【正文】 M觸發(fā)在微處理器上實(shí)現(xiàn)成為可能，應(yīng)用非常廣泛。三相SPWM波形中，所含主要諧波的頻率是：，其中在上述諧波中，幅值最大的是角頻率為和的諧波分量。答：空間矢量是按照電壓所加繞組的空間位置來定義的。三相互差120186。三相PWM逆變器的三相輸出電壓和三相平衡正弦電壓有所不同，它的6個(gè)功率開關(guān)器件只能產(chǎn)生有限的、離散的空間電壓合成矢量。整個(gè)三相逆變器有8種開關(guān)狀態(tài)，其中六個(gè)工作狀態(tài)有輸出電壓，二個(gè)工作狀態(tài)輸出為0。隨著逆變器工作狀態(tài)的不斷切換，逆變器的輸出電壓矢量將在6個(gè)空間矢量之間來回切換。實(shí)現(xiàn)PWM控制的做法就是把每一個(gè)扇區(qū)再分成若干個(gè)對(duì)應(yīng)于開關(guān)周期時(shí)間Ts的小區(qū)間，在每個(gè)小區(qū)間內(nèi)，可以用構(gòu)成該扇區(qū)的2個(gè)空間矢量按照矢量合成方法來合成需要的空間矢量，以獲得優(yōu)于正六邊形的多邊形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。（5）采用電壓空間矢量控制時(shí)，逆變器輸出線電壓基波最大幅值為直流側(cè)電壓，這比一般的SPWM逆變器輸出電壓高15%。2 可以利用目前的低壓器件完成高壓逆變，降低對(duì)電力電子元件的耐壓要求。缺點(diǎn)：1 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需用電力電子器件多。* 目前多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：目前主要有1 ）二極管嵌位式。電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是需用大量高壓嵌位電容，裝置體積較大，電路安全可靠性低；3）級(jí)聯(lián)式。 習(xí)題六1. 什么是高壓直流輸電？和交流輸電系統(tǒng)相比有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：高壓直流輸電是指將發(fā)電廠發(fā)出的交流電通過換流器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡凑鳎?，然后通過輸電線路把直流電輸送到受電端，再把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姽┯脩羰褂茫茨孀儯┑妮旊娂夹g(shù)。（2）高壓直流輸電不存在交流輸電的穩(wěn)定性問題，直流電纜不存在電容電流，因此有利于遠(yuǎn)距離大容量送電。（4）采用高壓直流輸電易于實(shí)現(xiàn)地下或海底電纜輸電。（6）高壓直流輸電工程便于分級(jí)分期建設(shè)和增容擴(kuò)建，有利于及早發(fā)揮投資效益。（2）換流器工作時(shí)需要消耗較多的無功，需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。（4）直流電流沒有電流的過零點(diǎn)，滅弧較難。2. 直流輸電工程按照直流聯(lián)絡(luò)線可分為幾類？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：按照直流聯(lián)絡(luò)線可分為四類：（1） 單級(jí)聯(lián)絡(luò)線。缺點(diǎn)是如果線路發(fā)生故障，則整個(gè)輸電系統(tǒng)無法運(yùn)行。優(yōu)點(diǎn)是：若一條線路故障而導(dǎo)致一級(jí)隔離，另一級(jí)可通過大地運(yùn)行，承擔(dān)一半的額定負(fù)荷，或利用換流器及線路的過載能力，承擔(dān)更多的負(fù)荷。（3） 同級(jí)聯(lián)絡(luò)線。系統(tǒng)采用大地所謂回路，當(dāng)一條線路發(fā)生故障時(shí)，換流器可為余下的線路供電。在考慮連續(xù)的接地電流是可接受的情況下，同級(jí)聯(lián)絡(luò)線具有突出的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)因?yàn)椴捎么蟮刈鳛榛芈?，還會(huì)引起一系列技術(shù)問題。主要用于兩個(gè)非同步運(yùn)行的交流系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。直流側(cè)可選用低電壓大電流的晶閘管，充分利用其通流能力，同時(shí)換流變壓器、平波電抗器等也因直流電壓降低而造價(jià)降低。答：（1）換流器。閥橋?yàn)楦邏洪y構(gòu)成的6脈波或12脈波的整流器或逆變器。（2）濾波器。因此，在交流側(cè)和直流側(cè)都裝有濾波裝置。平波電抗器電感值很大，在直流輸電中有著非常重要的作用：1）降低直流線路中的諧波電壓和電流。3）防止逆變器換相失敗。（4）無功功率源。因此，必須在換流器附近提供無功電源。直流輸電線即可以是架空線，也可以是電纜。大多數(shù)的直流聯(lián)絡(luò)線設(shè)計(jì)采用大地作為中性導(dǎo)線，與大地相連接的導(dǎo)體（即電極）需要有較大的表面積，以便使電流密度和表面電壓梯度較小。為了排除變壓器故障和使直流聯(lián)絡(luò)線停運(yùn)，在交流側(cè)裝有斷路器。5. 對(duì)于目前廣泛使用的12脈波換流橋，其交流側(cè)電流和直流母線主要有那些次數(shù)的諧波？如果是采用18脈波換流橋呢？答：12脈換流橋交流側(cè)的主要有12k加減1次諧波（k為自然數(shù)），如1123。如果是采用18脈換流橋，則交流側(cè)主要有18k加減1次諧波（k為自然數(shù)），直流側(cè)母線主要有18k次諧波（k為自然數(shù)）。調(diào)諧濾波器分為單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器。雙調(diào)諧濾波器在基波頻率下的損耗較小，只有一個(gè)處于高電位的電容器，便于解決低輸送功率時(shí)濾波問題。阻尼濾波器分為二階高通濾波器、三階高通濾波器和C型阻尼濾波器，其中只有C型阻尼濾波器應(yīng)用廣泛，有在指定的頻率范圍內(nèi)增加足夠的阻尼而使損害減少的優(yōu)點(diǎn)。8. 分析一下在高壓直流輸電系統(tǒng)中，如果采用全控型器件（如IGBT）并利用PWM控制技術(shù)的技術(shù)可行性。不過因?yàn)镮GBT本身容量和安全性的問題，如果采用全控器件必須采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如多電平、級(jí)聯(lián)等。目前的應(yīng)用主要包括靜止無功補(bǔ)償器、靜止同步補(bǔ)償器、可控串聯(lián)補(bǔ)償器、晶閘管控制移相器、統(tǒng)一潮流控制器、動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器、超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)、不間斷電源、統(tǒng)一電能質(zhì)量控制其等。（2）穩(wěn)定手電段及電網(wǎng)的電壓，提高供電質(zhì)量。3. 什么叫SVC？SVC主要包括哪幾種組合結(jié)構(gòu)？答：SVC是靜止無功補(bǔ)償裝置。4. 為什么TCR常和TSC并聯(lián)使用？試畫出其單線電路圖。聯(lián)上電容器后，總的無功功率為TCR與并聯(lián)電容器無功功率抵消后的凈無功功率。若是與固定電容器配合使用，則當(dāng)補(bǔ)償器工作在吸收大小的容性或感性無功功率的狀態(tài)時(shí)，其電抗器的電容器實(shí)際上已吸收了很大的無功功率，因此都有很大的電流流過，只是相互對(duì)消而已，這顯然降低了TCR的使用效率。又因?yàn)榫чl管投切電容器TSC具有運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生諧波、損耗較小、無機(jī)械磨損、響應(yīng)速度快、平滑投切以及良好的綜合補(bǔ)償效果等優(yōu)點(diǎn)，所以兩者經(jīng)常并聯(lián)使用。因?yàn)楦鶕?jù)電容器的特性，當(dāng)加在電容上的電壓有階躍變化時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)沖擊電流，可能破壞晶閘管或給電源帶來高頻振蕩等不利影響。根據(jù)電容器的特性方程 在投入電容時(shí)，由于在這一點(diǎn)電源電壓的變化率（時(shí)間導(dǎo)數(shù)）為零，因此，電流iC即為零，隨后電源電壓（也即電容電壓）的變化率按正弦規(guī)律上升，電流也按正弦規(guī)律上升。這就是所謂的理想投入時(shí)刻。STATCOM與傳統(tǒng)的SVC相比有以下優(yōu)點(diǎn)：與傳統(tǒng)的以TCR為代表的SVC裝置相比，STATCOM的調(diào)節(jié)速度更快，運(yùn)行范圍寬，而且在采取多重化、多電平或PWM技術(shù)等措施后可大大減少補(bǔ)償電流中諧波的含量。更重要的是，STATCOM使用的電抗器和電容元件遠(yuǎn)比SVC中使用的電抗器和電容元件要小，這將大大縮小裝置的體積和成本。答：不考慮損耗時(shí)STATCOM的等效電路圖和其感性、容性向量圖如下 （a）等效電路圖 （b）向量圖工作原理如圖（a）所示，設(shè)電網(wǎng)電壓和STATCOM輸出的交流電壓分別用相量Ua和UI表示，則連接電抗X上的電壓UL即為Ua和UI的相量差，而連接電抗的電流是可以由其電壓來控制的。因此，改變STATCOM交流側(cè)輸出電壓的UI幅值及其相對(duì)于Ua的相位，就可以改變連接電抗上的電壓，從而控制STATCOM從電網(wǎng)吸收電流的相位和幅值，也就控制了STATCOM吸收無功功率的性質(zhì)和大小。為了抑制對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，可以采取兩種方法，其中一種方法就裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置來補(bǔ)償諧波，對(duì)已經(jīng)投入運(yùn)行的電力電子裝置，可以通過這種方式進(jìn)行改造。（2） 補(bǔ)償特性受電網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)的影響不大，不易于電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振，且能抑制由于外電路的諧振產(chǎn)生的諧波電流的大小。（3） 補(bǔ)償功能、補(bǔ)償方式多樣化。（5） 有源電力濾波器控制快速，不存在過載問題，即當(dāng)系統(tǒng)中諧波較大時(shí)，裝置仍可以運(yùn)行，無需斷開。答：有源電力濾波器的基本工作原理是根據(jù)補(bǔ)償目的，檢測(cè)出需要補(bǔ)償?shù)碾娏髯鳛閰⒖剂?，然后根?jù)有源電力濾波器的控制電路，產(chǎn)生一個(gè)與參考量大小相等，方向相反的諧波或無功量注入到系統(tǒng)中去，使系統(tǒng)電流最終滿足要求。有源電力濾波器應(yīng)該包含兩個(gè)部分：一個(gè)是指令電流運(yùn)算電路，用來檢測(cè)出補(bǔ)償對(duì)象電流中的諧波和無功電流等分量；另一個(gè)是補(bǔ)償電流發(fā)生電路，即根據(jù)檢測(cè)電路所得出的補(bǔ)償電流指令信號(hào)，產(chǎn)生實(shí)際的補(bǔ)償電流。其中，電流跟蹤控制電路是根據(jù)補(bǔ)償電流的指令信號(hào)和實(shí)際補(bǔ)償電流的關(guān)系產(chǎn)生相應(yīng)的PWM控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)電路是根據(jù)所得的控制信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)相應(yīng)器件的開通和關(guān)斷；主電路目前采用PWM變流器，在圖中是一個(gè)電壓型變流器，它的直流電容提供逆變用的直流電壓。4. 根據(jù)有源電力濾波器接入電網(wǎng)的方式，有源電力濾波器主要分為哪三大類？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答（1）并聯(lián)型有源電力濾波器 。缺點(diǎn)是：電源電壓直接加在逆變橋上，對(duì)主電路中開關(guān)器件的電壓等級(jí)要求較高。而PWM變流器的容量和動(dòng)態(tài)性能成反比，很難使APF在保證容量的同時(shí)，還具有良好的動(dòng)態(tài)特性和低的開關(guān)損耗。優(yōu)點(diǎn)是：LC濾波器可以分擔(dān)有源電力濾波器的部分補(bǔ)償任務(wù)，減小有源濾波器補(bǔ)償容量。缺點(diǎn)是：電網(wǎng)與有源電力濾波器及有源電力濾波器與LC濾波器之間存在諧波通道，特別是有源電力濾波器和LC濾波器之間的諧波通道，可能使有源電力濾波器注入的諧波又流入LC濾波器中。優(yōu)點(diǎn)是：有源電力濾波器不承受交流電源的基波電壓，因此裝置容量?。挥性措娏V波器與LC濾波器通過變壓器連接，電壓隔離和保護(hù)比較方便。缺點(diǎn)是：對(duì)電網(wǎng)中的諧波電壓非常敏感。2．與LC濾波器并聯(lián)的混合有源電力濾波器。缺點(diǎn)是：由于有源電力濾波器串聯(lián)于電路中，很難把電源和有源濾波器分開，易發(fā)生短路，絕緣比較困難，而且維修也不方便；有源濾波器一旦發(fā)生故障也將危及電網(wǎng)；在正常工作時(shí)，耦合變壓器流過所有的電流；不能抑制電源電壓的閃變。優(yōu)點(diǎn)是：具有良好的動(dòng)態(tài)性能，對(duì)電壓和電流、無功功率都可補(bǔ)償。具體實(shí)用性有待于進(jìn)一步的研究。單獨(dú)使用的并聯(lián)型有源電力濾波器主要用于電流源性質(zhì)的諧波源（如帶感性負(fù)載的整流器）。與LC濾波器串聯(lián)的混合有源電力濾波器適于高壓電力系統(tǒng)。串—并聯(lián)型有源電力濾波器用于電力配電系統(tǒng)和工業(yè)電力系統(tǒng)。有源濾波器動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、補(bǔ)償功能多樣化、濾波效果好等優(yōu)點(diǎn)，但是造價(jià)比較高，因此目前通常把兩者混合使用，這樣兩者可以互補(bǔ)，在一定容量的前提下使運(yùn)行效率提高，投資減小。傳統(tǒng)理論中的有功功率、無功功率等都是在平均值基礎(chǔ)或相量的意義上定義的，它們只適用于電壓、電流均為正弦波時(shí)的情況?？梢钥闯?，瞬時(shí)無功功率理論中的概念，在形式上和傳統(tǒng)理論非常相似，可以認(rèn)為是傳統(tǒng)理論的推廣和延伸。如果該電路既要檢測(cè)諧波電流又要檢測(cè)無功電流，那么該檢測(cè)電路應(yīng)如何改動(dòng)？ 圖828習(xí)題8答：該方法的思想是把滿足ia+ib+ic=0的三相電流經(jīng)過不含零序分量的Park變換得到了ip、iq。根據(jù)定義可以計(jì)算出ip、iq，經(jīng)LPF濾波得出ip、iq的直流分量、。當(dāng)要檢測(cè)諧波和無功電流之和時(shí)，只需斷開圖828中計(jì)算iq的通道即可。習(xí)題九1. 同步機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)有何主要作用？答：勵(lì)磁系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著電力系統(tǒng)無功功率的調(diào)整任務(wù)；電壓穩(wěn)定性控制和系統(tǒng)穩(wěn)定性控制。勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性和工作穩(wěn)定性對(duì)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。此外，它有很強(qiáng)的實(shí)際瞬時(shí)響應(yīng)和故障后的高強(qiáng)勵(lì)能力和容易維修的優(yōu)點(diǎn)。2)恒電流勵(lì)磁系統(tǒng)要求當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)在80%~105%額定值之間和勵(lì)磁繞組電阻的熱態(tài)值增加不大于1O％的條件下，勵(lì)磁電流保證士5％的精度。4)裝置具備一定的強(qiáng)勵(lì)能力。它的構(gòu)造和交流同步機(jī)相同，沒有換向器，但其工作原理、特性及調(diào)速方式卻與直流機(jī)相似，因此稱這種電動(dòng)機(jī)為無換向器直流電動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱無換向器電動(dòng)機(jī)。優(yōu)缺點(diǎn)：(1)調(diào)速性能優(yōu)良，與直流電機(jī)特性相似，可均勻無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá)10:l至50:l； (2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無機(jī)械換向器，不會(huì)產(chǎn)生火花，便手維護(hù)，適應(yīng)惡劣環(huán)境和易燃易爆場(chǎng)合，容易做到大容量，高轉(zhuǎn)速和高電壓； (3)起動(dòng)特性不如直流機(jī)好，但比一般交流機(jī)好，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，起動(dòng)電流不很大，起動(dòng)方便，運(yùn)行穩(wěn)定； (4)功率因數(shù)和效率與直流系統(tǒng)相似，但比一般交流系統(tǒng)要好，可方便地實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行；(5)目前還存在過載能力低的問題，附加的控制裝置較復(fù)雜，系統(tǒng)的工作可靠性很大程度上取決于變頻器和控制系統(tǒng)的可靠程度。無換向器電動(dòng)機(jī)隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，周期地觸發(fā)和關(guān)斷相應(yīng)的晶閘管，使電樞磁場(chǎng)和磁極磁場(chǎng)保持相對(duì)靜止關(guān)系，其相位差為φ角。無換向器電動(dòng)機(jī)的電樞磁場(chǎng)不是獨(dú)立不變的，而是直接由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速來控制的。無換向器電動(dòng)機(jī)有三種調(diào)速方式：(1)改變直流電壓Ud。這類似直流電動(dòng)機(jī)改變電樞電壓的調(diào)速方法；(2)改變勵(lì)磁電流If或磁通φ。6為什么自控式無換向器電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)？答：實(shí)際中無換向器電動(dòng)機(jī)每相繞組通過的不是持續(xù)的直流電，而是脈動(dòng)的直流電，因此電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩是脈動(dòng)的。由于在任何瞬間三相繞組中有一相通過正向電流，另一相通過反向電流，因而每一相正、負(fù)電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩在時(shí)間上相差180o，電機(jī)的合成轉(zhuǎn)矩就是兩相繞組轉(zhuǎn)矩之和。當(dāng)電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)部分的慣性作用，這種轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)往往反映不出來，但在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，則將使速度發(fā)生較大的波