【導讀】件是什么，如何實現(xiàn)？要使晶閘管由導通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，可利用外加反向電壓或由外電路作用使。這種情況下，晶閘管將自動返回阻斷狀態(tài)。在具體電路中，由于陽極電流上升到擎住。的電流平均值、有效值。如不考慮安全裕量，額定電流100A的晶閘管，流過上述電流。飽和程度不深，在門極控制下易于退出飽和。極電流不大，易于從門極將電流抽出，從而使GTO關(guān)斷。GTR要求在導通期間一直提供門極觸發(fā)電流信。電流增益很?。┬∮贕TR，無論是開通還是關(guān)斷都要求觸發(fā)電流有足夠的幅值和陡度，作頻率高，門極輸入阻抗高，

　　

【正文】 件需要串聯(lián)二極管（全控器件承受反壓的能力很低） 。對于晶閘管逆變器則不必串二極管。 4． 電壓型逆變電路中二極管的作用是什么？如果沒有將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么電流型逆變電路中沒有這樣的二極管？ 答：在電壓型逆變電路中，當交流側(cè)為感性 或容性 負載時，電源需要為負載提供無功功率，直流電容起緩沖無功的作用 。為了給交流電流提供流會直流電容的通路，逆變器各橋臂都要反并聯(lián)反饋二極管。也即，當輸出交流電壓和電流同極性時，電流流經(jīng)逆變器的可控開關(guān)器件；而當輸出電壓和電路極性相反時，電流通路由反饋二極管提供。 5． 請說明整流電路、逆變電路、 變頻電路三個概念的區(qū)別。 答：整流 電路是將交流變換為直流，即將交流能量變換為直流能量。逆變電路（ 包括 有源 逆變 和無源 逆變 ）都是將直流能量變換為交流能量。 變頻 （包括 交 交變頻與交 直 交變頻 ） 是將一種電壓和頻率的交流能量變換為另一種電壓和頻率的交流能量。 6． 并聯(lián)諧振式逆變器利用負載電壓進行換相，為保證換相應滿足什么條件？ 電力電子技術(shù)習題解答 最終修改日期： 20201213 第 28 頁 共 36 頁 答： 并聯(lián)諧振逆變器的輸出電流為方波，負載上的電壓為接近正弦。只有 當 負載呈現(xiàn)容性時 （即變頻器工作頻率需大于負載諧振頻率） 才會在欲關(guān)斷的晶閘管 上施加反壓將之關(guān)斷。提供反壓的時間必須大于晶閘管的關(guān)斷時間。 7． 三相橋式電壓型逆 變電路， 180186。 導電方式， Ud=100V。試求輸出相電壓的基波幅值UAN1m和有效值 UAN1，輸出線電壓的基波幅值 UAB1m和有效值 UAB輸出 5次諧波的有效值 UAB5。 解：輸出相電壓的基波幅值為：1 2 0 .6 3 7 1 0 0 6 3 .7A N m dU U V?? ? ? ? 輸出相電壓的基波有效值 ： 11 0 .4 5 0 .4 5 1 0 0 4 52A N mA N dUU U V? ? ? ? ? 輸出線電壓的基波幅值：1 23 1 .1 1 .1 1 1 0 1 1 0A B m d dU U U V?? ? ? ? ? 輸出線電壓的基波有效值：1 6 0 .7 8 0 .7 8 1 0 0 7 8A B d dU U U V?? ? ? ? ? 輸出線電壓的 5 次 諧波有效值： 15 78 1 5 .655ABAB UUV? ? ? 電力電子技術(shù)習題解答 最終修改日期： 20201213 第 29 頁 共 36 頁 習題五 1． 試說明 PWM 控制的基本原理。 答： PWM（ PulseWidth Modulation）控制就是對觸發(fā)脈沖的寬度進行調(diào)制的技術(shù)。即對一系列脈沖的脈沖寬度進行控制來獲得所需要的輸出波形（包括形狀和幅值）。 在采樣控制理論種有一條重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同，沖量即窄脈沖的面積。效果相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應波形基本相同。上述原理稱為面積等效原理。 以正弦 PWM（ SPWM）為例。把正弦 半波平分為 N 等份，就可以把它看成 N 個彼此獨立的脈沖列所組成的波形。這些脈沖寬度相同（都是π /N）但幅值不同且頂部是曲線。如果將上述脈沖用數(shù)量相同、幅值相等的不等寬的矩形脈沖代替，使每個小矩形的面積和對應的正弦波面積相等（即沖量相等） ，就得到了 PWM 波形。各個脈沖的幅值相等而寬度按照正弦規(guī)律變化，根據(jù)面積等效原理，這種 PWM 波形和原正弦波形是等效的。 2． PWM 逆變器有哪些優(yōu)點？其開關(guān)頻率的高低有什么利弊？ 答： 優(yōu)點： 1） PWM 調(diào)制可以極大地消弱逆變器的輸出諧波，使逆變器輸出用戶需要的波形（形狀和幅值）， 而消弱用戶不需要的諧波。 2） PWM 逆變器具有非常好的動態(tài)響應速度。普通逆變器 的控制速度 是周波控制級 ，而 PWM 是載波控制級，所以目前幾乎所有的逆變器都是采用 PWM 控制策略。 3） PWM 控制使逆變器的控制策略更加靈活多樣，使逆變器的性能得到很大的提升。 4） PWM 逆變器的整流電路可以采用二極管，使電網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)得到提高。 5） 只用一級可控的功率環(huán)節(jié)，電路結(jié)構(gòu)較簡單。 開關(guān)頻率高則輸出諧波更小、響應速度更快，但是 電力電子器件的 開關(guān)損耗增加 、整機效率下降 ，帶來較強的高頻電磁干擾 ；開關(guān)頻率低則正好相反。一般 對于中小容量的逆變器開關(guān)頻率可適當取高些，大功率逆變器由于高壓大功率開關(guān)器件的限制，開關(guān)頻率則相對較低。 電力電子技術(shù)習題解答 最終修改日期： 20201213 第 30 頁 共 36 頁 3． 單極性和雙極性 PWM 控制有什么區(qū)別？在三相橋式 PWM 逆變電路中，輸出相電壓（輸出端相對于中性點 N’的電壓）和線電壓 SPWM 波形各有幾種電平？ 答：三角載波在調(diào)制信號的正半波或負半波周期里只有單一的極性，所得的 PWM 波形在半個周期內(nèi)也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱為單極性 PWM 控制方式。 三角載波始終是有正有負為雙極性的，所得的 PWM 波形在半個調(diào)制波周期內(nèi)有正有負。則稱之為雙極性 PWM 控制方式。 三相橋式 PWM 逆變電路中，輸出相電壓有兩種電平： 和 ? 。線電壓SPWM 波形有三種電平： dU ， 0， dU? 。 4． 脈寬調(diào)制（ PWM）技術(shù)的制約條件主要表現(xiàn)在哪些方面？ 答： 對于 PWM 控制來說，高的開關(guān)頻率可以使 性能更好，但是， 1） 高開關(guān)頻率 的 PWM 控制要求電力電子器件有高的開關(guān)能力，目前大功率器件的容許開關(guān) 頻率普遍偏低。 2） 高開關(guān)頻率 的 PWM 控制 帶來 器件 高的開關(guān)損耗。 3） 最小脈沖寬度的限制（死區(qū)） 4） 高開關(guān)頻率 的 PWM 控制 會給器件帶來高的電壓、電流應力。 5） 電磁干擾問題也是制約 PWM 技術(shù)的一個因素。 5． 在 SPWM 調(diào)制中何謂同步調(diào)制？何謂異步調(diào)制？為什么常采用分段同步調(diào)制的方法？ 答：載波信號和調(diào)制信號不保持同步的調(diào)制方式稱為異步調(diào)制，在異步調(diào)制方式種，通常保持載波頻率 fc 固定不變 ，因 此當調(diào)制波頻率 fr 變化時，載波比 N 是變化的。 載波比 N 等于常數(shù)，并在變頻時使載波和調(diào)制信號保持同步的方式稱為同步調(diào)制。 異步調(diào)制當調(diào)制信號頻率較低時，一周期內(nèi)的脈沖個數(shù)較多。而當調(diào)制信號頻率增高時，一周的脈沖個數(shù)減小， PWM 波形不對稱嚴重，輸出波形質(zhì)量較差。 電力電子技術(shù)習題解答 最終修改日期： 20201213 第 31 頁 共 36 頁 同步調(diào)制當調(diào)制信號頻率較低時，一周期內(nèi)的脈沖個數(shù)現(xiàn)對較少，輸出的低次諧波分量較多。而當調(diào)制信號頻率增高時，如一周內(nèi)的脈沖個數(shù)不變，又會使逆變器的開關(guān)頻率過高，使器件難以承受。為此可以采用分段 同步 調(diào)制的方法來 協(xié)調(diào)上述 2 種調(diào)制方式，達到取長補短的功效 。 分段 同步調(diào)制是把逆變器的輸出頻率劃分為若干頻率段，在每個頻段里載波比一定，不同頻段采用不同的載波比。其主要優(yōu)點是：在高頻段 采用較低的載波比，使器件的開關(guān)頻率不至于過高；而在低頻段采用較高的載波比，在器件容許的范圍內(nèi)提高逆變器的輸出波形質(zhì)量。 6． 脈寬調(diào)制逆變器的基本控制方法有哪些？ 答： 1） 正弦脈寬調(diào)制 SPWM。 2） 空間矢量脈寬調(diào)制 SVPWM 3） PWM 跟蹤控制（滯環(huán)控制） 4） 恒頻滯環(huán)控制 電力電子技術(shù)習題解答 最終修改日期： 20201213 第 32 頁 共 36 頁 習題六 1. 什么是高壓直流輸電？和交流輸電系統(tǒng)相比有何優(yōu)缺點？ 2. 直流 輸電工程按照直流 聯(lián)絡(luò)線可分 為 幾類 ？各有什么優(yōu)缺 點？ 3. 簡單介紹一下直流輸電系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，各個元件都有什么功能。 4. 為什么 目前 在 絕大多數(shù)直流輸電工程 普遍 采用晶閘管閥 ？ 5. 對于目前廣泛使用的 12 脈波換流橋，其交流側(cè)電流和直流母線主要有那些次數(shù)的諧波？如果是采用 18 脈波換流橋呢？ 6. 高壓直流輸電的交流濾波器主要有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點？ 7. 在高壓直流輸電系統(tǒng)中，調(diào)節(jié) 輸送的直流電流和直流功率的主要手段是什么？ 8. 分析一下在高壓直流輸電系統(tǒng)中，如果采用全控型器件（如 IGBT）并利用 PWM 控制技術(shù)的技術(shù)可行性。 電力電子技術(shù)習題解答 最終修改日期： 20201213 第 33 頁 共 36 頁 習題七 1. 什么叫靈活交流輸電系統(tǒng)（ 柔性交流輸電系統(tǒng) ）？目前的 主要應用有那些？ 2. 為什么要對交流電網(wǎng)進行無功功率補償？ 3. 什么叫 SVC？ SVC 主要包括哪幾種組合結(jié)構(gòu)？ 4. 為什么 TCR 常和 TSC 并聯(lián)使用？試畫出其單線電路圖。 5. 在 TSC 中，電容的最優(yōu)投切時刻如何選擇？ 6. 什么叫靜止同步補償器（ STATCOM）？和傳統(tǒng)的 SVC 相比有何優(yōu)缺點？ 7. 畫出不考慮損耗時 STATCOM 的等效電路圖和其感性、容性向量圖，并分析其工作原理。 電力電子技術(shù)習題解答 最終修改日期： 20201213 第 34 頁 共 36 頁 習題八 1. 對電網(wǎng)的諧波補償有何重要意義？ 2. 與傳統(tǒng)的無源濾波器相比，有源電力濾波器有何優(yōu)缺點？ 3. 試分析圖 827 所示的 APF 的電路結(jié)構(gòu)和工作原理。 4. 根據(jù)有源 電力濾波器接 入 電網(wǎng)的方式， 有源電力濾波器主要分 為 哪三 大類 ？各有什么優(yōu)缺點？ 5. 并聯(lián)型、串聯(lián)型有源濾波器各適用于什么應用場合？ 6. 為什么目前通常將無源 LC 濾波器和有源濾波器混合使用？這樣作有何現(xiàn)實意義？ 7. 簡單敘述一下瞬時無功理論，其和傳統(tǒng)的無功理論有何不同？ 主電路驅(qū)動電路指令電流運算電路電流跟蹤控制電路負載LiciCsiR L 39。39。ciH P FA P Fse 圖 827 習題 2 8. 試分析圖 828 所示諧波檢測電路的工作原理。如果該電路既要檢測諧波電流又要檢測無功電流，那么該檢測電路應如何改動？ ae i?i? piqi piqi fi? fi? afi bficfi??aibci P L L32C 23CCL P FC ??ahibhchis i n c o s 圖 828 習題 8 電力電子技術(shù)習題解答 最終修改日期： 20201213 第 35 頁 共 36 頁 電力電子技術(shù)習題解答 最終修改日期： 20201213 第 36 頁 共 36 頁 習題九 1. 同步機 勵磁系統(tǒng) 有何主要作用？ 2. 同步發(fā)電機 全靜態(tài)勵磁系統(tǒng) 有何優(yōu)點？ 3. 同步電動機 勵磁 用整流器有何特點？ 4. 什么是自控式無換向器電動機？有何優(yōu)缺點？ 5. 自控式無換向器電動機 的轉(zhuǎn)速調(diào)整是 如何實現(xiàn)的？ 6. 為什么 自控式無換向器電動機在低速時會出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)矩脈動？