【正文】 1=mtUo = onE=100 180。 1 ear 246。 1 e246。231。247。231。247。1 e248。1 248。 ear 1Imin= 231。 r246。247。= 231。 1246。247。e 1248。 1248。 e1 1 此時輸出電壓、電流的平均值以及輸出電流最大、最小瞬時值分別為： tUo =onE =100 180。 1 eImax= 231。246。247。1 e248。 1246。247。 4．簡述圖 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，電源 E 向電感 L 充電，充電電流基本恒定為 I1，同時電容 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 Uo。當(dāng) V 處于斷態(tài)時 E 和 L 共同向電容 C 充電并向負(fù)載 R 提供能量。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期 T中電感 L 積蓄的能量與釋放的能量相等，即：EI1ton= (Uo E )I1toff化簡得：= + =TUtt Eon offEotofftoff式中的T / toff179。 5．在圖 52a 所示的升壓斬波電路中，已知 E=50V，L 值和 C 值極大，R=20 ，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。50 =(V) 輸出電流平均值為： toffUo40 25Io =R=20=(A) 6．試分別簡述升降壓斬波電路和 Cuk 斬波電路的基本原理，并比較其異同點。同時，電容 C 維持輸出電壓基本恒定并向負(fù)載 R 供電?？梢?，負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。 u t =0 Ld0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 55b 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U = onU，且 L2的電壓平均值BTCU =tATC為零，按圖 55b 中輸出電壓 Uo的極性，有電壓 E 的關(guān)系：ttoonUTC。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(fù)載電流都是連續(xù)的，且脈動很小，有利于對輸入、輸出進(jìn)行濾波。 解：Sepic 電路的原理圖如下： Ei1L1uL1C1uC1i2VDVuL2a)L2C2uoR 在 V 導(dǎo)通 ton期間， 在 V 關(guān)斷 toff期間 Sepic 斬波電路 uL1=E uL2= uC1uL1＝EuouC1 uL2= 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 =0 uC1 tonuo toff=0 由以上兩式即可得出 27 Zeta 電路的原理圖如下： tUo=onEtoff 在 V 導(dǎo)通 ton期間， EVi1uL1C1uC1L1L2uL2VDC2uoR在 V 關(guān)斷 toff期間 uL1= E uL2= E uC1uouL1＝ uC1 uL2= 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 tUo= onEtoff 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(fù)載供電： V1EV2VD2LRio V1關(guān)斷，VD1續(xù)流： VD1uo28 MEMEV1V2VD2LRio V2導(dǎo)通，L 上蓄能： V1VD1uoMEMEV2VD2LRioVD1uo V2關(guān)斷，VD2導(dǎo)通，向電源回饋能量 V1MEMEV2VD2LRioVD1uoMEM 9．對于圖 38 所示的橋式可逆斬波電路，若需使電動機(jī)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：EV1VD2LuoRioMV3VD4V2VD1+ EMV4VD3當(dāng) V3關(guān)斷時，負(fù)載通過 VD3續(xù)流，電流路徑如下圖：EV1VD2LuoRioMV3VD4V2VD1+ EMV4VD3 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(fù)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(fù)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。 30 第 6 章交流交流變流電路 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(fù)載，在 =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 。01=wt dwt U1因此最大輸出功率為I omax=U omax =U1R RU2Pmax= U Io max o max=1R輸出功率為最大輸出功率的 80%時，有：P = =此時，U =( 1)2R又由oa1p a=sin 2+ 解得UoU1p2=176。 31 p 2．一單相交流調(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負(fù)載阻抗角為： φ=arctan（wL ）=arctan（2p 180。 2 180。 R 即開通角 的變化范圍為： φ 163。 π ③當(dāng) =φ時，輸出電壓最大，負(fù)載電流也為最大，此時輸出功率最大，為 2230。2Pomax= I R= 231。R =(KW) omax231。功率因數(shù)為l =232。=IU1o220 180。此時，晶閘管電流有效值為 θ==176。cosp +j=220179。cos 電源側(cè)功率因數(shù)為 l =2I RoU I1 o32 其中：I =2I=(A) 于是可得出2oVT180。= 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(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(fù)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(bǔ)償?shù)男枰?．單相交交變頻電路和直流電動機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)主傳動裝置、鼓風(fēng)機(jī)、球磨機(jī)等場合。兩種方式的主要區(qū)別在于：公共交流母線進(jìn)線方式中，因為電源進(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，因為電動機(jī)中性點不和變頻器中性點接在一起，電動機(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(jī)的四象限運(yùn)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，輸入功率因數(shù)為 1，且能量雙向流動，可實現(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 個開關(guān)器件，卻省去直流側(cè)大電容，使體積減少，且容易實現(xiàn)集成化和功率模塊化。35 第 7 章 PWM 控制技術(shù)1．試說明 PWM 控制的基本原理。即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來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，使矩形脈沖的中點和相應(yīng)正弦波部分的中點重合，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