【正文】 作狀態(tài)的需要決定。當(dāng)交交變頻電路中采用常用的 6 脈波三相橋式整流電路時(shí)，最高輸出頻率不應(yīng)高于電網(wǎng)頻率的 1/3~1/2。 當(dāng)輸出頻率增高時(shí)，輸出電壓一周期所包含的電網(wǎng)電壓段數(shù)減少，波形畸變嚴(yán)重，電壓波形畸變和由此引起的電流波形畸變以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是限制輸出頻率提高的主要因素。 交交變頻電路的主要不足是： 接線復(fù)雜，如采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用 36只晶閘管；受電網(wǎng)頻率和變流電路脈波數(shù)的限制，輸出頻率較低；輸出功率因數(shù)較低；輸入電流諧波含量大，頻譜復(fù)雜。 ？它們有什么區(qū)別？ 答：三相交交變頻電路有公共交流母線進(jìn)線方式和輸出星形聯(lián)結(jié)方式兩種接線方式。為此，交流電動(dòng)機(jī)三個(gè)繞組必須拆開，共引出六根線。 ，采用梯形波輸出控制的好處是什么？為什么？ 答：在三相交交變頻電路中采用梯形波控制的好處是可以改善輸入功率因數(shù)。在這種控制方式中，因?yàn)闃蚴诫娐纺軌蜉^長(zhǎng)時(shí)間工作在高輸出電壓區(qū)域（對(duì)應(yīng)梯形波的平頂區(qū)）， ? 角較小，因此輸入功率因數(shù)可提高 15%左右。為什么說(shuō)這種電路有較好的發(fā)展前景？ 答：矩陣式變頻電路的基本原理是： 對(duì)輸入的單相或三相交流電壓進(jìn)行斬波控制，使輸出成為正弦交流輸出。 矩陣式交交變頻電路的主要缺點(diǎn)是：所用的開關(guān)器件為 18 個(gè)，電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，控制方法還不算成熟；輸出輸入最大電壓比只有 ，用于交流電機(jī)調(diào)速時(shí)輸出電壓偏低。隨著當(dāng)前器件制造技術(shù)的飛速進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù)的日新月異，矩陣式變頻電路將有很好的發(fā)展前景。而無(wú)源逆變電路的交流側(cè)直接和負(fù)載聯(lián)接。全控型器件采用此換流方式。 負(fù)載換流：由負(fù)載提供換流電壓，當(dāng)負(fù)載為電容性負(fù)載即負(fù)載電流超前于負(fù)載電壓時(shí)，可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流。通常是利用附加電容上的能量實(shí)現(xiàn)，也稱電容換流。 ？什么是電流型逆變電路？二者各有什么特點(diǎn)？ 答：按照逆變電路直流測(cè)電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓 源的稱為逆變電路稱為電壓型逆變電路，直流側(cè)是電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路電壓型逆變電路的主要持點(diǎn)是： ①直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。 ②由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。 ③當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。 電流型逆變電路的主要特點(diǎn) 是： ①直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源。 ②電路中開關(guān)器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此交流側(cè)輸出電流為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。 ③當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流測(cè)電惑起緩沖無(wú)功能量的作用。 ？為什么電流型逆變電路中沒(méi)有反饋二極管？ 答：在電壓型逆 變電路中，當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。當(dāng)輸出交流電壓和電流的極性相同時(shí)，電流經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通，而當(dāng)輸出電壓電流極性相反時(shí)，由反饋二極管提供電流通道。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)電路中的可控開關(guān)器件流通，因此不需要并聯(lián)反饋二極管。導(dǎo) 電方式， Ud=100V 。 解： )( VUUU ddmUN ??? ? )( VUUU dmUNUN ??? )(1 VUUU ddmUV ??? ? )( 11 VUUUU ddmUVUV ???? ? )( 15 VUU UVUV ??? ，為保證換相應(yīng)滿足什么條件？ 答：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；二是使換流電容的電壓能夠施加到換流過(guò)程中剛剛關(guān)斷的晶閘管上，使晶閘管在關(guān)斷之后能夠承受一定時(shí)間的反向電壓，確保晶閘管可靠關(guān)斷，從而確保晶閘管換流成功。直流電流 Id從 VTl換到 VT3上， C13 通過(guò) VDl、 U 相負(fù)載、 W相負(fù)載、 VD VT直流電源和 VT3 放電，如圖 516b 所示。在 C13 電壓 Uc13下降到零之前， VTl一直承受反壓，只要反壓時(shí)間大于晶閘管關(guān)斷時(shí)間 tq，就能保證可靠關(guān)斷。如忽略負(fù)載沖電阻的壓降，則在 Uc13=0時(shí)刻后，二極管 VD3 受到正向偏置而導(dǎo)通，開始流過(guò)電流，兩個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通，進(jìn)入二極管換流階段 ，如圖 516c 所示。之后，進(jìn)入 VT VT3 穩(wěn)定導(dǎo)通階段，電流路徑如圖 516d 所示。因?yàn)闊o(wú)論是電壓型逆變電路輸出的矩形電壓波，還是電流型逆變電路輸出的矩形電流波，都含有較多諧波，對(duì)負(fù)載有不利影響，采 用多重逆變電路，可以把幾個(gè)矩形波組合起來(lái)獲得接近正弦波的波形。組合方式有串聯(lián)多重和并聯(lián)多重兩種方式。 串聯(lián)多重逆變電路多用于電壓型逆變電路的多重化。 第 6 章 PWM 控制技術(shù) 6. 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。 以正弦 PWM 控制為例。這些脈沖寬度相等，都等于 ? /N，但幅值不等且脈沖頂部不是水平直線而是曲線，各脈沖幅值按正弦規(guī)律變化。各 PWM 脈沖的幅值相等而寬度是按正弦規(guī)律變化的。對(duì)于正弦波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到 PWM波形。 ？設(shè)半個(gè)信號(hào)波周期內(nèi)有 10個(gè)開關(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 l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)。 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)。 對(duì)于三相 PWM逆變電路，還可以采用線電壓控制方式即在相電壓調(diào)制信號(hào)中疊加 3 的倍數(shù)次諧波及直流分量等，同樣可以有效地提高直流電壓利用率。也就是不用信號(hào)波對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，而是把希望輸出的電流作為指令信號(hào)，把實(shí)際電流作為反饋信號(hào)，通過(guò)二者的瞬時(shí)值比較來(lái)決定逆變電路各 功率器件的通斷，使實(shí)際的輸出跟蹤電流的變化。 PWM 整流電路？它和相控整流電路的工作原理和性能有何不同？ 答： PWM 整流電路就是采用 PWM 控制的整流電路，通過(guò)對(duì) PWM 整流電路的適當(dāng)控制，可以使其輸入電流十分接近正弦波且和輸入電壓同相位，功率因數(shù)接近 l。其交流輸入電流中含有較大的諧波分量，且交流輸入電流相位滯后于電壓，總的功率因數(shù)低。其基本工作方式為整流，此時(shí)輸 入電流可以和電壓同相位，功率因數(shù)近似為 l。而且這兩種方式都可以在單位功率因數(shù)下運(yùn)行?；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。 第 7 章 軟開關(guān)技術(shù) 1．高頻化的意義是什么 ?為什么提高開關(guān)頻率可以減小濾波器的體積和重量 ?為什么提高關(guān)頻率可以減小變壓器的體積和重量 ? 答：高頻化可以減小濾波器的參數(shù)，并使變壓器小型化，從而有效的降低裝置的體積和重量。提高開關(guān)頻率，周期變短，可使濾除開關(guān)頻率中諧波的電感和電容的參數(shù)變小，從而減輕了濾波器的體積和重量；對(duì)于變壓器來(lái)說(shuō)，當(dāng)輸入電壓為正弦波時(shí)， fNBSU ? ，當(dāng)頻率 f 提高時(shí)，可減小 N、 S參數(shù)值，從而減小了變壓器的體積和重量。 準(zhǔn)諧振電路：準(zhǔn)諧振電路中電壓或電流的波形為正弦波，電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但諧振電壓或諧振電流很大，對(duì)器件要求高，只能采用脈沖頻率調(diào)制控制方式。 零電壓開關(guān) PWM電路的基本開關(guān)單元 零電流開關(guān) PWM電路的基本開關(guān)單元 零轉(zhuǎn)換 PWM電路：這類軟開關(guān)電路還是采用輔助開關(guān)控制諧振的開始時(shí)刻，所不同的是，諧振電路是與主開關(guān)并聯(lián)的，輸入電壓和負(fù)載電流對(duì)電路的諧振過(guò)程的影響很小，電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)并從零負(fù)載到滿負(fù)載都能工作在軟開關(guān) 狀態(tài)，無(wú)功率的交換玻消減到最小。 4．在零電壓轉(zhuǎn)換 PWM電路中，輔助開關(guān) Sl和二極管 VDI是軟開關(guān)還是硬開關(guān)，為什么 ? 答：在 1S 開通時(shí)， 1Su 不等于零；在 1S 關(guān)斷時(shí)，其上電流也不為零，因此 1S 為硬開關(guān)。由于電感 L的存在，使 1VD 的電流逐步下降到零，自然關(guān)斷，因此 1VD 為軟開關(guān)。 2．試闡明圖 8— 1間接交流變流電路的工作原理，并說(shuō)明該電路有何局限性。該電路中整流部分采用的是不可控整流，它和電容器之間的直流電壓和直流電流極性不變，只能由電源向直流電路輸送功率，而不能由直流電路向電源反饋電力，這是它的一個(gè)局限。由于該能量無(wú)法反饋回交流電源。 3．試分析圖 ，并說(shuō)明其 局限性。當(dāng)泵升電壓超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，使 Vo 導(dǎo)通，把從負(fù)載反饋的能量消耗在 Ro 上。 4．試說(shuō)明圖 。當(dāng)負(fù)載回饋能量時(shí)，中間直流電壓上升，使不可控整流電路停止工作，可控變流器工作于有源逆變狀態(tài)，中間直流電壓極性不變，而電流反向，通過(guò)可控變流器將電能反饋回電網(wǎng)。當(dāng)負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)，可工作在電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，也可工作在再生制動(dòng)狀態(tài)；通過(guò)改變輸出交流電壓的相序可使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，因此，可 實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行 。這樣可維持電動(dòng)機(jī)氣隙磁通為額定值，使電動(dòng)機(jī)不會(huì)因?yàn)轭l率變化而導(dǎo)致磁飽和和造成勵(lì)磁電流增大，引起功率因數(shù)和效率的降低。 答： UPS 是指當(dāng)交流輸入電源發(fā)生異?；驍嚯姇r(shí)，還能繼續(xù)向負(fù)載供電，并能保證供電質(zhì)量，使負(fù)載供電不受影響的裝置，即不間斷電源。因?yàn)樾铍姵刂蛔鳛槭须娕c油機(jī)之間的過(guò)渡，柴油發(fā)電機(jī)作為后備電源，所以此系統(tǒng)可保證長(zhǎng)時(shí)間不問(wèn)斷供電。 解：正激電路和反激電路中的開關(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： 開關(guān) S 整流二極管 VD 正激電路 113(1 )N UN? 2 13NUN 反激電路 103i NUUN? 2 01 iN UUN ? 9．試分析全橋、半橋和推挽電路中的 開關(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 開關(guān) S iU 21 dNIN 212 dN IN 整流二極管 21 iNUN dI 12dI ② 半橋電路 最大電壓 最大電流 平均電流 開關(guān) S iU 21 dNIN 212 dN IN 整流二極管 212 iNUN dI 12dI 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 開關(guān) S 2iU 21 dNIN 212 dN IN 整流二極管 21 iNUN dI 12dI 10．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 mU dI 12dI 全波整流 2mU dI 12dI 12．一臺(tái)輸出電壓為 5V、輸出電流為 20A的開關(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)算中忽略開關(guān)損耗，典型元件參數(shù)