【正文】 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UmIdId全波整流2UmId Id 12. 一臺輸出電壓為5V、輸出電流為20A的開關(guān)電源：①如果用全橋整流電路，并采用快恢復二極管，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：在計算中忽略開關(guān)損耗，典型元件參數(shù)見下表。 ①全橋電路： 最大電壓最大電流平均電流開關(guān)SUiIdId整流二極管 UiId Id ②半橋電路：最大電壓最大電流平均電流開關(guān)SUiIdId整流二極管UiId Id 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關(guān)S2U iIdId整流二極管 UiIdId10. 全橋和半橋電路對驅(qū)動電路有什么要求？答：全橋電路需要四組驅(qū)動電路，由于有兩個管子的發(fā)射極連在一起，可共用一個電源，所以只需要三組電源；半橋電路需要兩組驅(qū)動電路，兩組電源。解：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最大電壓的情況如下表所示：開關(guān)S整流二極管VD1 正激電路 （1+）UIUI 反激電路Ui+U Ui+ U 9. 試分析全橋、半橋和推挽電路中的開關(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。因為蓄電池只作為市電與油機之間的過渡，柴油發(fā)電機作為后備電源，所以此系統(tǒng)可保證長時間不間斷供電。答：UPS是指當交流輸入電源發(fā)生異常或斷電時，還能繼續(xù)向負載供電，并能保證供電質(zhì)量，使負載供電不受影響的裝置，即不間斷電源。這樣可維持電動機氣隙磁通為額定值，使電動機不會因為頻率變化而導致磁飽和和造成勵磁電流增大，引起功率因數(shù)和效率的降低。 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83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82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81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V0和能耗電阻R0組成的泵升電壓限制電路。由于該能量無法反饋回交流電源，故電容只能承擔少量的反饋能量，這是它的另一個局限。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，這是它的一個局限。 2. 試闡明圖81間接交流變流電路的工作原理，并說明該電路有何局限性。由于電感Lr的存在，使VD1的電流逐步下降到零，自然關(guān)斷，因此VD1為軟開關(guān)。 4．在零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路中，輔助開關(guān)S1和二極管VD1是軟開關(guān)還是硬開關(guān)，為什么？答：在S1開通時，uS1 不等于零；在S1關(guān)斷時，其上電流也不為零，因此S1為硬開關(guān)。 零電壓開關(guān)PWM電路的基本開關(guān)單元 零電流開關(guān)PWM電路的基本開關(guān)單元 零轉(zhuǎn)換PWM電路：這類軟開關(guān)電路還是采用輔助開關(guān)控制諧振的開始時刻，所不同的是，諧振電路是與主開關(guān)并聯(lián)的，輸入電壓和負載電流對電路的諧振過程的影響很小，電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)并從零負載到滿負載都能工作在軟開關(guān)狀態(tài)，無功率的交換被消減到最小。 準諧振電路：準諧振電路中電壓或電流的波形為正弦波，電路結(jié)構(gòu)比較簡單，但諧振電壓或諧振電流很大，對器件要求高，只能采用脈沖頻率調(diào)制控制方式。提高開關(guān)頻率，周期變短，可使濾除開關(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；對于變壓器來說，當輸入電壓為正弦波時，U=，當頻率f提高時，可減小N、S參數(shù)值，從而減小了變壓器的體積和重量。因為引入了交流電流反饋而稱為直接電流控制第7章 軟開關(guān)技術(shù) 1．高頻化的意義是什么？為什么提高開關(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。 11．在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。交流電源送出無功功率，成為靜止無功功率發(fā)生器。而且，這兩種方式都可以在單位功率因數(shù)下運行。其基本工作方式為整流，此時輸入電流可以和電壓同相位，功率因數(shù)近似為1。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。10．什么是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，通過對PWM整流電路的適當控制，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1。也就是，不用信號波對載波進行調(diào)制，而是把希望輸出的電流作為指令信號，把實際電流作為反饋信號，通過二者的瞬時值比較來決定逆變電路各功率器件的通斷，使實際的輸出跟蹤電流的變化。 對于三相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。w r。1，m=1,2,…； n=2,4,6,…時，在上述諧波中，幅值較高的是wc177。 7．單相和三相SPWM波形中，所含主要諧波頻率為多少？答：單相SPWM波形中所含的諧波頻率為：式中，n=1,3,5,…時，k=0,2,4, …；n=2,4,6,…時，k=1,3,5, …在上述諧波中，幅值最高影響最大的是角頻率為wc的諧波分量。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。 5．什么是異步調(diào)制？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?？紤]到上述對稱性，半周期內(nèi)有5個開關(guān)時刻可以控制。輸出線電壓有三種電平Ud、0、 Ud。 三角波載波始終是有正有負為雙極性的，所得的PWM波形在半個周期中有正、有負，則稱之為雙極性PWM控制方式。2．設圖63中半周期的脈沖數(shù)是5，脈沖幅值是相應正弦波幅值的兩倍，試按面積等效原理計算脈沖寬度。對于正弦波的負半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形。各PWM脈沖的幅值相等而寬度是按正弦規(guī)律變化的。這些脈沖寬度相等，都等于π/N，但幅值不等且脈沖頂部不是水平直線而是曲線，各脈沖幅值按正弦規(guī)律變化。上述原理稱為面積等效原理以正弦PWM控制為例。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的環(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得多重化。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。8．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)多重逆變電路各用于什么場合？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，VD1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VT1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導通，而VT1被施以反向電壓而關(guān)斷。7．串聯(lián)二極管式電流型逆變電路中，二極管的作用是什么？試分析換流過程。試求輸出相電壓的基波幅值UUN1m和有效值UUN輸出線電壓的基波幅值UUV1m和有效值UUV輸出線電壓中5次諧波的有效值UUV5。5. 三相橋式電壓型逆變電路，180176。 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。3．什么是電壓型逆變電路？什么是電流型逆變電路？二者各有什么特點。通常是利用附加電容上的能量實現(xiàn)，也稱電容換流。負載換流：由負載提供換流電壓，當負載為電容性負載即負載電流超前于負載電壓時，可實現(xiàn)負載換流。全控型器件采用此換流方式。而無源逆變電路的交流側(cè)直接和負載聯(lián)接。隨著當前器件制造技術(shù)的飛速進步和計算機技術(shù)的日新月異，矩陣式變頻電路將有很好的發(fā)展前景。矩陣式交交變頻電路的主要缺點是：所用的開關(guān)器件為18個，電路結(jié)構(gòu)較復雜，成本較高，控制方法還不算成熟；，用于交流電機調(diào)速時輸出電壓偏低。為什么說這種電路有較好的發(fā)展前景？答：矩陣式變頻電路的基本原理是：對輸入的單相或三相交流電壓進行斬波控制，使輸出成為正弦交流輸出。在這種控制方式中，因為橋式電路能夠較長時間工作在高輸出電壓區(qū)域（對應梯形波的平頂區(qū)），a角較小，因此輸入功率因數(shù)可提高15%左右。 9 在三相交交變頻電路中，采用梯形波輸出控制的好處是什么？為什么？答：在三相交交變頻電路中采用梯形波控制的好處是可以改善輸入功率因數(shù)。為此，交流電動機三個繞組必須拆開，共引出六根線。 8 三相交交變頻電路有那兩種接線方式？它們有什么區(qū)別？答：三相交交變頻電路有公共交流母線進線方式和輸出星形聯(lián)結(jié)方式兩種接線方式。交交變頻電路的主要不足是：接線復雜，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，頻譜復雜。當輸出頻率增高時，輸出電壓一周期所包含的電網(wǎng)電壓段數(shù)減少，波形畸變嚴重，電壓波形畸變和由此引起的電流波形畸變以及電動機的轉(zhuǎn)矩脈動是限制輸出頻率提高的主要因素。當交交變頻電路中采用常用的