01 8 7. 2( )2I R W? ? ? ? ? ?