电力电子技巧谜底第五版(全)

U2;
当负载是电阻或电感时，其流出电压和电流的波形与单相全控桥时相近。
答：拥有变压器核心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化问题。由于单相全波可控整流电路变压器二次侧绕组中，在正负半周高低绕组中的电流方向相同，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不存在直流磁化的问题。
下列解析晶闸管承受最大反向电压及流出电压和电流波形的状况。
 ①以晶闸管VT2为例。当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕组并联，因此VT2承受的最大电压为2
)时期，单相全波电路中VTl导通，单相全控桥电路中VTl、VT4导通，流出电压均与电源电压U2相等；
)时期，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，流出波形等于-U2。
因此，二者的流出电压相近，加到一样的负载上时，则流出电流也相近。
2.3.单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=20
，L值极大，当
=
时，需要：
①作出Ud、Id、和I2的波形；
②求整流流出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2；
③参考安全裕量，确认晶闸管的额定电压和额定电流。
解：①Ud、Id、和I2的波形如下图：
②流出平均电压Ud、电流Id、变压器二次电流有效值I2分别为：
 Ud=0.9U2cos
=0.9×100×cos
＝77.97（V）
 Id＝Ud/R=77.97/2=38.99(A)
 I2=Id=38.99(A)
③晶闸管承受的最大反向电压为：
U2=100
=141.4(V) -
 参考安全裕量，晶闸管的额定电压为：
 UN=(2~3)×141.4=283~424(V)
 详细数值可按晶闸管产品系列属性选择。
 流过晶闸管的电流有效值为：
 IVT=Id/
=27.57(A)
 晶闸管的额定电流为：
 IN=(1.5~2)×27.57/1.57=26~35(A)
 详细数值可按晶闸管产品系列属性选择。
2.4.单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。
解：注重到二极管的特征:承受电压为正即导通。因而，二极管承受的电压不会显现正的一些。在电路中物件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。整流二极管在一周内承受的电压波形如下：
2.5.单相桥式全控整流电路，U2 =100V，负载R=20
，L值极大，反电势E=60V，当
时，需要：
①作出Ud、Id和I2的波形；；
②求整流流出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2；
③参考安全裕量,确认晶闸管的额定电压和额定电流。
解：①Ud、Id和I2的波形如下图：
②整流流出平均电压Ud、电流Id、变压器二次测电流有效值I分别为：
 Ud=0.9U2cos
=O.9×100×cos
=77.97(V)
 Id=(Ud一E)/R=(77.97一60)/2=9(A)
 I2=Id=9(A)
③晶闸管承受的最大反向电压为：
U2=100
=141.4(V)
 流过每个晶闸管的电流有效值为：
 IVT=Id/
=6.36(A)
 故晶闸管的额定电压为：
 UN=(2~3)×141.4=283~424(V)
晶闸管的额定电流为：
 IN=(1.5~2)×6.36/1.57=6~8(A)
晶闸管额定电压和电流的详细敢值可按晶闸管产品系列属性选择。
2.6.晶闸管串联的单相半控桥(桥中VT1、VT2为晶闸管)，电路如图2所示，U2=100V电阻电感负载,，R=20，L值较大，当
=求流过物件电流的有效值，并作出Ud、Id、IVT、ID的波形。
解：Ud、Id、IVT、ID的波形如下图：
负载电压的平均值为
 Ud=
 负载电流的平均值为
 Id=Ud/R=67.52/2=33.75(A)
 流过晶闸管VTl、VT2的电流有效值为
 IVT=
19.49(A)
 流过二极管VD3、VD4的电流有效值为
 IVD=
=27.56(A)
2.7.在三相半波整流电路中，假设a相的触发脉冲消散，试绘出在电阻性负载和电理性负载下整流电压Ud的波形。
解：如果
=
，当负载为电阻时，Ud的波形如下：
当负载为电感时，Ud的波形如下：
2.8.三相半波整流电路，能够将整流变压器的二次绕组划为两段变成波折接法，每段的电动势相近，其分段部署及其矢量如图所示，这时线圈的绕组加大了部分，铜的用料约加大10%，问变压器铁心能否被直流磁化，为什么?
图 变压器二次绕组的波折接法及其矢量图
答：变压器铁心不会被直流磁化。原因如下：
变压器二次绕组在一个周期内，当a1c2相应的晶闸管导通时，al的电流入下贱，c3的电流入上流；当clb2相应的晶闸管导通时，cl的电流入下贱，b2的电流入上流；当bla2相应的晶闸管导通时，bl的电流入下贱，a2的电流入上流；就变压器的一次绕组而言，每一周期中有两段时间(各为
)有电流流过，流过的电流大小相等而方向相同，故一周期内流过的电流平均值为零，因此变压器铁心不会被直流磁化。
2.9.三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点吗？假设不是，它们在相位上差多少度？
答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相之间换相的的自然换相点不是同一点。它们在相位上相差
。
2.10.有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，假设它们的触发角全是
，如此共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，比如全是a相，在相位上差多少度？
答
12.在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，假设有一个晶闸管不可导通，这时的整流电压Ud波形怎样？假设有一个晶闸管被击穿而短路，其余晶闸管受什么牵连？
答：如果VTl不可导通，整流电压波形如下：
如果VT1被击穿而短路，则当晶闸管VT3或VT5导通时，将产生电源相间短路，促使VT3、VT5也也许分别被击穿。
2.13.三相桥式全控整流电路，U2 =100V，带电阻电感负载R=50
，L值极大，当
=
时，需要：
①画出Ud、Id和IVT1的波形
②计算Ud、Id、IdT和IVT
解：①Ud、Id和IVT1的波形如下：
2.16.单相桥式全控整流电路，其整流流出电压中含有哪类次数的谐波？此中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪类次数的谐波？此中首要的是哪儿次？
答：单相桥式全控整流电路，其整流流出电压中含有2K (K=l、2、3…)次谐波，此中幅值最大的是2次谐波。变压器二次侧电流中含有2K+l(K=Ⅰ、2,3……)次即奇次谐波，此中首要的有3次、5次谐波。
2.17.三相桥式全控整流电路，其整流流出电压中含有哪类次数的谐波？此中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪类次数的谐波？此中首要的是哪几次？
答：三相桥式全控整流电路的整流流出电压中含有6K(K=l、2、3……)次的谐波，此中幅值最大的是6次谐波。变压器二次侧电流中含有6K+l(K=l、2、3……)次的谐波，此中首要的是5、7次谐波。
2.18.试计算第2.3题中I2的3、5、7次谐波份量的有效值I23,I25,I27
解：在第3题中己知电路为单相全控桥，其流出电流平均值为
Id=38.99 (A)
因而可得：
6．试分别简述升降压斩波电路和Cuk斩波电路的根本原理，并较为其异同点。
答：升降压斩波电路的根本原理：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L供电使其储存能量，这时电流为
，方向如图。3-4中所示。同时，电容C供养流出电压根本恒定并向负载R供电。今后，使V关断，电感L中储存的能量向负载宣泄，电流为i2，方向如图3-4所示。因此，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相同。
稳态时，一个周期T内电感L两头电压
对时间的积划为零，即
当V处于通态时期，
=E：而当V处于断态时期
。因而：
变化导通比，流出电压既能够比电源电压高，也能够比电源电抬高。当0<
<l／2时为降压，当l／2<
<l时为升压，因而将该电路称作升降压斩波电路。
Cuk斩波电路的根本原理：当V处于通态时，E—
—V回路和R—
-C—V回路分别流过电流。当V处于断态时，
和R-
-VD回路分别流过电流。流出电压的极性与电源电压极性相同。该电路的等效电路如图3-5b所示，相当于开关S在A、B两点之间交替切换。
如果电容C较大使电容电压
的脉动充足小时。当开关S合到B点时，B点电压
=0，A点电压
；相同，当S合到A点时，
。因而，B点电
的平均值为
(Uc为电容电压“c的平均值)，又因电感Ll的电压平均值为零，所
。另一方面，A点的电压平均值为
，且
的电压平均值为零，按图3—5b中流出电压Uo的极性，
。因而可得出流出电压Uo与电源电压E的联系：
两个电路实行的性能是一致的，均可便利的实行升降压斩波。与升降压斩波电路相比，Cuk斩波电路有一个显著的好处，其填写电源电流和流出负载电流全是持续的，且脉动很小，有利于对填写、流出进行滤波。
7．试绘制Speic斩波电路和Zeta斩波电路的原理图，并推导其填写流出联系。
解：Sepic电路的原理图如下：
当电路工作于稳态时，电感L、L的电压平均值均为零，则以下的式子建立
8．解析图3-7a所示的电流可逆斩波电路，并结合图3-7b的波形，绘制出逐个阶段电流流通的路径并表明电流方向。
解：电流可逆斩波电路中，Vl和VDl产生降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，电动机为电动运作，工作于第l象限：V2和
产生升压斩波电路，把直流电动机的动能改变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运作，工作于第2象限。
 图3-7b中，各阶段物件导通状况及电流路径等如下：
导通，电源向负载供电：
9.针对图3-8所示的桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于反转电动状况，试解析这时电路的工作状况，并绘制对应的电流流通路径图，同时表明电流流入。
解：需使电动机工作于反转电动状况时，由V3和VD3产生的降压斩波电路工作，这时须要V2持续导通，与V3和VD3产生的降压斩波电路相配合。
当V3导通时，电源向M供电，使其反转电动，电流路径如下图：
当V3关断时，负载通过VD3续流，电流路径如下图：
10．多相多重斩波电路有何好处?
答：多相多重斩波电路因在电源与负载直接入了多个构造相近的根本斩波电路，促使填写电源电流和流出负载电流的脉动次数加大、脉动幅度减少，对填写和流出电流滤波更较易，滤波电感减少。
 另外，多相多重斩波电路还拥有备用性能，各斩波单元之间互为备用，整体牢靠性提升。
第4章 交流电力操控电路和交交变频电路
4.1一台调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看作电阻负载，在

5.2.换流方法各有那边种？各有什么特征？
4.3交流调压电路和交流调功电路有什么差别？两者各应用于什么样的负载？为什么？
答：:交流调压电路和交流调功电路的电路形态完全相近，两者的差别在于操控方法不同。
 交流调压电路是在交流电源的每个周期对流出电压波形进行操控。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个波，再断开几个周波，通过变化接通周波数与断开周波数的比值来调整负载所耗费的平均功率。
 交流调压电路全面用来光线操控（如调光台灯和舞台光线操控）及异步电动机的软起动，也用来异步电动机调速。在供用电体系中,还常用来对无功功率的持续调整。另外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采取交流调压电路调整变压器一次电压。如采取晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就须要许多晶闸管串联；一样，低电压大电流直流电源须要许多晶闸管并联。这全是非常不合理的。采取交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太少，在变压器二次侧只需用二极管整流就能够了。如此的电路体积小、本钱低、易于设计生产。
 交流调功电路常用来电炉热度如此时间常数较大的操控目标。因为操控目标的时间常数大，没有必须对交流电源的每个周期进行频繁操控。
4.4. 什么是TCR，什么是TSC？它们的根本原理是什么？各有何特征？
答：TCR是晶闸把控制电抗器。TSC是晶闸管投切电容具。
 两者的根本原理如下：
 TCR是借用电抗器来吸收电网中的无功功率（或供应理性的无功功率），通过对晶闸管开通角角

的操控，能够持续调整流过电抗器的电流，进而调整TCR从电网中吸收的无功功率的大小。
 TSC则是借用晶闸管来操控用来抵偿无功功率的电容具的投入和切除来向电网供应无功功率(供应容性的无功功率)。
 两者的特征是：
 TCR只可供应理性的无功功率，但无功功率的大小是持续的。实际运用中通常配以固定电容具（FC），就能够在自在性到理性的范畴内持续调整无功功率。
TSC供应容性的无功功率，适合大多数无功功率抵偿的须要。其供应的无功功率不可持续调整而在实用中只需分组合理，就能够到达较为抱负的动态抵偿成效。
4.5单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同?
答：单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路的电路构成是相近的，均由两组反并联的可控整流电路构成。但二者的性能和工作方法不同。
单相交交变频电路是将交流电成为不同频率的交流电，往往用来交流电动机传动，两组可控整流电路在流出交流电压一个周期里，交替工作各半个周期，进而流出交流电。
而直流电动机传动用的反并联可控整流电路是将交流电变为直流电，两组可控整流路中哪丁组工作并没有像交交变频电路那样的固定交替联系，而是由电动机工作状况的须要决议。
4.6.交交变频电路的最高流出频率是多少?制衡流出频率提升的原因是什么?
答：通常来讲，产生交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高流出频率就越高。当交交变频电路中采取常用的6脉波三相桥式整流电路时，最高流出频率不宜高过电网频率的1/3~1/2。当电网频率为50Hz时，交交变频电路流出的上限频率为20Hz左右。
当流出频率加高时，流出电压一周期所含盖的电网电压段数减小，波形畸变严重，电压波形畸变和由此引发的电流波形畸变并且电动机的转矩脉动是限定流出频率提升的首要原因。
4.7交交变频电路的首要特征和不够是什么？其首要用处是什么？
答：交交变频电路的首要特征是：
只用一次变流效益很高；可便利实行四象限工作，低频流出时的特征靠近正弦波。
交交变频电路的首要不够是：
接线高难，如采取三相桥式电路的三相交交变频器起码要用36只晶闸管；受电网频率和变流电路脉波数的限定，流出频率过低；流出功率因数过低；填写电流谐波含量大，频谱高难。
 首要用处：500千瓦或1000千瓦下列的大功率、低转速的交流调速电路，如轧机主传动装置、鼓风机、球磨机等场所。
4.8.三相交交变频电路有那两类接线方法？它们有什么差别？
答：三相交交变频电路有公共交流母线进线方法和流出星形联结方法两类接线方法。
两类方法的首要差别在于：
公共交流母线进线方法中，由于电源进线端公用，因此三组单相交交变频电路流出端必需隔离。为此，交流电动机三个绕组必需拆开，共引出六根线。
但在流出星形联结方法中，由于电动机中性点和变频器中中性点在一块；电动机只引三根线便可，可是因其三组单相交交变频器的流出联在一块，其电源进线必需隔离，因而三组单相交交变频器要分别用三个变压器供电。
4.9.在三相交交变频电路中，采取梯形波流出操控的益处是什么？为什么？
答：在三相交交变频电路中采取梯形波操控的益处是能够改进填写功率因数。
由于梯形波的首要谐波成份是三次谐波，在线电压中，三次谐波互相抵消，结果线电压仍为正弦波。在这类操控方法中，由于桥式电路可以较长时间工作在高流出电压领域（相应梯形波的平顶区），

角较小，因而填写功率因数可提升15%左右。
4.10..试述矩阵式变频电路的根本原理和优毛病。为什么说这类电路有很好的成长远景？
答：矩阵式变频电路的根本原理是：
对填写的单相或三相交流电压进行斩波操控，使流出变成正弦交流流出。
矩阵式变频电路的首要好处是：流出电压为正弦波；流出频率不受电网频率的限定；填写电流也可操控为正弦波且和电压同相；功率因数为l，也可操控为须要的功率因数；能量可双向流动，应用于交流电动机的四象限运作；不畅过旁边直流环节而直接实行变频，效益很高。
矩阵式交交变频电路的首要毛病是：所用的开关物件为18个，电路构造较高难，本钱很高，操控方式还不算成熟；流出填写最大电压比唯独0.866，用来交流电机调速时流出电压偏低。
由于矩阵式变频电路有非常优良的电气功能，使流出电压和填写电流均为正弦波，填写功率因数为l，且能量双向流动，可实行四象限运作；其次，和现在全面运用的交直交变频电路相比，固然多用了6个开关物件，却省去直流侧大电容，使体积减小，且较易实行集成化和功率模块化。紧随当下物件生产技巧的飞速进步和计算机技巧的日新月异，矩阵式变频电路将有较好的成长远景。
第5章 逆变电路
5.l.无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？
答：两类电路的不同首要是：
有源逆变电路的交流侧接电网即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧直接和负载连接。
5.2.换流方法各有那边种？各有什么特征？
答：换流方法有4种：
 物件换流：借用全控物件的自关断本领进行换流。全控型物件采取此换流方法。
 电网换流：由电网供应换流电压，只需把负的电网电压加在欲换流的物件上便可。
 负载换流：由负载供应换流电压，当负载为电容性负载即负载电流先进于负载电压时，可实行负载换流。
 逼迫换流：设置附带换流电路，给欲关断的晶闸管强追加以反向电压换流称为逼迫换流。往往是借用附带电容上的能量实行，也称电容换流。
 晶闸管电路不可采取物件换流,依据电路形态的不同采取电网换流、负载换流和逼迫换流3种方法。
5.3.什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？两者各有什么特征？
答：根据逆变电路直流测电源本质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路的首要持点是：
①直流侧为电压源或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压根本无脉动，直流回路展现低阻抗。
②因为直流电压源的钳位功效，交流侧流出电压波形为矩形波，以及与负载阻抗角无关。而交流侧流出电流波形和相位因负载阻抗状况的不同而不同。
③当交流侧为阻感负载时须要供应无功功率，直流侧电容起缓冲无性能量的功效。为了给交流侧向直流侧反馈的无性能量供应入口，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
 电流型逆变电路的首要特征是：
①直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流根本无脉动，直流回路展现高阻抗。
②电路中开关物件的功效仅是变化直流电流的流通路径，因而交流侧流出电流为矩形波，以及与负载阻抗角无关。而交流侧流出电压波形和相位则因负载阻抗状况的不同而不同。
③当交流侧为阻感负载时须要供应无功功率，直流测电惑起缓冲无性能量的功效。由于反馈无性能量时直流电流并非反向，因而不用像电压型逆变电路那样要给开关物件反并联二极管。
5.4.电压型逆变电路中反馈二极管的功效是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？
答：在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时须要供应无功功率，直流侧电容起缓冲无性能量的功效。为了给交流侧向直流侧反馈的无性能量供应入口，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当流出交流电压和电流的极性相近时，电流经电路中的可控开关物件流通，而当流出电压电流极性相同时，由反馈二极管供应电流入口。
 在电流型逆变电路中，直流电流极性是绝对的，无性能量由直流侧电感来缓冲。当须要从交流侧向直流侧反馈无性能量时，电流并非反向，仍然经电路中的可控开关物件流通，因而不须要并联反馈二极管。
5.5.三相桥式电压型逆变电路，180o通电方法，Ud=100V 。试求流出相电压的基波幅值UUN1m 和有效值UUN1﹑流出线电压的基波幅值UUV1m和有效值 UUV1﹑流出线电压中5次谐波的有效值UUV5 。
解：
5.6.并联谐振式逆变电路借用负载电压进行换相，为确保换对应满足什么前提？
答：如果在t时刻触发VT2、VT3使其导通，负载电压u。就通过VT2、VT3加以在VTl、VT4上，使其承受反向电压关断，电流从VTl、VT4向VT2、VT3转化，触发VT2、VT3时刻必需在u。过零前并留有充足的裕量，才能使换流顺遂完结。
5.7.串联二极管式电流型逆变电路中，二极管的功效是什么？试解析换流流程。
答：二极管的首要功效，一是为换流电容具充电供应入口，并使换流电容的电压可以得以持续，为晶闸管换流做好筹备；二是使换流电容的电压可以加以到换流流程中刚刚关断的晶闸管上，使晶闸管在关断以后可以承受绝对时间的反向电压，保证晶闸管牢靠关断，进而保证晶闸管换流顺利。
以VTl和VT3之间的换流为例，串联二极管式电流型逆变电路的换流流程可简述如下：
给VT3加以触发脉冲，因为换流电容C13电压的功效，使VT3导通而VTl被施以反向电压而关断。直流电流Id从VTl换到VT3上，C13通过VDl、U相负载、W相负载、VD2、VT2、直流电源和VT3放电，如图5-16b所示。因放电电流恒为Id，故称恒放逐电阶段。在C13电压Uc13下落到零此前，VTl总是承受反压，只需反压时间大于晶闸管关断时间tq，就能确保牢靠关断。
Uc13降到零以后在U相负载电感的功效下，开启对C13反向充电。如忽视负载冲电阻的压降，则在Uc13=0时刻后，二极管VD3遭到正向偏置而导通，开启流过电流，两个二极管同时导通，加入二极管换流阶段，如图5-16c所示。紧随C13充电电压不停加高，充电电流渐渐减少，到某一时刻充电电流减到零，VDl承受反压而关断，二极管换流阶段完毕。以后，加入VT2、VT3安稳导通阶段，电流路径如图5-16d所示。
5.8..逆变电路多重化的目标是什么？怎样实行？串联多重和并联多重逆变电路备用来什么场所？
答：逆变电路多重化的目标之一是使整体上装置的功率品级提升，二是能够改进流出电压的波形。由于不管是电压型逆变电路流出的矩形电压波，还是电流型逆变电路流出的矩形电流波，都含有较多谐波，对负载有不利牵连，采取多重逆变电路，能够把几个矩形波组合起来获取靠近正弦波的波形。
逆变电路多重化就是把若干个逆变电路的流出按绝对的相位差组合起来，使它们所含的某类首要谐波份量互相抵消，就能够获得比较靠近正弦波的波形。组合方法有串联多重和并联多重两类方法。串联多重是把几个逆变电路的流出串联起来，并联多重是把几个逆变电路的流出并联起来。
串联多重逆变电路多用来电压型逆变电路的多重化。
并联多重逆变电路多用来电流型逆变电路的多重化。
第6章 PWM操控技巧
6. l.试阐明PWM操控的根本原理。
答：PWM操控就是对脉冲的宽度进行调制的技巧。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制来等效地获取所须要波形(含外形和幅值)。
在采样操控理论中有一条首要的论断：冲量相等而外形不同的窄脉冲加在拥有惯性 环节上时，其成效根本相近，冲量即窄脉冲的面积。成效根本相近是指环节的流出呼应波形根本相近。上述原理称为面积等效原理。
以正弦PWM操控为例。把正弦半波分成N平分，就可把其看成是N个相互贯串的脉 冲列所构成的波形。这类脉冲宽度相等，都等于

/N，但幅值不等且脉冲顶部不是程度直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦法则改变。假设把上述脉冲列借用相近数目的等幅而不等宽的矩形脉冲取代，使矩形脉冲的中点和对应正弦波一些的中点重合，且使矩形脉冲和对应的正弦波一些面积(冲量)相等，就获得PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦法则改变的。依据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。针对正弦波的负半周，也能够用一样的方式获得PWM波形。因此，所获得的PWM波形和希望获得的正弦波等效。
6.4特定谐波消去法的根本原理是什么？设半个信号波周期内有10个开关时刻(不含0和p时刻)能够操控，能够消去的谐波有几种？
答：首先尽快使波形拥有对称性，为消去偶次谐波，应使波形正负两个半周期对称，为消去谐波中的余弦项，使波形在正半周期前后1/4周期以

/2为轴线对称。
参考到上述对称性，半周期内有5个开关时刻能够操控。借用此中的l个自由度操控 基波的大小，剩余的4个自由度可用来解除4种频率的谐波。
6.5.什么是异步调制？什么是同步调制？二者各有何特征？分段同步调制有什么好处？
答：载波信号和调制信号不持续同步的调制方法称为异步调制。在异步调制方法中，往往持续载波频率fc固定不变，因此当信号波频率fr改变时，载波比N是改变的。
异步调制的首要特征是：
在信号波的半个周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的 脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。
如此，当信号波频率过低时，载波较为大，一周期内的脉冲数较多，正负半周期脉冲不对称和半周期内前后1/4周期脉冲不对称构成的不利牵连都较小，PWM波形靠近正弦波。
而当信号波频率加高时，载波比N减少，一周期内的脉冲数减小，PWM脉冲不对称的牵连就加大，偶尔信号波的巨大改变还会构成PWM脉冲的跳动。这就促使流出PWM波和正弦波的差别加大。针对三相PWM型逆变电路来说，三相流出的对称性也变差。
载波比N等于常数，并在变频时使载波和信号波持续同步的方法称为同步调制。
同步调制的首要特征是：
在同步调制方法中，信号波频率改变时载波比N不变，信号波一个周期内流出的脉冲 数是固定的，脉冲相位也是固定的。
当逆变电路流出频率很低时，同步调制时的载波频率fc也很低。fc较低时由调制带来 的谐波不易滤除。当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声。
当逆变电路流出频率较高时，同步调制时的载波频率fc会太高，使开关物件难以承受。
另外，同步调制方法比异步调制方法高难部分。
分段同步调制是把逆变电路的流出频率区分为若干段，每个频段的载波比绝对，不同 频段采取不同的载波比。其好处首要是，在高频段采取过低的载波比，使载波频率不致过 高，可限定在功率物件容许的范畴内。但在低频段采取很高的载波比，以使载波频率不致 较低而对负载构成不利牵连。
6.6什么是SPWM波形的规则化采样法？和自然采样法比规则采样法有什么好处？
答：规则采样法是一类在采取微机实行时实用的PWM波形形成方式。规则采样法是在自然采样法的根基上得出的。规则采样法的根本思路是：取三角波载波两个正峰值之间为一个采样周期。使每个PWM脉冲的中点和三角波一周期的中点(即负峰点)重合，在三角波的负峰时刻对正弦信号波采样而获得正弦波的值，用幅值与该正弦波值相等的一条程度直线近似取代正弦信号波，用该直线与三角波载波的交点取代正弦波与载波的交点，便可得出操控功率开关物件通断的时刻。
比起自然采样法，规则采样法的计算十分简洁，计算量大大减小，而成效靠近自然采样法，获得的SPWM波形仍旧很靠近正弦波，战胜了自然采样法难以在实时操控中在线计算，在工程中实际运用不多的毛病。
6.7怎样提升PWM逆变电路的直流电压借用率?
答：采取梯形波操控方法即用梯形波成为调制信号，能够有效地提升直流电压的借用率。
针对三相PWM逆变电路，还能以采取线电压操控方法即在相电压调制信号中叠加3的倍数次谐涉及直流份量等，一样能够有效地提升直流电压借用率。
6.8.什么是电流追踪型PWM变流电路？采取滞环较为方法的电流追踪型变流器有何特征？
答：电流追踪型PWM变流电路就是对变流电路采取电流追踪操控。也就是不必信号波对载波进行调制，而是把期望流出的电流成为指令信号，把实际电流成为反馈信号，通过两者的瞬时值较为来决议逆变电路各功率物件的通断，使实际的流出追踪电流的改变。
采取滞环较为方法的电流追踪型变流器的特征：
①设备电路简洁；
②属于实时操控方法，电流呼应快；
③不必载波，流出电压波形中不含特定频率的谐波份量；
④与计算法和调制法相比，相近开关频率时流出电流中高次谐波含量较多；
⑤采取闭环操控。
6.9.什么是PWM整流电路？它和相控整流电路的工作原理和功能有何不同？
答：PWM整流电路就是采取PWM操控的整流电路，通过对PWM整流电路的恰当操控，能够使其填写电流非常靠近正弦波且和填写电压同相位，功率因数靠近l。
相控整流电路是对晶闸管的开通原始角进行操控，属于相控方法。其交流填写电流中含有较大的谐波份量，且交流填写电流相位滞后于电压，总的功率因数低。
PWM整流电路采取SPWM操控技巧为斩控方法。其根本工作方法为整流，这时输 入电流能够和电压同相位，功率因数近似为l。
PWM整流电路能够实行能量正反两个方向的流动，既能够运作在整流状况，从交流侧向直流侧输送能量；也能够运作在逆变状况，从直流侧向交流侧输送能量。况且这两类方法都能够在单位功率因数下运作。
另外，还能以使交流电流先进电压

，交流电源送出无功功率，变成静止无功功率产生器。或使电流比电压先进或滞后任一角度

。
6.10在PWM整流电路中，什么是直接电流操控？什么是直接电流操控？
答：在PWM整流电路中，直接电流操控是根据电源电压、电源阻抗电压及PWM整流器填写端电压的相量联系来进行操控，使填写电流获取预料的幅值和相位，因为不须要引入交流电流反馈，因而称为直接电流操控。
直接电流操控中，首先求得交流填写电流指令值，再引入交流电流反馈，经过较为进行追踪操控，使填写电流追踪指令值改变。由于引入了交流电流反馈而称为直接电流操控。
第7章 软开关技巧
1．高频化的意思是什么?为什么提升开关频率能够减少滤波器的体积和重量?为什么提升关频率能够减少变压器的体积和重量?
答：高频化能够减少滤波器的属性，并使变压器小型化，进而有效的减低装置的体积和重量。使装置小型化，轻量化是高频化的意思所在。提升开关频率，周期缩短，可使滤除开关频率中谐波的电感和电容的属性变小，进而加重了滤波器的体积和重量；针对变压器来说，当填写电压为正弦波时，
，当频率
提升时，可减少N、S属性值，进而减少了变压器的体积和重量。
2．软开关电路能够划为哪几类?其典型拓扑分别是什么模样的?各有什么特征?
答：依据电路中首要的开关元件开通及关断时的电压电流状况．可将软开关电路划为零电压电路和零电流电路两大类：依据软开关技巧成长的历史可将软开关电路划为准谐振电路，零开关PWM电路和零转换PWM电路。
 准谐振电路：准谐振电路中电压或电流的波形为正弦波，电路构造较为简洁，但谐振电压或谐振电流较大，对物件需要高，只可采取脉冲频率调制操控方法。
零电压开关准谐振电路的根本开关单元 零电流开关准谐振电路的根本开关单元
 零开关PWM电路：这种电路中引入辅助开关来操控谐振的开启时刻，使谐振仅产生于开关流程前后，此电路的电压和电流根本上是方波，开关承受的电压显著减低，电路能够采取开关频率固定的PWM操控方法。
本开关单元 零电流开关PWM电路的根本开关单元
 零转换PWM电路：这种软开关电路还是采取辅助开关操控谐振的开启时刻，所不同的是，谐振电路是与主开关并联的，填写电压和负载电流对电路的谐振流程的牵连很小，电路在很宽的填写电压范畴内并从零负载到满负载都能工作在软开关状况，无功率的互换玻消减到最小。
零电压转换PWM电路的根本开关单元 零电流转换PWM电路的根本开关单元
3．在移相全桥零电压开关PWM电路中，假设没有谐振电感L，电路的工作状况将产生哪类改变，哪类开关仍是软开关，哪类开关将变成硬开关?
答：假设没有谐振电感Lr，电路中的电容
，
与电感L仍可产生谐振电路，而电容Cs3，Cs4将不能与Lr产生谐振回路，如此，S3、S4将变为硬开关，
、
仍为软开关。
4．在零电压转换PWM电路中，辅助开关Sl和二极管VDI是软开关还是硬开关，为什么?
答：在
开通时，
不等于零；在
关断时，其上电流也不为零，因而
为硬开关。因为电感L的存在
开通时的电流升高率遭到限定，减低了
的开通消耗。因为电感L的存在，使
的电流逐渐下落到零，自然关断，因而
为软开关。
第8章 组合变流电路
1．什么是组合变流电路?
答：组合变流电路是将某几种根本的变流电路(AC／DC、DC／DC、AC／AC、DC／DC)组合起来，以实行绝对新性能的变流电路。
2．试说明图8—1直接交流变流电路的工作原理，并阐明该电路有何限于性。
答：直接交流变流电路是先将交流电整流为直流电，在将直流电逆变为交流电，图8.1所示的是不可再生反馈电力的电压型直接交流变流电路。该电路中整流一些采取的是不能控整流，它和电容具之间的直流电压和直流电流极性不变，只可由电源向直流电路输送功率，而不可由直流电路向电源反馈电力，这是它的一个限于。图中逆变电路的能量是能够双向流动的，若负载能量反馈到旁边直流电路，造成电容电压上升。因为该能量不能反馈回交流电源。故电容只可担当大量的反馈能量，这是它的另一个限于。
3．试解析图8.2直接交流变流电路的工作原理，并阐明其限于性。
答：图8—2是带有泵升电压限定电路的电压型直接交流变流电路，它是在图8一l的根基上，在旁边直流电容两头并联一个由电力晶体管Vo和能耗电阻‰构成的泵升电压限定电路。当泵升电压超越绝对数值时，使Vo导通，把从负载反馈的能量耗费在Ro上。其限于性是当负载为交流电动机，以及需要电动机频繁迅速加减速时，电路中耗费的能量较多，能耗电阻R0也须要较大功率，反馈的能量都耗费在电阻上，不可获得借用。
4．试阐明图8.3直接交流变流电路是怎样实行负载能量回馈的。
答：图8—3为借用可控变流器实行再生反馈的电压型直接交流变流电路，它加大了一套变流电路，使其工作于有源逆变状况。当负载回馈能量时，旁边直流电压升高，使不能控整流电路停了工作，可控变流器工作于有源逆变状况，旁边直流电压极性不变，而电流反向，通过可控变流器将电能反馈回电网。
5．何为双PWM电路?其好处是什么?
答：双PWM电路中，整流电路和逆变电路都采取PWM操控，能够使电路的填写流出电流均为正弦波，填写功率因数高，旁边直流电路的电压可调。当负载为电动机时，可工作在电动运作状况，也可工作在再生制动状况；通过变化流出交流电压的相序可使电动机正转或反转，因而，可实行电动机四象限运作。
6．什么是变频调速体系的恒压频比操控?
答：即对变频器的电压和频率的比例进行操控，使该比例持续恒定。如此可供养电动机气隙磁通为额定值，使电动机不会由于频率改变而造成磁饱和和导致励磁电流加大，引发功率因数和效益的减低。
7．何为UPS ? 试阐明图8.11所示UPS体系的工作原理。
答：UPS是指当交流填写电源产生异样或断电时，还可持续向负载供电，并能确保供电品质，使负载供电不受牵连的装置，即不间断电源。图8—11为用柴油发电机成为后备电源的UPS，其工作原理为：一经市电停电，则蓄电池投入工作，同时起动油机，由油机取代市电向整流器供电，整流后再通过逆变器逆变为50Hz恒频恒压的交流电向负载供电，市电修复常态后，再从新由市电供电。由于蓄电池只成为市电与油机之间的过渡，柴油发电机成为后备电源，因此此体系可确保长时间不问断供电。
8．试解析正激电路和反激电路中的开关和整流二极管在工作时承受的最大电压。
解：正激电路和反激电路中的开关和整流二极管在工作时承受最大电压的状况如下表所示：
开关S
整流二极管VD
正激电路
反激电路
9．试解析全桥、半桥和推挽电路中的开关和整流二极管在工作中承受的最大电压，最大电流和平均电流。
答：下列解析均以采取桥式整流电路为例。
①全桥电路
最大电压
最大电流
平均电流
开关S
整流二极管
②半桥电路
最大电压
最大电流
平均电流
开关S
整流二极管
③推挽电路 (变压器原边总匝数为2N1)
最大电压
最大电流
平均电流
开关S
整流二极管
10．全桥和半桥电路对驱动电路有什么需要?
答：全桥电路须要四组驱动电路，因为有两个管子的发射极连在一块，可共用一个电源因此只要要三组电源；半桥电路须要两组驱动电路，两组电源。
11．试解析全桥整流电路和全波整流电路中二极管承受的最大电压，最大电流和平均电流。
解：两类电路中二极管承受最大电压：电流及平均电流的状况如下表所示：
最大电压
最大电流
平均电流
全桥整流
全波整流
12．一台流出电压为5V、流出电流为20A的开关电源：
①假设用全桥整流电路，并采取快修复二极管，其整流电路中二极管的总消耗是多少?
②假设采取全波整流电路，采取快修复二极管、肖特基二极管整流电路中二极管的总消耗是多少？假设采取同步整流电路，整流元件的总消耗是多少?
注：在计算中忽视开关消耗，典型元件属性见下表。
元件型号
类型
电压(V)
电流(A)
通态压降(通态电阻)
快修复二极管
25CPFl0
100
25
0.98V
肖特基二极管
3530CPQ035
30
30
0.64v
MOSFET
IRFP048
60
70
0.018Q
解：①、总消耗为：
②采取全波整流电路时：
采取快修复二极管时总消耗为：
采取肖特基二极管时总消耗为：
采取同步整流电路时，总消耗为：
同步整流电路时，总消耗为：