【正文】 電源電壓極性相反。該電路的等效電路如圖 35b所示，相當(dāng)于開關(guān) S 在 A、 B 兩點(diǎn)之間交替切換。 假設(shè)電容 C 很大使電容電壓 cu 的脈動(dòng)足夠小時(shí)。當(dāng)開關(guān) S合到 B 點(diǎn)時(shí)， B 點(diǎn)電壓 Bu =0， A 點(diǎn)電壓 ACuu?? ；相反，當(dāng) S 合到 A點(diǎn)時(shí)， BCuu? ， 0Au? 1 03i NUUN? 。因此， B 點(diǎn)電壓 Bu 的平均值為 offBctuUT? (Uc 為電容電壓“ c 的平均值 )，又因電感 Ll 的電壓平均值為零，所以 offBctE U UT?? 。另一方面， A 點(diǎn)的電壓平均值為onActUUT?? ，且 2L 的電壓平均值為零，按圖 3— 5b 中輸出電 壓 Uo 的極性，有0 on ctUUT? 。于是可得出輸出電壓 Uo 與電源電壓 E的關(guān)系： 0 1o n o no f f o nttU E E Et T t ? ?? ? ??? 兩個(gè)電路實(shí)現(xiàn)的功能是一致的，均可方便的實(shí)現(xiàn)升降壓斬波。與升降壓斬波電路相比， Cuk 斬波電路有一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，其輸入電源電流和輸出負(fù)載電流都是連續(xù)的，且脈動(dòng)很小，有利于對(duì)輸入、輸出進(jìn)行濾波。 57． 試?yán)L制 Speic 斬波電路和 Zeta 斬波電路的原理圖，并推導(dǎo)其輸入輸出關(guān)系。 解： Sepic 電路的原理圖如下： 在 V 導(dǎo)通 ont 期間， 1LUE? 21LCUU? 左 V 關(guān)斷 offt 期間 1 0 1LCu E u u? ? ? 20Luu?? 當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，電感 L、 L的電壓平均值均為零，則下面的式子成立 01( ) 0on C of fEt E u u t? ? ? ? 10 0C on of fu t u t?? 由以上兩 式即可得出 0 onofftUEt? Zeta 電路的原理圖如下： 在 V 導(dǎo)通 ont 期間 1LuE? 2 1 0LCu E u u? ? ? 在 V 關(guān)斷 offt 期間 11LCuu? 20Luu?? 當(dāng)電路工作穩(wěn)定時(shí)，電感 1L 、 2L 的電壓平均值為零，則下面的式子成立 1 0on C of fEt u t?? 0 1 0( ) 0C on offE u u t u t? ? ? ? 由以上兩式即可得出 0 onofftUEt? 58． 分析圖 57a 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(gè)階段電流流通的路徑并標(biāo)明電流方向。 解：電流可逆斬波電路中， Vl 和 VDl 構(gòu)成降壓斬波電路，由電源向直流電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)運(yùn)行，工作于第 l 象限： V2 和 2DV 構(gòu)成升壓斬波電路，把直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊答伒诫娫?，使電?dòng)機(jī)作再生制動(dòng)運(yùn)行，工 作于第2 象限。 圖 37b 中，各階段器件導(dǎo)通情況及電流路徑等如下： 1V 導(dǎo)通，電源向負(fù)載供電： 1V 關(guān)斷， VD，續(xù)流： 2V 也導(dǎo)通， L上蓄能 : 2V 關(guān)斷， 2DV 導(dǎo)通，向電源回饋能量 59 對(duì)于圖 58 所示的橋式可逆斬波電路，若需使電動(dòng)機(jī)工作于反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)，試分析此時(shí)電路的工作情況，并繪制相應(yīng)的電流流通路徑圖，同時(shí)標(biāo)明電流流向。 解：需使電動(dòng)機(jī)工作于反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由 V3 和 VD3 構(gòu)成的降壓斬波電路工作，此時(shí)需要V2保持導(dǎo)通，與 V3和 VD3構(gòu)成的降壓斬波電路相配合。 當(dāng) V3導(dǎo)通時(shí)，電源向 M供電 ，使其反轉(zhuǎn)電動(dòng)，電流路徑如下圖： 當(dāng) V3關(guān)斷時(shí)，負(fù)載通過 VD3續(xù)流，電流路徑如下圖： 510． 多相多重?cái)夭娐酚泻蝺?yōu)點(diǎn) ? 答：多相多重?cái)夭娐芬蛟陔娫磁c負(fù)載間接入了多個(gè)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(dòng)次數(shù)增加、脈動(dòng)幅度減小，對(duì)輸入和輸出電流濾波更容易，濾波電感減小。 此外，多相多重?cái)夭娐愤€具有備用功能，各斬波單元之間互為備用，總體可靠性提高。 511． 試分析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)承受的最大電壓。 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 (1+N1/N3)U1 U1*N2/N3 反激電路 Ui+Uo*N1/N3 Ui*N2/N1+Uo 512． 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。 答：以下分析均以采用橋式整流電路為例。 ① 全橋電路 最大電壓 最大電流 平均電流 開關(guān) S Ui Id*N2/N1 Id*N2/(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。 514． 試分析全橋整流電路和全波整流電路中二極管承受的最大電壓，最大電流和平均電流。 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 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)見 下 表。 元 件 類型 型號(hào) 電 壓 (V) 電 流 (A) 通 態(tài) 壓 降 （ 通 態(tài) 電 阻） 快 恢 復(fù) 二 極管 25CPF10 100 25 8V 肖 特 基 二 極管 3530CPQ035 30 30 4V MOSFET IRFP048 60 70 18 61 一臺(tái)調(diào)光臺(tái)燈由單相交流調(diào)壓電路供電，設(shè)該臺(tái)燈可看作電阻負(fù)載，在 ? =0?時(shí)輸出 功率為最大值，試求 功率為最大輸出功率的 80%、 50%時(shí)的開通角 ? 。 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。 試求： ① 開通角 ? 的變化范圍； ② 負(fù)載電 流的最大有效值；③ 最大輸出功率及此時(shí)電源側(cè)的功率因數(shù)； ④ 當(dāng) ?=?/2 時(shí)，晶閘管電流有效值﹑晶閘管導(dǎo)通角和電源側(cè)功率因數(shù)。 解：（ 1） ??????? ? 102502a rc t a na rc 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 274220232 ?????? ?? (3) P= KWIUIU OOO 7 42 2 01 ???? 1c os 1 ??? OOO IU IUSP? (4)由公式 ??????? t a n)s i n()s i n( ????? e當(dāng) 2??? 時(shí) ??? ?? c os)c os ( ta n??? e 對(duì)上式 ? 求導(dǎo) ???? ?? c ost a n1)s i n( t a n????? e 則由 1)(c o s)(s in 22 ???? ???? 得 1c os)t a n11( 22t a n2 ??? ????e ?136tanlntan ??? ??? )(123c os )2c os (s i n2 1 AZUI VT ????? ? ?????? )22s i n(2s i nc 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。 交流調(diào)壓電路是在交流電源的每個(gè)周期對(duì)輸出電壓波形進(jìn)行控制。而交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)波，再斷開幾個(gè)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。 交流調(diào)壓電路廣泛用于燈光控制（如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光控制）及異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)，也用于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。在供用電系統(tǒng)中 ,還常用于對(duì)無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。此外，在高電壓小電流或低電壓大電流直流電源 中，也常采用交流調(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。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)。這都是十分不合理的。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。這樣的電路體積小、成本低、易于設(shè)計(jì)制造。 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。由于控制對(duì)象的時(shí)間常數(shù)大，沒有必要對(duì)交流電源的每個(gè)周期進(jìn)行頻繁控制。 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)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)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。 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。 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。 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。 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)等場合。 ？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。 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。為此，交流電動(dòng)機(jī)三個(gè)繞組必須拆開，共引出六根線。 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。 67在三相交交變頻電路中，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)。 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。在這種控制方式中，因?yàn)闃蚴诫娐纺軌蜉^長時(shí)間