【正文】 試說明直流斬波器主要有哪幾種電路結(jié)構(gòu)？試分析它們各有什么特點(diǎn)？答：直流斬波電路主要有降壓斬波電路（Ｂuck），升壓斬波電路（Ｂoost），升降壓斬波電路（Ｂuck－Ｂoost）和庫克（Ｃook）斬波電路。它主要用于直流穩(wěn)壓電源和直流直流電機(jī)的調(diào)速。升降壓變換電路是輸出電壓平均值可以大于或小于輸入直流電壓，輸出電壓與輸入電壓極性相反。庫克電路也屬升降壓型直流變換電路，但輸入端電流紋波小，輸出直流電壓平穩(wěn)，降低了對濾波器的要求。答：正激變換器：當(dāng)開關(guān)管T導(dǎo)通時，它在高頻變壓器初級繞組中儲存能量，同時將能量傳遞到次級繞組，根據(jù)變壓器對應(yīng)端的感應(yīng)電壓極性，二極管D1導(dǎo)通，此時D2反向截止，把能量儲存到電感L中，同時提供負(fù)載電流；當(dāng)開關(guān)管T截止時，變壓器次級繞組中的電壓極性反轉(zhuǎn)過來，使得續(xù)流二極管D2導(dǎo)通（而此時D1反向截止），儲存在電感中的能量繼續(xù)提供電流給負(fù)載。根據(jù)變壓器對應(yīng)端的極性，可得次級N2中的感應(yīng)電動勢為下正上負(fù)，二極管D截止，次級N2中沒有電流流過。在T導(dǎo)通期間儲存在變壓器中的能量便通過二極管D向負(fù)載釋放。輸出電壓為 試分析全橋式變換器的工作原理。在TT4導(dǎo)通期間(或T2和T3導(dǎo)通期間)，施加在初級繞組NP上的電壓約等于輸入電壓Ud。 有一開關(guān)頻率為50kHz的Buck變換電路工作在電感電流連續(xù)的情況下，L=，輸入電壓Ud=15V，輸出電壓U0=10V(1) 求占空比D的大?。?2) 求電感中電流的峰峰值ΔI；(3) 若允許輸出電壓的紋波ΔU0/U0=5%，求濾波電容C的最小值。F ，器件T的開關(guān)頻率為100kHz，電路輸入電壓為交流220V，當(dāng)RL兩端的電壓為400V時：(1) 求占空比的大??； (2) 當(dāng)RL=40Ω時，求維持電感電流連續(xù)時的臨界電感值； (3) ，求濾波電容C的最小值。解：＝由于Ｌ和Ｃ的值都比較大， 有一開關(guān)頻率為50kHz的庫克變換電路，假設(shè)輸出端電容足夠大，使輸出電壓保持恒定，并且元件的功率損耗可忽略，若輸入電壓Ud=10V，輸出電壓U0調(diào)節(jié)為5V不變。解：(1) 因?yàn)? 則 (注意)(2) (3) 第4章 思考題與習(xí)題 什么是電壓型和電流型逆變電路？各有何特點(diǎn)？答：按照逆變電路直流側(cè)電源性質(zhì)分類，直流側(cè)為電壓源的逆變電路稱為電壓型逆變電路，直流側(cè)為電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路。直流電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。（3） 當(dāng)交流側(cè)為阻感性負(fù)載時，需提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用，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)了二極管。（5） 當(dāng)用于交—直—交變頻器中，負(fù)載為電動機(jī)時，如果電動機(jī)工作在再生制動狀態(tài)，就必須向交流電源反饋能量。電流型逆變電路的主要特點(diǎn)是：（1） 直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源，直流電流基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。（3） 直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用，因電流不能反向，故可控器件不必反并聯(lián)二極管。 電壓型逆變電路中的反饋二極管的作用是什么？答：在電壓型逆變電路中，當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。當(dāng)輸出交流電壓與電流的極性相同時，電流經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通，而當(dāng)輸出電壓與電流極性相反時，由反饋二極管提供電流通道。 三相橋式電壓型逆變電路采用180176。（１） 求輸出相電壓基波幅值和有效值（２） 求輸出線電壓基波幅值和有效值（３）輸出線電壓中五歡諧波的有效值。由于三相橋式逆變電路每個橋臂導(dǎo)通，同一相上下兩臂的導(dǎo)通有間隔，各相導(dǎo)通依次相差，且不存在上下直通的問題，所以其能構(gòu)成導(dǎo)電型。導(dǎo)電型低得多，直流電源電壓利用率低。為了安全起見，必須使 式中k為大于1的安全系數(shù)，一般取為2~3。答：將一個任意波電壓分成N等份，并把該任意波曲線每一等份所包圍的面積都用一個與其面積相等的等幅矩形脈沖來代替，且矩形脈沖的中點(diǎn)與相應(yīng)任意波等份的中點(diǎn)重合，得到一系列脈沖列。但在實(shí)際應(yīng)用中，人們采用任意波與等到腰三角形相交的方法來確定各矩形脈沖的寬度。 PWM調(diào)制有什么區(qū)別？解：單極性ＰＷＭ控制方式在調(diào)制信號的正半個周期或負(fù)半個周期內(nèi)，三角波載波是單極性輸出的，所得的ＰＷＭ波也是單極性范圍內(nèi)變化的。 試說明PWM控制的逆變電路有何優(yōu)點(diǎn)？答：PWM電路優(yōu)點(diǎn)如下：（1）可以得到所需波形的輸出電壓，滿足負(fù)載需要；（2）整流電路采用二極管整流，可獲得較高的功率因數(shù)；（3）只用一級可控的功率環(huán)節(jié)，電路結(jié)構(gòu)簡單；（4）通過對輸出脈沖的寬度控制就可以改變輸出電壓的大小，大大的加快了逆變器的響應(yīng)速度。解：（1）基波電壓的有效值為：基波時的負(fù)載阻抗： 基波電流的有效值為：（2）其主要的諧波是三次諧波與五次諧波，對應(yīng)的負(fù)載阻抗分別為：其電流諧波系數(shù)分別為： ，直流電源Ud=300 V，向R＝5Ω，L＝ 的阻感性負(fù)載供電。計算時可略去換相的影響和逆變電路的損耗。解：輸出方波電壓瞬時值為 輸出電壓和電流波形為：基波電壓和各諧波電壓的有效值為：，基波和各諧波的負(fù)載阻抗為：基波和各諧波電流的有效值為： , ， 基波和每種諧波的負(fù)載功率為：, , , 第5章 思考題與習(xí)題 什么是整流？它與逆變有何區(qū)別？答：整流就是把交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能，而將直流轉(zhuǎn)換為交流電能稱為逆變，它是對應(yīng)于整流的逆向過程。答：（1）負(fù)載兩端電壓為0，晶閘管上電壓波形與U2相同；（2）負(fù)載兩端電壓為U2，晶閘管上的電壓為0；（3）負(fù)載兩端電壓為0，晶閘管上的電壓為U2。由于具有電感，當(dāng)其電流增大時，在電感上會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，抑制電流增加。，若其中一只晶閘管的陽、陰極之間被燒斷，試畫出整流二極管、晶閘管兩端和負(fù)載電阻兩端的電壓波形。因?yàn)樨?fù)載上的電壓、電流是非正弦波，除了直流Ud與Id外還有諧波分量和，負(fù)載上有功功率為。~24V直流電壓，最大負(fù)載電流Id=30A，如采用由220V交流直接供電和由變壓器降壓到60V供電的單相半波相控整流電路，是否兩種方案都能滿足要求?試比較兩種供電方案的晶閘管的導(dǎo)通角、額定電壓、額定電流、電路的功率因數(shù)及對電源容量的要求。(1) 采用由220V交流直接供電時：，Ud==24V時　　 取2倍安全裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為622V和108A。變壓器二次側(cè)有功功率 變壓器二次側(cè)視在功率 電源側(cè)功率因數(shù) ，Rd=50Ω,要求Ud在0~600V可調(diào)，試用單相半波和單相全控橋兩種整流電路來供給，分別計算：(1) 晶閘管額定電壓、電流值；(2) 連接負(fù)載的導(dǎo)線截面積(導(dǎo)線允許電流密度j=6A／mm2)；(3) 負(fù)載電阻上消耗的最大功率。所選導(dǎo)線截面積為 負(fù)載電阻上最大功率 （2）單相全控橋時,負(fù)載電流有效值 (Kf=)晶閘管的額定電流為 IT(AV)6(A) IT=晶閘管承受最大電壓為 =943V取2倍安全裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為2000V和20A。(1) 說明整流變壓器有無直流磁化問題?(2) 分別畫出電阻性負(fù)載和大電感負(fù)載在α=60176。若已知U2=220V，分別計算其輸出直流電壓值Ud。時晶閘管兩端的電壓uT波形，說明該電路晶閘管承受的最大反向電壓為多少? 解：（1）因?yàn)樵谝粋€周期內(nèi)變壓器磁通增量為零，所以沒有直流磁化。電阻性負(fù)載： 感性負(fù)載： (3)其波形如下圖所示，晶閘管承受的最大反向電壓為。處，分析電路工作情況，畫出觸發(fā)脈沖寬度分別為10176。時負(fù)載兩端的電壓 ud波形。處，觸發(fā)脈沖寬度為10176。觸發(fā)脈沖寬度為15176。時的波形。求α=45176。解：因?yàn)椋?20V ，Ud==182Vud、iTuT3波形圖如下所示： ，當(dāng)α=60176。(1) 熔斷器1FU熔斷。(3) 熔斷器2FU、3FU同時熔斷。試求： (1)不考慮控制角裕量時，整流變壓器二次線電壓。 解：（1）因?yàn)閁d=；不考慮控制角裕量，時（2）晶閘管承受最大電壓為取2倍的裕量,URM=晶閘管承受的平均電流為IdT=Id又因?yàn)樗訧dT=，取2倍的裕量IdTmax=(A)選擇KP50—5的晶閘管。如穩(wěn)壓管損壞斷開，單結(jié)晶體管上峰值電壓太高，不利于單結(jié)晶體管工作。時流過晶閘管的電流平均值與有效值、電動機(jī)的反電勢。時的換相重疊角。當(dāng)未采取過電流保護(hù)，而電路過載或短路時更易損壞晶閘管。有源逆變的條件：（1） 一定要有直流電動勢，其極性必須與晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)稍大于變流器直流側(cè)的平均電壓；（2） 變流器必須工作在的區(qū)域內(nèi)使Ud0。 有源逆變最小逆變角受哪些因素限制？為什么？答：最小有