【正文】 元件類型 型號 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： 采用快恢復(fù)二極管時總損耗為： 1 8 20 19 .6( )2 ddU I W? ? ? ? 采用肖特基二極管時 總損耗為： 1 4 20 12 .8 ( )2 ddU I W? ? ? ? 采用同步整流電路時，總損耗為： 2222 2 ( 20 ) 0. 01 8 7. 2( )2I R W? ? ? ? ? ? 。 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。 答：以下分析均以采用橋式整流電路為例。 8．試分析正激電路和反激電路中的開關(guān)和整流二極管在工作時承受的最大電壓。圖 8— 11 為用柴油發(fā)電機作為后 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，同時起動油機，由油機代替市電向整流器供電，整流后再通過逆變器逆變?yōu)?50Hz 恒頻恒壓的交流電向負載供電，市電恢復(fù)正常后，再重新由市電供電。 7．何為 UPS ? 試說明圖 所示 UPS 系統(tǒng)的工作原理。 6．什么是變頻調(diào)速系統(tǒng)的恒壓頻比控制 ? 答：即對變頻器的電壓和頻率的比率進行控制，使該比率保持恒定。 5．何為雙 PWM 電路 ?其優(yōu)點是什么 ? 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)。 答：圖 8— 3 為利用可控變流器實現(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)。其局限性是當(dāng)負載為交流電動機，并且要求電動機頻繁快速加減速時，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。 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)一個由電力晶體管 Vo 和能耗電阻 ‰ 組成的泵升電壓限制電路。故電容只能承擔(dān)少量的反饋能量，這是它的另一個局限。圖中逆變電路的能量是可以雙向流動的，若負載能量反饋到中間直流電路，導(dǎo)致電容電壓升高。 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。 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，以實現(xiàn)一定新功能的變流電路。由于電感 L的存在， 1S 開通時的電流上升率受到限制，降低了 1S 的開通損耗。 零電壓轉(zhuǎn)換 PWM 電路的基本開關(guān)單元 零電流轉(zhuǎn)換 PWM 電路的基本開關(guān)單元 3．在移相全橋零電壓開關(guān) PWM 電路中，如果沒有諧振電感 L，電路的工作狀態(tài)將發(fā)生哪些變化，哪些開關(guān)仍是軟開關(guān)，哪些開關(guān)將成為硬開關(guān) ? 答：如果沒有諧振電感 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 將無法與 Lr構(gòu)成諧振回路，這樣， S S4將變?yōu)橛查_關(guān)， 1S 、 2S 仍為軟開關(guān)。 零電壓開關(guān)準諧振電路的基本開關(guān)單元 零電流開關(guān)準諧振 電路的基本開關(guān)單元 零開關(guān) PWM 電路：這類電路中引入輔助開關(guān)來控制諧振的開始時刻，使諧振僅發(fā)生于開關(guān)過程前后，此電路的電壓和電流基本上是方波，開關(guān)承受的電壓明顯降低，電路可以采用開關(guān)頻率固定的 PWM 控制方式。 2．軟開關(guān) 電路可以分為哪幾類 ?其典型拓撲分別是什么樣子的 ?各有什么特點 ? 答：根據(jù)電路中主要的開關(guān)元件開通及關(guān)斷時的電壓電流狀態(tài)．可將軟開關(guān)電路分為零電壓電路和零電流電路兩大類：根據(jù)軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程可將軟開關(guān)電路分為準諧振電路，零開關(guān) PWM 電路和零轉(zhuǎn)換 PWM 電路。使裝置小型化，輕量化是高頻化的意義所在。因為引入了交流電流反饋而 稱為直接電流控制。 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)系來進行控制，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，因此稱為間接電流控制。 此外，還 可以使交流電流超前電壓 ?90 ，交流電源送出無功功率，成為靜止無功功率發(fā)生器。 PWM 整流電路可以實現(xiàn)能量正反兩個方向的流動，既可以運行在整流狀態(tài)，從交流側(cè)向直流側(cè)輸送能量；也可以運行在逆變狀態(tài)，從直流側(cè)向交流側(cè)輸送能量。 PWM 整流電路采用 SPWM 控制技術(shù)為斬控方式。 相控整流電路是對晶閘管的開通起始角進行控制，屬于相控方式。 采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型變流器的特點： ①硬件電路簡單； ②屬于實時控制方式，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與計算法和調(diào)制法相比，相同開關(guān)頻率時輸出電流中高次諧波含量較多； ⑤采用閉環(huán)控制。 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？ 答：電流跟蹤型 PWM 變流電路就是對變流電路采用電流跟蹤控制。 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，可以有效地提高直流電壓的利用率。使每個 PWM 脈沖的中點和三角波一周期的中點 (即負峰點 )重合，在三角波的負峰時刻對正弦信號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波，用該直線與三角波載波的交點代替正弦波與載波的交點，即可得出控制功率開關(guān)器件通斷的時刻。規(guī)則采樣法是在自然采樣法的基礎(chǔ)上得出的。而在低頻段采用較高的載波比，以使載波頻率不致 過低而對負載產(chǎn)生不利影響。 分段同步調(diào)制是把逆變電路的輸出頻率劃分為若干段，每個頻段的載波比一定，不同 頻段采用不同的載波比。 當(dāng)逆變電路輸出頻率很高時，同步調(diào)制時的載波頻率 fc會過高，使開關(guān)器件難以承受。 fc 過低時由調(diào)制帶來 的諧波不易濾除。 同步調(diào)制的主要特點是： 在同步調(diào)制方式中，信號波頻率變化時載波比 N 不變，信號波一個周期內(nèi)輸出的脈沖 數(shù)是固定的，脈沖相位也是固定的。對于三相 PWM 型逆變電路來說，三相輸出的對稱性也變差。 而當(dāng)信號波頻率增高時，載波比 N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少， PWM 脈沖不對稱的影響就變大，有時信號波的微小變化還會產(chǎn)生 PWM 脈沖的跳動。 異步調(diào)制的主要特點是： 在信號波的半個周期內(nèi)， PWM 波的脈沖個數(shù)不固定，相位也不固定，正負半周期的 脈沖不對稱，半周期內(nèi)前后 1/4 周期的脈沖也不對稱。 ？什么是同步調(diào)制？兩者各有何特點？分段同步調(diào)制有什么優(yōu)點？ 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。 考慮到上述對稱性，半周期內(nèi)有 5個開關(guān)時刻可以控制。可見，所得到的 PWM 波形和期望得到的正弦波等效。根據(jù)面積等效原理， PWM 波形和正弦半波是等效的。如果把上述脈沖列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點和相應(yīng)正弦波部分的中點重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積 (沖量 )相等，就得到 PWM 波形。把正弦半波分成 N等分，就可把其看成是 N 個彼此相連的脈 沖列所組成的波形。上述原理稱為面積等效原理。 在采樣控制理論中有一條重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性 環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同，沖量即窄脈沖的面積。 答： PWM 控制就是對脈沖的寬度進行調(diào)制的技術(shù)。 并聯(lián)多重逆變電路多用于電流型逆變電路的多重化。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。 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。 ..逆變電路多重化的目的是什么？如何實現(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。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。 Uc13降到零之后在 U 相負載電感的作用下，開始對 C13 反向充電。因放電電流恒為 Id，故稱恒流放電階段。 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。 ，二極管的作用是什么？試分析換流過程。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。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 。 ， 180186。 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。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。因為反饋無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。而交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負載阻抗情況的不同而不同。直流側(cè)電流基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。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。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負載阻抗情況的不同而不同。直流側(cè)電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。 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、負載換流和強迫換流 3 種方式。 強迫換流：設(shè)置附加換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強追施加反向電壓換流稱為強迫換流。 電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)提供換流電壓，只要把負的電網(wǎng)電壓加在欲換流的器件上即可。 ？各有什么特點？ 答：換流方式有 4種： 器件換流：利用全控器件的自關(guān)斷能力進行換流。 第 5 章 逆變電路 ？ 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。 因為矩陣式變頻電路有十分良好的電氣性能，使輸出電壓和輸入電流均為正弦波，輸入功率因數(shù)為 l，且能量雙向流動，可實現(xiàn)四象限運行；其次，和目前廣泛應(yīng)用的交直交 變頻電路相比，雖然多用了 6個開關(guān)器件，卻省去直流側(cè)大電容，使體積減少，且容易實現(xiàn)集成化和功率模塊化。 矩陣式變頻電路的主要優(yōu)點是：輸出電壓為正弦波；輸出頻率 不受電網(wǎng)頻率的限制；輸入電流也可控制為正弦波且和電壓同相；功率因數(shù)為 l，也可控制為需要的功率因數(shù)；能量可雙向流動，適用于交流電動機的四象限運行；不通過中間直流環(huán)節(jié)而直接實現(xiàn)變頻，效率較高。 ..試述矩陣式變頻電路的基本原理和優(yōu)缺點。 因為梯形波的主要諧波成分是三次諧波，在線電壓中，三次諧波相互抵消，結(jié)果線電壓仍為正弦波。 而在輸出星形聯(lián)結(jié)方式中，因為電動機中性點和變頻器中中性點在一起；電動機只引三根線即可，但是因其三組單相交交變頻器的輸出聯(lián)在一起，其電源進線必須隔離，因此三組單相交交變頻器要分別用三個變壓器供電。 兩種方式的主要區(qū)別在于： 公共交流母線進線方式中，因為電源進線端公用，所以三組單相交交變頻電路輸出端必須隔離。 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，如軋機主傳動裝置、鼓風(fēng)機、球磨機等場合。 交交變頻電路的主要特點和不足是什么？其主要用途是什么？ 答：交交變頻電路的主要特點是： 只 用一次變流效率較高；可方便實現(xiàn)四象限工作，低頻輸出時的特性接近正弦波。當(dāng)電網(wǎng)頻率為 50Hz 時，交交變頻電路輸出的上限頻率為 20Hz 左右。 ?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。 單相交交變頻電路是將交流電變成不同頻率的交流電，通常用于交流電動機傳動，兩組可控整流電路在輸出交流電壓一個周期里，交替工作各半個周期，從而輸出交流電。 單相交交變頻電路和直流電動機傳動用的反并聯(lián)可控整流電路有什么不同 ? 答：單相交交變頻電