【正文】 2/(2*N1) 整流二極管 Ui*N2/N1 Id Id/2 ② 半橋電路 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/(2*N1) Id Id/2 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(kāi)關(guān) S 2*Ui Id*N2/N1 Id*N2/(2*N1) 整流二極管 Ui*N2/N1 Id Id/2 513． 全橋和半橋電路對(duì)驅(qū)動(dòng)電路有什么要求 ? 答：全橋電路需要四組驅(qū)動(dòng)電路，由于有兩個(gè)管子的發(fā)射極連在一起，可共用一個(gè)電源所以只需要三組電源；半橋電路需要兩 組驅(qū)動(dòng)電路，兩組電源。 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 Um Id Id/2 全波整流 2Um Id Id/2 515 一 臺(tái) 輸出 電 壓為 5V、輸出 電 流為 20A 的 開(kāi) 關(guān)電源： ①如果用 全 橋整流 電 路，并 采 用快恢 復(fù) 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(fù)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(jì) 算 中忽略 開(kāi) 關(guān)損耗 ， 典型元 件 參數(shù)見(jiàn) 下 表。 解： ? =0?時(shí)的輸出電壓最大，為 Uomax= 10 1 )s in2(1 UtU ??? ?? 此時(shí)負(fù)載電流最大，為 Iomax= RURuo 1max ? 因此最大輸出功率為 Pmax=Uomax Iomax 輸出功率為最大輸出功率的 80%時(shí)，有： Pmax=Uomax Iomax= RU21 此時(shí) Uo= U 又由 Uo=U1 ? ???? ??2 2sin 解得 ?? ? 同理，輸出功率為最大輸出功率的 50%時(shí)，有： Uo= U 又由 Uo=U1 ? ???? ??2 2sin ??90? 62 一單相交流調(diào)壓器，電源為工頻 220V，阻感串聯(lián)作為負(fù)載，其中R= ， L=2mH。 解：（ 1） ??????? ? 102502a r c t a na r c t a n 3??? R L 所以 ???? ? （ 2） ??? 時(shí)， 電流連續(xù)，電流最大且導(dǎo)通角 ?=? OUU ?1 Io= ? ?AZUo 220 232 ?????? ?? (3) P= KWIUIU OOO 7 42 2 01 ???? 1c o s 1 ??? OOO IUIUSP? (4)由公式 ??????? t a n)s in ()s in ( ????? e當(dāng) 2??? 時(shí) ??? ?? c os)c os ( t a n??? e 對(duì)上式 ? 求導(dǎo) ???? ?? c ost a n1)s in ( t a n????? e 則由 1)(c o s)(s in 22 ???? ???? 得 1c o s)ta n11( 22t a n2 ??? ????e ?136ta nlnta n ??? ??? )(123c os )2c os (s in2 1 AZUI VT ????? ? ?????? )22s in (2s inc os11??????? ? ?????? UUIU IU OOOO 63 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(yùn)用于 什么樣的負(fù)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(fù)載與交流電源接通幾個(gè)波，再斷開(kāi)幾個(gè)周波，通過(guò)改變接通周波數(shù)與斷開(kāi)周波數(shù)的比值來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。在供用電系統(tǒng)中 ,還常用于對(duì)無(wú)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(shí)間常數(shù)很大的控制對(duì)象。 64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(lái)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(shí)，交交變頻電路輸出的上限頻率為 20Hz 左右。 65 交交變頻電路的主要特點(diǎn)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(diǎn)是： 只用一次變流效率較高；可方便實(shí)現(xiàn)四象限工作，低頻輸出時(shí)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(jī)主傳動(dòng)裝置、鼓風(fēng)機(jī)、球磨機(jī)等場(chǎng)合。 兩種方式的主要區(qū)別在于：公共交流母線進(jìn)線方式中，因?yàn)殡娫催M(jìn)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?yàn)殡妱?dòng)機(jī)中性點(diǎn)和變頻器中中性點(diǎn)在一起；電動(dòng)機(jī)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(jìn)線必須隔離，因此三組單相交交變頻器要分別用三個(gè)變壓器供電。 因?yàn)樘菪尾ǖ闹饕C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。 68 試述矩陣式變頻電路的基本原理和優(yōu)缺點(diǎn)。 矩陣式變頻電路的主要優(yōu)點(diǎn)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(dòng)，適用于交流電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行；不通過(guò)中間直流環(huán)節(jié)而直接實(shí)現(xiàn)變頻，效率較高。 因?yàn)榫仃囀阶冾l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(dòng)，可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)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(gè)開(kāi)關(guān)器件，卻省去直流側(cè)大電容，使體積減少，且容易實(shí)現(xiàn)集成化和功率模塊化。 71 試說(shuō)明 PWM 控制的基本原理。即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。把正弦半波分成 N 等份，就可把其看成是 N 個(gè)彼此相連的脈沖列所組成的波形。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(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)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。根據(jù)面積等效原理， PWM 波形和正弦半波是等效的?？梢?jiàn)，所得到的 PWM 波形和期望得到的正弦波等效。 解：將各脈沖的寬度用 ?i（ i=1, 2, 3, 4, 5）表示，根據(jù)面積等效原理可得 ?1=m50 m2 dsinU ttU?? ??= 502cos ??t? =(rad)=(ms) ?2 =m525m2dsinUttU ?????= 5252cos ???t? =(rad)=(ms) ?3 =m5352 m2dsinUttU ?????= 53522cos ???t? =(rad)=(ms) ?4 =m5453 m2dsinUttU ?????=?2 =(rad)=(ms) ?5 =m54 m2dsinUttU ????? =?1 =(rad)=(ms) 73 單極性和雙極性 PWM調(diào)制有什么區(qū)別？三相橋式 PWM型逆變電路中，輸出相電壓（輸出端相對(duì)于 直流電源中點(diǎn)的電壓）和線電壓 SPWM 波形各有幾種電平？ 答：三角波載波在信號(hào)波正半周期或負(fù)半周期里只有單一的極性，所得的 PWM 波形在半個(gè)周期中也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱為單極性 PWM 控制方式。 三相橋式 PWM 型逆變電路中，輸出相電壓有兩種電平： 和 Ud。 74． 特定諧波消去法的基本原理是什么？設(shè)半個(gè)信號(hào)波周期內(nèi)有 10 個(gè)開(kāi)關(guān) 時(shí)刻（不含 0和 ??時(shí)刻）可以控制，可以消去的諧波有幾種？ 答：首先盡量使波形具有對(duì)稱性，為消去偶次諧波，應(yīng)使波形正負(fù)兩個(gè)半周期對(duì)稱，為消去諧波中的余弦項(xiàng)，使波形在正半周期前后 1/4 周期以 ??/2 為軸線對(duì)稱。利用其中的 1 個(gè)自由度控制基波的大小，剩余的 4 個(gè)自由度可用于消除 4 種頻率的諧波。在異步調(diào)制方式中，通常保持載波頻 率 fc 固定不變，因而當(dāng)信號(hào)波頻率 fr變化時(shí)，載波比 N 是變化的。 這樣，當(dāng)信號(hào)波頻率較低時(shí)，載波比 N 較大，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)較多，正負(fù)半周期脈沖不對(duì)稱和半周期內(nèi)前后 1/4 周期脈沖不對(duì)稱產(chǎn)生的不利影響都較小， PWM 波形接近正弦波。這 就使得輸出 PWM 波和正弦波的差異變大。 載波比 N 等于常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步的方式稱為同步調(diào)制。 當(dāng)逆變電路輸出頻率很低時(shí)，同步調(diào)制時(shí)的載波頻率 fc 也很低。當(dāng)負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)也會(huì)帶來(lái)較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲。 此外，同步調(diào)制方式比異步調(diào)制方式復(fù)雜一些。其優(yōu)點(diǎn)主要是，在高頻段采用較低的載波比，使載波頻率不致過(guò)高，可限制在功率器件允許的范圍內(nèi)。 76． 什么是 SPWM 波形的規(guī)則化采樣法？和自然采樣法比規(guī)則采樣法有什么優(yōu)點(diǎn)？ 答： 規(guī)則采樣法是一種在采用微機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)實(shí)用的 PWM 波形生成方法。規(guī)則采樣法的基 本思路是：取三角波載波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期。 比起自然采樣法，規(guī)則采樣法的計(jì)算非常簡(jiǎn)單，計(jì)算量大大減少，而效果接近自然采樣法，得到的 SPWM 波形仍然很接近正弦波，克服了自然采樣法難以在實(shí)時(shí)控制中在線計(jì)算，在工程中實(shí)際應(yīng)用不多的缺點(diǎn)。 三相 SPWM 波形中所含的諧波頻率為： rc ?? kn ? 式中， n=1,3,5,…時(shí)， k=3(2m1)177。 2? r和 2??c177。 78 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(hào)，可以有效地提高直流電壓的利用率。 79．什么是電流跟蹤型 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(diǎn)？ 答：電流跟蹤型 PWM 變流電路就是對(duì)變流電路采用電流跟蹤控制。 采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型變流器的特點(diǎn)： ① 硬件電路簡(jiǎn)單； ② 屬于實(shí)時(shí)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(jì)算法和調(diào)制法相比，相同開(kāi)關(guān)頻率時(shí)輸出電流中高次諧波含量較多； ⑤ 采用閉環(huán)控制。 相控整流電路是對(duì)晶閘管的開(kāi)通起始角進(jìn)行控制，屬于相控方式。 PWM 整流電路采用 SPWM 控制技術(shù)，為斬控方式。 PWM 整流電路可以實(shí)現(xiàn)能量正反兩個(gè)方向的流動(dòng)，即既可以運(yùn)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(yùn)行在逆變狀態(tài)，從直流側(cè)向交流側(cè)輸送能量。 此外，還可以使交流電流超前電壓 90176?；蚴闺娏鞅入妷撼盎驕笕我唤嵌???。 直接電 流控制中，首先求得交流輸入電流指令值，再引入交流電流反饋，經(jīng)過(guò)比較進(jìn)行跟蹤控制，使輸入電流跟蹤指令值變化。使裝置小型化，輕量化是高頻化的意義所在。 82． 軟開(kāi)關(guān)電路可以分為哪幾類 ?其典型拓?fù)浞謩e是什么樣子的 ?各有什么特點(diǎn) ?答：根據(jù)電路中主要的開(kāi)關(guān)元件開(kāi)通及關(guān)斷時(shí)的電壓電流狀態(tài)．可將軟開(kāi)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(kāi)關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程可將軟開(kāi)關(guān)電路分為準(zhǔn)諧振電路，零開(kāi)關(guān) PWM 電路和零轉(zhuǎn)換 PWM 電路。 零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路的基本開(kāi)關(guān)單元 零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振電路的基本開(kāi)關(guān)單元 零開(kāi)關(guān) PWM 電路：這類電路中引入輔助開(kāi)關(guān)來(lái)控制諧振的開(kāi)始時(shí)刻，使諧振僅發(fā)生于開(kāi)關(guān)過(guò)程前后，此電路的電壓和電流基本上是方波，開(kāi)關(guān)承受的電壓明顯降低，電路可以采用開(kāi)關(guān)頻率固定的 PWM 控制方式。 零電壓轉(zhuǎn)換 PWM 電路的基本開(kāi)關(guān)單元 零電流轉(zhuǎn)換 PWM 電路的基本開(kāi)關(guān)單元 83．在移相全橋零電壓開(kāi)關(guān) PWM 電路中，如果沒(méi)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(kāi)關(guān)仍是軟開(kāi)關(guān)，哪些開(kāi)關(guān)將成為硬開(kāi)關(guān) ? 答：如果沒(méi)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