【正文】 為保證換相應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？答：假設(shè)在t時(shí)刻觸發(fā)VTVT3使其導(dǎo)通，負(fù)載電壓uo就通過(guò)VTVT3施加在VTVT4上，使其承受反向電壓關(guān)斷，電流從VTVT4向VTVT3轉(zhuǎn)移，觸發(fā)VTVT3時(shí)刻t必須在uo過(guò)零前并留有足夠的裕量，才能使換流順利完成。7．串聯(lián)二極管式電流型逆變電路中，二極管的作用是什么？試分析換流過(guò)程。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。以VT1和VT3之間的換流為例，串聯(lián)二極管式電流型逆變電路的換流過(guò)程可簡(jiǎn)述如下：給VT3施加觸發(fā)脈沖，由于換流電容C13電壓的作用，使VT3導(dǎo)通，而VT1被施以反向電壓而關(guān)斷。直流電流Id從VT1換到VT3上，C13通過(guò)VDU相負(fù)載、W相負(fù)載、VDVT直流電源和VT3放電，如圖516b所示。因放電電流恒為Id，故稱(chēng)恒流放電階段。在C13電壓uC13下降到零之前，VT1一直承受反壓，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。uC13降到零之后在U相負(fù)載電感的作用下，開(kāi)始對(duì)C13反向充電。如忽略負(fù)載中電阻的壓降，則在uC13=0時(shí)刻后，二極管VD3受到正向偏置而導(dǎo)通，開(kāi)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。隨著C13充電電壓不斷增高，充電電流逐漸減小，到某一時(shí)刻充電電流減到零，VD1承受反壓而關(guān)斷，二極管換流階段結(jié)束。之后，進(jìn)入VTVT3穩(wěn)定導(dǎo)通階段，電流路徑如圖516d所示。8．逆變電路多重化的目的是什么？如何實(shí)現(xiàn)？串聯(lián)多重和并聯(lián)多重逆變電路各用于什么場(chǎng)合？答：逆變電路多重化的目的之一是使總體上裝置的功率等級(jí)提高，二是可以改善輸出電壓的波形。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。 逆變電路多重化就是把若干個(gè)逆變電路的輸出按一定的相位差組合起來(lái)，使它們所含的某些主要諧波分量相互抵消，就可以得到較為接近正弦波的波形。組合方式有串聯(lián)多重和并聯(lián)多重兩種方式。串聯(lián)多重是把幾個(gè)逆變電路的輸出串聯(lián)起來(lái)，并聯(lián)多重是把幾個(gè)逆變電路的輸出并聯(lián)起來(lái)。 串聯(lián)多重逆變電路多用于電壓型逆變電路的多重化。 并聯(lián)多重逆變電路多用于電流型逆變電路得多重化。第6章 PWM控制技術(shù)1．試說(shuō)明PWM控制的基本原理。答：PWM控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。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）。在采樣控制理論中有一條重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同，沖量即窄脈沖的面積。效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。上述原理稱(chēng)為面積等效原理以正弦PWM控制為例。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。這些脈沖寬度相等，都等于π/N，但幅值不等且脈沖頂部不是水平直線(xiàn)而是曲線(xiàn)，各脈沖幅值按正弦規(guī)律變化。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。各PWM脈沖的幅值相等而寬度是按正弦規(guī)律變化的。根據(jù)面積等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。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?？梢?jiàn)，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。2．設(shè)圖63中半周期的脈沖數(shù)是5，脈沖幅值是相應(yīng)正弦波幅值的兩倍，試按面積等效原理計(jì)算脈沖寬度。解：將各脈沖的寬度用di（i=1, 2, 3, 4, 5）表示，根據(jù)面積等效原理可得d1== =(rad)=(ms)d2 == =(rad)=(ms)d3 == =(rad)=(ms)d4 ==d2 =(rad)=(ms)d5 ==d1 =(rad)=(ms) 3. 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(xiàn)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(chēng)為單極性PWM控制方式。 三角波載波始終是有正有負(fù)為雙極性的，所得的PWM波形在半個(gè)周期中有正、有負(fù)，則稱(chēng)之為雙極性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： Ud。輸出線(xiàn)電壓有三種電平Ud、0、 Ud。 4．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p 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(chēng)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(chēng)，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p /2為軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)?？紤]到上述對(duì)稱(chēng)性，半周期內(nèi)有5個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí)刻可以控制。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。 5．什么是異步調(diào)制？什么是同步調(diào)制？?jī)烧吒饔泻翁攸c(diǎn)？分段同步調(diào)制有什么優(yōu)點(diǎn)？答：載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不保持同步的調(diào)制方式稱(chēng)為異步調(diào)制。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。異步調(diào)制的主要特點(diǎn)是：在信號(hào)波的半個(gè)周期內(nèi)，PWM波的脈沖個(gè)數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱(chēng)，半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對(duì)稱(chēng)。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(chēng)和半周期內(nèi)前后1/4周期脈沖不對(duì)稱(chēng)產(chǎn)生的不利影響都較小，PWM波形接近正弦波。而當(dāng)信號(hào)波頻率增高時(shí)，載波比N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM脈沖不對(duì)稱(chēng)的影響就變大，有時(shí)信號(hào)波的微小變化還會(huì)產(chǎn)生PWM脈沖的跳動(dòng)。這就使得輸出PWM波和正弦波的差異變大。對(duì)于三相PWM型逆變電路來(lái)說(shuō)，三相輸出的對(duì)稱(chēng)性也變差。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(chēng)為同步調(diào)制。同步調(diào)制的主要特點(diǎn)是：在同步調(diào)制方式中，信號(hào)波頻率變化時(shí)載波比N不變，信號(hào)波一個(gè)周期內(nèi)輸出的脈沖數(shù)是固定的，脈沖相位也是固定的。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。fc過(guò)低時(shí)由調(diào)制帶來(lái)的諧波不易濾除。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。當(dāng)逆變電路輸出頻率很高時(shí)，同步調(diào)制時(shí)的載波頻率fc會(huì)過(guò)高，使開(kāi)關(guān)器件難以承受。此外，同步調(diào)制方式比異步調(diào)制方式復(fù)雜一些。分段同步調(diào)制是把逆變電路的輸出頻率劃分為若干段，每個(gè)頻段的載波比一定，不同頻段采用不同的載波比。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)。而在低頻段采用較高的載波比，以使載波頻率不致過(guò)低而對(duì)負(fù)載產(chǎn)生不利影響。 6．什么是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)則采樣法是在自然采樣法的基礎(chǔ)上得出的。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。使每個(gè)PWM脈沖的中點(diǎn)和三角波一周期的中點(diǎn)（即負(fù)峰點(diǎn)）重合，在三角波的負(fù)峰時(shí)刻對(duì)正弦信號(hào)波采樣而得到正弦波的值，用幅值與該正弦波值相等的一條水平直線(xiàn)近似代替正弦信號(hào)波，用該直線(xiàn)與三角波載波的交點(diǎn)代替正弦波與載波的交點(diǎn)，即可得出控制功率開(kāi)關(guān)器件通斷的時(shí)刻。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(xiàn)計(jì)算，在工程中實(shí)際應(yīng)用不多的缺點(diǎn)。 7．單相和三相SPWM波形中，所含主要諧波頻率為多少？答：?jiǎn)蜗郤PWM波形中所含的諧波頻率為：式中，n=1,3,5,…時(shí)，k=0,2,4, …；n=2,4,6,…時(shí)，k=1,3,5, …在上述諧波中，幅值最高影響最大的是角頻率為wc的諧波分量。 三相SPWM波形中所含的諧波頻率為：式中， n=1,3,5,…時(shí)，k=3(2m1)177。1，m=1,2,…； n=2,4,6,…時(shí)，在上述諧波中，幅值較高的是wc177。2w r和2w c177。w r。 8．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。 對(duì)于三相PWM逆變電路，還可以采用線(xiàn)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。 9．什么是電流跟蹤型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。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。 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。10．什么是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1。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。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。PWM整流電路采用SPWM控制技術(shù)，為斬控方式。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1。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。而且，這兩種方式都可以在單位功率因數(shù)下運(yùn)行。此外，還可以使交流電流超前電壓90176。，交流電源送出無(wú)功功率，成為靜止無(wú)功功率發(fā)生器?；蚴闺娏鞅入妷撼盎驕笕我唤嵌萰 。 11．在PWM整流電路中，什么是間接電流控制？什么是直接電流控制？答：在PWM整流電路中，間接電流控制是按照電源電壓、電源阻抗電壓及PWM整流器輸入端電壓的相量關(guān)系來(lái)進(jìn)行控制，使輸入電流獲得預(yù)期的幅值和相位，由于不需要引入交流電流反饋，因此稱(chēng)為間接電流控制。 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。因?yàn)橐肓私涣麟娏鞣答伓Q(chēng)為直接電流控制第7章 軟開(kāi)關(guān)技術(shù) 1．高頻化的意義是什么？為什么提高開(kāi)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。使裝置小型化，輕量化是高頻化的意義所在。提高開(kāi)關(guān)頻率，周期變短，可使濾除開(kāi)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)，U=，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。 2．軟開(kāi)關(guān)電路可以分為哪幾類(lèi)？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(lèi)；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。 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(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(lèi)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。 零電壓開(kāi)關(guān)PWM電路的基本開(kāi)關(guān)單元 零電流開(kāi)關(guān)PWM電路的基本開(kāi)關(guān)單元 零轉(zhuǎn)換PWM電路：這類(lèi)軟開(kāi)關(guān)電路還是采用輔助開(kāi)關(guān)控制諧振的開(kāi)始時(shí)刻，所不同的是，諧振電路是與主開(kāi)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(mǎn)負(fù)載都能工作在軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)，無(wú)功率的交換被消減到最小。 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 3．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Lr，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CS1，C S2與電感L仍可構(gòu)成諧振電路，而電容C S3，C S4將無(wú)法與Lr構(gòu)成諧振回路，這樣，S、S將變?yōu)橛查_(kāi)關(guān)，S、S仍為軟開(kāi)關(guān)。 4．在零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路中，輔助開(kāi)關(guān)S1和二極管VD1是軟開(kāi)關(guān)還是硬開(kāi)關(guān)，為什么？答：在S1開(kāi)通時(shí)，uS1 不等于零；在S1關(guān)斷時(shí)，其上電流也不為零，因此S1為硬開(kāi)關(guān)。由于電感Lr的存在，S1開(kāi)通時(shí)的電流上升率受到限制，降低了S1的開(kāi)通損耗。由于電感Lr的存在，使VD1的電流逐步下降到零，自然關(guān)斷，因此VD1為軟開(kāi)關(guān)。第8章 組合變流電路 1. 什么是組合變流電路？答：組合變流電路是將某幾種基本的變流電路（AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/DC）組合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)一定新功能的變流電路。 2. 試闡明圖81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。答：間接交流變流電路是先將交流電整流為直流電