【正文】 電路α＝0176。Ud＝－ΔUdΔUd＝3XBId∕πId＝Ud∕R 解方程組得：Ud＝∕（1＋3XB/πR）＝（V）Id＝（A）又∵－＝2∕U2 即得出= 換流重疊角g ＝176。當(dāng)①LB=0和②LB=1mH情況下分別求Ud、Id的值，后者還應(yīng)求g 并分別作出ud與iT的波形。＝（V）Id＝（Ud－E）∕R＝（－200）∕1＝（A）②當(dāng)LB＝1mH時Ud＝－ΔUdΔUd＝3XBId∕πId＝（Ud－E）∕R解方程組得：Ud＝（ cosα＋3XBE）∕（πR＋3XB）＝（V）Id＝（A）ΔUd＝（V）又∵－＝2XBId∕U2＝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6k177。20．試計算第3題中i2的7次諧波分量的有效值I2I2I27。解：第13題中，電路為三相橋式全控整流電路，且已知Id＝（A）由此可計算出5次和7次諧波分量的有效值為：I25＝Id∕5π＝∕5π＝（A）I27＝Id∕7π＝∕7π＝（A）22． 試分別計算第3題和第13題電路的輸入功率因數(shù)。＝ ②第13題中基波電流的有效值：I1＝Id∕π＝∕π＝（A）基波因數(shù)為n＝I1∕I＝I1∕Id＝電路的輸入功率因數(shù)為：l＝n ＝ 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。25．12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12k177。）次諧波，整流輸出電壓中含有124等即12k（k=1，2，324脈波整流電路的交流輸入電流中含有23次、25次、47次、49次等，即24k177。）次諧波，整流輸出電壓中含有248等即24k（k=1，2，326．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)要有電動勢，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απ/2，使Ud為負值。時求Ud、Id與g 的值，此時送回電網(wǎng)的有功功率是多少？解：由題意可列出如下3個等式：Ud＝(πβ)－ΔUdΔUd＝3XBId∕πId＝（Ud－EM）∕R三式聯(lián)立求解，得Ud＝[ cos(πβ)＋3XBEM]∕(πR＋3XB)＝－（V）Id＝（A） 由下式可計算換流重疊角：－＝2XBId∕U2＝＝γ＝176。＝176。時求Ud、Id和g 的值。 120176。 29．什么是逆變失??？如何防止逆變失敗？答：逆變運行時，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會通過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勢變?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。30．單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當(dāng)負載分別為電阻負載或電感負載時，要求的晶閘管移相范圍分別是多少？答：單相橋式全控整流電路，當(dāng)負載為電阻負載時，要求的晶閘管移相范圍是0 ~ 180176。 三相橋式全控整流電路，當(dāng)負載為電阻負載時，要求的晶閘管移相范圍是0 ~ 120176。31．三相全控橋，電動機負載，要求可逆，整流變壓器的接法是D，y5，采用NPN鋸齒波觸發(fā)器，并附有滯后30176。解：整流變壓器接法如下圖所示以a相為例，ua的120176。此時Ud=0，處于整流和逆變的臨界點。所以同步信號滯后ua 180176。所以同步信號只要再滯后150176。滿足上述關(guān)系的同步電壓相量圖及同步變壓器聯(lián)結(jié)形式如下兩幅圖所示。答：降壓斬波器的原理是：在一個控制周期中，讓V導(dǎo)通一段時間ton，由電源E向L、R、M供電，在此期間，uo＝E。一個周期內(nèi)的平均電壓Uo＝。 2．在圖31a所示的降壓斬波電路中，已知E=200V，R=10Ω，L值極大，EM=30V，T=50μs,ton=20μs,計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。當(dāng)ton=3μs時，重新進行上述計算。 此時輸出平均電壓為Uo ===25(V) 輸出平均電流為Io ===30(A) 輸出電流的最大和最小值瞬時值分別為Imax===(A)Imin===(A)當(dāng)ton=3μs時，采用同樣的方法可以得出：αρ= 由于==m所以輸出電流仍然連續(xù)。答：假設(shè)電路中電感L值很大，電容C值也很大。設(shè)V處于通態(tài)的時間為ton，此階段電感L上積蓄的能量為。設(shè)V處于斷態(tài)的時間為toff，則在此期間電感L釋放的能量為。 5．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=40μs，ton=25μs時，計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。答：升降壓斬波電路的基本原理：當(dāng)可控開關(guān)V處于通態(tài)時，電源E經(jīng)V向電感L供電使其貯存能量，此時電流為i1，方向如圖34中所示。此后，使V關(guān)斷，電感L中貯存的能量向負載釋放，電流為i2，方向如圖34所示。穩(wěn)態(tài)時，一個周期T內(nèi)電感L兩端電壓uL對時間的積分為零，即當(dāng)V處于通態(tài)期間，uL = E；而當(dāng)V處于斷態(tài)期間，uL = uo。當(dāng)0a 1/2時為降壓，當(dāng)1/2a 1時為升壓，因此將該電路稱作升降壓斬波電路。當(dāng)V處于斷態(tài)時，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD回路分別流過電流。該電路的等效電路如圖35b所示，相當(dāng)于開關(guān)S在A、B兩點之間交替切換。當(dāng)開關(guān)S合到B點時，B點電壓uB=0，A點電壓uA= uC；相反，當(dāng)S合到A點時，uB= uC，uA=0。另一方面，A點的電壓平均值為，且L2的電壓平均值為零，按圖35b中輸出電壓Uo的極性，有。與升降壓斬波電路相比，Cuk斬波電路有一個明顯的優(yōu)點，其輸入電源電流和輸出負載電流都是連續(xù)的，且脈動很小，有利于對輸入、輸出進行濾波。解：Sepic電路的原理圖如下：Sepic斬波電路 在V導(dǎo)通ton期間，uL1=EuL2= uC1在V關(guān)斷toff期間uL1＝EuouC1uL2= uo 當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時，電感LL2的電壓平均值均為零，則下面的式子成立E ton + (EuouC1) toff =0uC1 tonuo toff=0由以上兩式即可得出Uo= Zeta電路的原理圖如下： 在V導(dǎo)通ton期間，uL1= EuL2= E uC1uo在V關(guān)斷toff期間uL1＝ uC1uL2= uo 當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時，電感LL2的電壓平均值均為零，則下面的式子成立E ton + uC1 toff =0(EuouC1) tonuo toff=0由以上兩式即可得出Uo= 8．分析圖37a所示的電流可逆斬波電路，并結(jié)合圖37b的波形，繪制出各個階段電流流通的路徑并標(biāo)明電流方向。圖37b中，各階段器件導(dǎo)通情況及電流路徑等如下：V1導(dǎo)通，電源向負載供電： V1關(guān)斷，VD1續(xù)流： V2導(dǎo)通，L上蓄能： V2關(guān)斷，VD2導(dǎo)通，向電源回饋能量 9．對于圖38所示的橋式可逆斬波電路，若需使電動機工作于反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)，試分析此時電路的工作情況，并繪制相應(yīng)的電流流通路徑圖，同時標(biāo)明電流流向。 當(dāng)V3導(dǎo)通時，電源向M供電，使其反轉(zhuǎn)電動，電流路徑如下圖： 當(dāng)V3關(guān)斷時，負載通過VD3續(xù)流，電流路徑如下圖： 10．多相多重斬波電路有何優(yōu)點？答：多相多重斬波電路因在電源與負載間接入了多個結(jié)構(gòu)相同的基本斬波電路，使得輸入電源電流和輸出負載電流的脈動次數(shù)增加、脈動幅度減小，對輸入和輸出電流濾波更容易，濾波電感減小。第4章 交流電力控制電路和 交交變頻電路 1. 一調(diào)光臺燈由單相交流調(diào)壓電路供電，設(shè)該臺燈可看作電阻負載，在α=0時輸出功率為最大值，試求功率為最大輸出功率的80%，50%時的開通角α。同理，輸出功率為最大輸出功率的50%時，有：又由α=90176。試求：①開通角α的變化范圍；②負載電流的最大有效值；③最大輸出功率及此時電源側(cè)的功率因數(shù)；④當(dāng)α=時，晶閘管電流有效值，晶閘管導(dǎo)通角和電源側(cè)功率因數(shù)。 開通角α的變化范圍為：φαπ即π③當(dāng)α=φ時，輸出電壓最大，負載電流也為最大，此時輸出功率最大，為Pomax==(KW)功率因數(shù)為實際上，此時的功率因數(shù)也就是負載阻抗角的余弦，即cosj= ④α=時，先計算晶閘管的導(dǎo)通角，由式（47）得sin(+)=sin()解上式可得晶閘管導(dǎo)通角為：θ==176。此時，晶閘管電流有效值為==(A)電源側(cè)功率因數(shù)為其中：=(A)于是可得出 3．交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路有什么區(qū)別？二者各運用于什么樣的負載？為什么？答：交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路的電路形式完全相同，二者的區(qū)別在于控制方式不同。而交流調(diào)功電路是將負載與交流電源接通幾個周波，再斷開幾個周波，通過改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負載所消耗的平均功率。在供用電系統(tǒng)中，還常用于對無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。如采用晶閘管相控整流電路，高電壓小電流可控直流電源就需要很多晶閘管串聯(lián)；同樣，低電壓大電流直流電源需要很多晶閘管并聯(lián)。采用交流調(diào)壓電路在變壓器一次側(cè)調(diào)壓，其電壓電流值都不太大也不太小，在變壓器二次側(cè)只要用二極管整流就可以了。交流調(diào)功電路常用于電爐溫度這樣時間常數(shù)很大的控制對象。 4．什么是TCR，什么是TSC？它們的基本原理是什么？各有何特點？答：TCR是晶閘管控制電抗器。 二者的基本原理如下： TCR是利用電抗器來吸收電網(wǎng)中的無功功率（或提供感性的無功功率），通過對晶閘管開通角a角的控制，可以連續(xù)調(diào)節(jié)流過電抗器的電流，從而調(diào)節(jié)TCR從電網(wǎng)中吸收的無功功率的大小。二者的特點是：TCR只能提供感性的無功功率，但無功功率的大小是連續(xù)的。TSC提供容性的無功功率，符合大多數(shù)無功功率補償?shù)男枰?．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：單相交交變頻電路和直流電動機傳動用的反并聯(lián)可控整流電路的電路組成是相同的，均由兩組反并聯(lián)的可控整流電路組成。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。 6．交交變頻電路的最高輸出頻率是多少？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。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。 7．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。 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。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。而在輸出星形聯(lián)結(jié)方式中，因為電動機中性點不和變頻器中性點接在一起，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。 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。 10．試述矩陣式變頻電路的基本原理和優(yōu)缺點。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1，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。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