【正文】 對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)， b1 的電流向下流， a2的電流向上流；就變壓器的一次繞組而言，每一周期中有兩段時(shí)間（各為 120?）由電流流過(guò)，流過(guò)的電流大小相等而方向相反，故一周期內(nèi)流過(guò)的電流平均值為零，所以變壓器鐵心不會(huì)被直流磁化。它們?cè)谙辔簧舷嗖?180176。 。 解： ① ud、 id和 iVT1 的波形如下圖：uduaubucidO? tO ? tO ? t?iVT1?? = 3 0 176。 100179。＝ （ V） Id＝ Ud∕ R＝ ∕ 5＝ （ A） IdVT＝ Id∕ 3＝ ∕ 3＝ （ A） IVT＝ Id∕ 3 ＝ （ A） 312．在三相橋式全控整流電路中，電阻負(fù)載，如果 有一個(gè)晶閘管不能導(dǎo)通，此時(shí)的整流電壓 ud波形如何？如果有一個(gè)晶閘管被擊穿而短路，其他晶閘管受什么影響？ 答：假設(shè) VT 1 不能導(dǎo)通，整流電壓 ud 波形如下： u dO ? t 假設(shè) VT1 被擊穿而短路，則當(dāng)晶閘管 VT 3 或 VT 5 導(dǎo)通時(shí)，將發(fā)生電源相間短路，使得VT VT 5 也可能分別被擊穿。 解： ① ud、 id和 iVT1 的波形如下： ?? = 6 0 176。 100179。＝ 117（ V） Id＝ Ud∕ R＝ 117∕ 5＝ （ A） IDVT＝ Id∕ 3＝ ∕ 3＝ （ A） IVT＝ Id∕ 3 ＝ ∕ 3 ＝ （ A） 314． 單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載， R=1Ω， L=∞ ， E=40V， U2=100V， LB=，當(dāng) ?=60?時(shí)求 Ud、 Id與 ??的數(shù)值，并畫(huà)出整流電壓 ud的波形。 ? 60176。 最后，作出整流電壓 Ud 的波形如下： O?? tO ? t?udu 2 315． 三相半波可控整流電路，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載， U2=100V， R=1Ω， L=∞ ， LB=1mH，求當(dāng) ?=30?時(shí)、 E=50V時(shí) Ud、 Id、 ??的值并作出 ud與 iVT1和 iVT2的波形。 ? 30176。 ud、 iVT1和 iVT2 的波形如下： udiV T 1? tO? tO?Iduaubuc?iV T 2? tO?IdOuaubucu2 316． 三相橋式不可控整流電路，阻感負(fù)載， R=5Ω， L=∞ ， U2=220V， XB=，求 Ud、 Id、 IVD、 I2 和 ??的值并作出 ud、 iVD 和 i2 的波形。時(shí)的情況。 二極管電流和變壓器二次測(cè)電流的有效值分別為 IVD＝ Id∕ 3＝ ∕ 3＝ （ A） I2a＝32 Id＝ （ A） ud、 iVD1和 i2a的波形如下： u2udiV D 1? tO? tO? tO? tOuaubuc? t1uabuacubcubaucaucbuabuacⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵi2a IdId 317． 三相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載， E=200V， R=1Ω， L=∞ ， U2=220V， ?=60?，當(dāng) ① LB=0 和 ② LB=1mH 情況下分別求 Ud、 Id的值，后者還應(yīng)求 ??并分別作出 ud 與 iT的波形。 220179。＝ （ V） Id＝（ Ud－ E）∕ R＝（ － 200）∕ 1＝ （ A） ②當(dāng) LB＝ 1mH 時(shí) Ud＝ － Δ Ud Δ Ud＝ 3XBId∕π Id＝（ Ud－ E） ∕ R 解方程組得： Ud＝（ U2R cosα ＋ 3XBE）∕（ π R＋ 3XB）＝ （ V） Id＝ （ A） Δ Ud＝ （ V） 又∵ ?cos － )cos( ??? ＝ 2XBId∕ 6 U2 )60cos( ??? ＝ γ ＝ 176。＝ 176。變壓器二次側(cè)電流中含有 2k＋ 1（ k＝ 3…… ）次即奇次諧波，其中主要的有 3 次、 5 次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有 6k?1(k= 3…… )次的諧波，其中主要的是 7 次諧波。 解：在第 3 題中已知電路為單相全控橋，其輸出電流平均值為 Id＝ （ A） 于是可得： I23＝ 2 2 Id∕ 3π ＝ 2 2 179。 ∕ 5π＝ （ A） I27＝ 2 2 Id∕ 7π ＝ 2 2 179。 解：第 13 題中，電路為三相橋式全控整流電路，且已知 Id＝ （ A） 由此可計(jì)算出 5 次和 7 次諧波分量的有效值為： I25＝ 6 Id∕ 5π＝ 6 179。 ∕ 7π＝ （ A） 322 試分別計(jì)算第 3 題和第 13 題電路的輸入功率因數(shù)。 ∕π＝ （ A） 基波因數(shù)為 ??＝ I1∕ I＝ I1∕ Id＝ ∕ ＝ 電路的輸入功率因數(shù)為： ?＝ ? ?cos ＝ cos30176。 ∕π＝ （ A） 基波因數(shù)為 ??＝ I1∕ I＝ I1∕ Id＝ 電路的輸入功率因數(shù)為： ?＝ ? ?cos ＝ cos60176。 ③ 在兩種電路中，晶閘管的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系是一樣的，整流電壓 ud 和整流電流 id的波形形狀一樣。 325． 12 脈波、 24 脈波整流電路的整流輸出電壓和交流輸入電流中各含哪些次數(shù)的諧波？答： 12 脈波電路整流電路的交流輸入電流中含有 11 次、 13次、 23次、 25 次等即 12k?（ k=1， 2， 3178。178。178。）次諧波。178。）次諧波，整流輸出電壓中含有 2 48 等即 24k（ k=1， 2， 3178。178。 326．使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？ 答：條件有二： ①直流側(cè) 要有電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓； ② 要求晶閘管的控制角 α π /2，使 Ud為負(fù)值。 179。 1=(W) 328． 單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載， R=1Ω， L=∞ ， U2=100V， L=，當(dāng) EM=99V，?=60?時(shí)求 Ud、 Id和 ??的值。 ? 120176。 329．什么是逆變失??？如何防止逆變失??？ 答：逆變運(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內(nèi)阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。 330． 單相橋式全控 整流電路、三相橋式全控整流電路中，當(dāng)負(fù)載分別為電阻負(fù)載或電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍分別是多少？ 答：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐?，?dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 180?， 當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是 0 ~ 90?。 4l 無(wú)源逆變電路和有源逆變電路有何不同？ 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。 42 換流方式各有那兒種？各有什么特點(diǎn)？ 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(jìn)行換流。 電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)提供換流電壓，只要把負(fù)的電網(wǎng)電壓加在欲換流的器件上即可。 強(qiáng)迫換流：設(shè)置附加換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)追施加反向電壓換流稱為強(qiáng)迫換流。 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(fù)載換流和強(qiáng)迫換流3種方式。直流側(cè)電壓基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。而交流側(cè)輸出電流 波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。直流側(cè)電流基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。而交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。因?yàn)榉答仧o(wú)功能量時(shí)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(kāi)關(guān)器件反并聯(lián)二極管。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功能量提供通道 ,逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。 45 三相橋式電壓型逆變電路， 180186。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 。假設(shè)在 t時(shí)刻觸發(fā) VT VT3使其導(dǎo)通 ,負(fù)載電壓 u。過(guò)零前并留有足夠的裕量 ,才能使換流順利完成。 答 :二極管的主要作用 ,一是為換流電容器充電提供通道 ,并使換流電容的電壓能夠得以保持 ,為晶閘管換流做好準(zhǔn)備 。 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(guò)程可簡(jiǎn)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。因放電電流恒為 /d,故稱恒流放電階段。 Uc13降到零之后在 U 相負(fù)載電感的作用下 ,開(kāi)始對(duì) C13反向充電。隨著 C13充電電壓不斷增高 ,充電電流逐漸減小 ,到某一時(shí)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。 ?如何實(shí)現(xiàn) ?串聯(lián)多重和并聯(lián)多重逆變電路備用于什么場(chǎng)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(jí)提高 ,二是可以改善輸出電壓的波形。 逆變電路多重化就是把若干個(gè)逆變電路的輸出按一定的相位差組合起來(lái) ,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。串聯(lián)多重是把幾個(gè)逆變電路的輸出串聯(lián)起來(lái) ,并聯(lián)多重是把幾個(gè)逆變電路的輸出并聯(lián)起來(lái)。 并聯(lián)多重逆變電路多用于電流型逆變電路的多重化。當(dāng)需要從交流側(cè)向直流側(cè)反饋無(wú)功能量時(shí) ,電流并不反向 ,依然經(jīng)電路中的可控開(kāi)關(guān)器件流通 ,因此不需要并聯(lián)反饋二極管。 答：降壓斬波器的原理是：在一個(gè)控制周期中，讓 V導(dǎo)通一段時(shí)間 ont 。然后使 V關(guān)斷一段時(shí)間 offt ，此時(shí)電感 L 通過(guò)二極管 VD 向 R 和 M 供電， Uo=0。 52．在圖 51a 所示的降壓斬波電路中，已知 E=200V， R=10Ω ， L值微大，E=30V， T=50μ s， ton=20μ s，計(jì)算輸出電壓平均值 Uo，輸出電流平均值 Io。當(dāng) ont =3μ s 時(shí)，重新進(jìn)行上述計(jì)算。 54． 簡(jiǎn)述圖 52a所示升壓斬波電路的基本工作原理。當(dāng) V處于通態(tài)時(shí)，電源 E向電感 L 充電，充電電流基本恒定為 1I ,同時(shí)電容 C上的電壓向負(fù)載 R 供電，因 C值很大，基本保持輸出電壓為恒值 0U 。當(dāng) V 處于斷態(tài)時(shí) E和己共同向電容 C 充電并向負(fù)載 R 提供能量。 55． 在圖 32a 所示的升壓斬波電路中，已知 E=50V， L 值和 C 值極大，R=20Ω，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng) T=40μ s， ont =25μ s 時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值 0U ，輸出電流平均值 0I 。 答：升降壓斬波電路的基本原理：當(dāng)可控開(kāi)關(guān) V 處于通態(tài)時(shí)，電源 E 經(jīng) V 向電感 L供電使其貯存能量，此時(shí)電流 為 1i ，方向如圖。同時(shí)，電容 C維持輸出電壓基本恒定并向負(fù)載 R供電?？梢?jiàn)，負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。于是： 0on offE t U t? ? ? 改變導(dǎo)通比 ? ，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。 Cuk 斬波電路的基本原理：當(dāng) V 處于 通態(tài)時(shí)， E— 1L — V 回路和 R— 2L C— V回路分別流過(guò)電流。輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。 假設(shè)電容 C 很大使電容電壓 cu 的脈動(dòng)足夠小時(shí)。因此， B 點(diǎn)電壓 Bu 的平均值為 offBctuUT? (Uc 為電容電壓“ c 的平均值 )，又因電感 Ll 的電壓平均值為零，所以 offBctE U UT?? 。于是可得出輸出電壓 Uo 與電源電壓 E的關(guān)系： 0 1o n o no f f o nttU E E Et T t ? ?? ? ??? 兩個(gè)電路實(shí)現(xiàn)的功能是一致的，均可方便的實(shí)現(xiàn)升降壓斬波。 57． 試?yán)L制 Speic 斬波電路和 Zeta 斬波電路的原理圖，并推導(dǎo)其輸入輸出關(guān)系。 解：電流可逆斬波電路中， Vl 和 VDl 構(gòu)成降壓斬波電路，由電源向直流電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)運(yùn)行，工作于第 l 象限： V2 和 2DV 構(gòu)成升壓斬波電路，把直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊答伒诫娫?，使電?dòng)機(jī)作再生制動(dòng)運(yùn)行，工 作于第2 象限。 解：需使電動(dòng)機(jī)工作于反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由 V3 和 VD3 構(gòu)成的降壓斬波電路工作，此時(shí)需要V2保持導(dǎo)通，與 V3和 VD3構(gòu)成的降壓斬波電路相配合。 此外，多相多重?cái)夭娐愤€具有備用功能，各斬波單元之間互為備用，總體可靠性提高。 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+N1/N3)U1 U1*N2/N3 反激電路 Ui+Uo*N1/N3 Ui*N2/N1+Uo 512． 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。 ① 全橋電路 最大電壓 最大電流 平均電流 開(kāi)關(guān) S Ui Id*N2/N1 Id*N2/(2*N1) 整流二極管 Ui*N2/N1 Id Id/2 ② 半橋 電路