电力电子技术西安交大练习题及答案

目录第1章电力电子器件·1第2章整流电路·4第3章直流斩波电路·20第4章交流电力控制电路和交交变频电路·26第5章逆变电路·31第6章WM控制技术·35第7章软开关技术·40第8章组合变流电路·42第1章电力电子1.使晶闸导通的件是什答使闸管导的条件闸管承正向阳压并门极施触发电（冲或：u>0且uG>0。2.维持晶管导通条件是么？怎才能使闸由导通变关断？答维持晶闸导通的件是使闸管的流大保持晶闸导通的小电流即电流。要使晶闸由导通为关断利用外电压和路的作用流过晶管的电到接近于的某一值以下即降到持电流下便可使导的晶闸关断。3.图1-43阴影部为晶闸处于通区间的波形，各形的电最大值为I，试计算各形的电平均值I、I、Id3与电流有效值I、I、I。0204452 0242a))c)图143闸导波形解：) I=1pImpImsnwtdwt)=( 21)0.2717Imπ4mπ2I=1p2p(Imsnwt)dwt)=Im310.4767Imp41p2 4pIm2b) I2=πImsnwtdwt)=π4π( 1)0.5434Im2I2=1p2(Imsnwt)2Im3122Im3124p0.6741Ip41p1) I=2Imdwt)= Imπ041p211pI3= 2Imdwt)= Imp024.上题中果不考安全裕量,问00A的晶闸管能出的平均电流I、I、Id3为多少？这，相应电流最值I、I、I3各为多少?解：额定流I(V)=100A的晶闸管，允的电流效值I157，由上题算结Ia) Ib) I4767I.6741329.35，I1 0.2717I189.48232.90, I2 0.5434I2126.561c) I=2I=314, I=4I=78.55.GO和普通闸管为NN结构为什么GO够自关断普通晶管不能？答：GO和普通闸管同为NN结构，由N2和NN2构成两个晶体管、V分别具有共基极电流增益a1和a2，由普通晶闸管的分析可得，a1+a2=1是器件临界导通的条件。a1+a2＞1，两个等效晶体管过饱和而导通；a1+a2＜1，不能维持饱和导通而关断。GO之所以能自行关而普晶闸管能是为GO与普晶闸管设计和工艺方面以下几不同：1)GO在计时a2较大，这样体管2控制灵敏，于GO关断；2)GO导通时的a1+a2更接近于1，普通晶闸管a1+a21.15，而GO则为a1+a2条件；1.05GO的和程度深接近于界饱和这为门极控关断提了有利3)多元成结构每个GO阴极积很门和阴极间距离大缩使得2极区所谓的横向电阻小，从使从门抽出较的电流成可能。6.如何防电力OET因静电应应起损坏？答：电力OET的栅极绝缘层薄弱，易被穿而损坏。OET的输入电容是低泄漏电容，当栅极开路时极易受静电干扰而充上超过20的击穿电压，所以为防止OET因静电感应而起的损，应注以下几：①一般在用时将三个电短接；②装配时体、工台、电铁必须地，试所有仪器壳必须地；③电路中栅、源间常并齐纳二管以止压过高④漏、源间也要取缓冲路等措吸收电7.G、G、GO和电力OET的驱动电路有什么特？答：GT驱动电路的特是：驱电路具较小输出电阻，GT是电压动型器GT的驱动多采用专用混合集驱动器。GR驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲这可加速通过减小通损关时驱动电路提供幅足够大反向基极驱动电，并加偏截止压，以速关断度。GO驱动电路特点GO要求驱动电提供驱动电流前沿应足够的幅值和陡度一般需在整个通期间加正门流关断需加负门电流幅陡度要求高其驱动路通常括开通动电路断驱动电和门极偏电路部分。电力OET驱动电路的特：要求动电路较小的输电阻，动功率电路简单。8.全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析D缓冲电路中各元件的作用。答：全控器件缓电路的要作用抑制器的因过电压，ut或过电流和，减小器件开关损。D缓冲电路各元的作用开通s经Rs放电Rs起到限制放电流的作用；关时，负电流经Ds从s分流，使ut减小，抑过电压。9.试说明G、G、GO和电力OET各自的优缺点。解：对G、G、GO和电力OET的优缺的比较如表：器件优点缺点T开速高开损小具耐脉冲流击能，态降低，输阻高为压动驱功率小开关速度低于电力M,电压电容不及OR耐高流大开特好通流能强饱压低开速低电驱动所需驱功大动路杂存在次穿O电流量用大率场合具电调效通能力很强电关增很断门极负冲流大开速低驱动率大驱电复杂开关频低电力M开速快输阻高热定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单工频高不在次穿问题电容小压低一只适用功不过1kW的力电子置第2章整流电路1.单半波可整流电对电感载供电＝0HU＝100求当α＝0和60时的负载流I，并出ud与d波形。解α＝0时在电源压u2的正半周期闸管导时负载电感L储能晶闸开始导通时刻负电流为零在电源压u2的负半周负载电感L释能量晶闸继续导通。因，在电电压u2的一个周里，以方均成立：LdiddtU2nt考虑初始条：当＝0时＝0可解方程得：id1 2pIU21wLU21oswt)ost)dwt)dp0=LU2L=22.5()ud与d的波形如下图：u20 2 wtud0 2 wtd0 2 wt当α＝0°时在u2正半周期60~180期间晶管导通使感L储能电感L藏的能量在u2负半周期10~300期间释因在u2一个周期中60~30期间以下分方程成立：LdiddtU2nt考虑始条件当＝60时＝0可解方程得：i U2(1ost)d wL 2其平均值为1p1Id p3U2(1oswt)dwt)=U2=1.25()p3L 2wL此时ud与d的波形如下图：2+ +0awtd+ +wtdwt2图-9为有变压中心抽的单相波可整流电路该变压还有直磁化问题吗？试明：①闸管承受最大反电压为2其输出电和电流波形与相全控时相同。U2；②当负载电阻或感时，答：具有压器中抽头的相全波控整流路该变压器有直流化的问。因为单相波可控流电路压器二测绕组负半周内下绕组电流的向相反，波对称，一个周内的平电流为，不会有直磁化的题。以下分析闸管承最大反电压及出电压电波形的情。①以晶闸管2为例。当T1导通时，晶管T2通过T1与2个组并联，所以2承受的最大电压为2U2。②当单相全整流电与单相控桥式流电路触角a相同时对电阻负载：（0~α）间无闸管导，输出压为0α~）期间，相全波路中1导通，单相全控电路中T4导通输出电压均与源电压u2相等(ππ＋)期间均无晶闸管通输出电为0(πα~π)间单相全波路中2导通单相全控桥电路中、VT3导通，输出电压于u。对于电感载（α~πα期间单相全电中T1导通单相全控桥路中TVT4导通输出电压均与电电压u2相等（＋α~2＋α期间单相全路中T2导通，单相全控电路中、VT3导通，输出波形于u。可见，两的输出压相同加到同的负载时则输出电也相同。3．单桥式全整流电，U＝100，负载中R＝2Ω，L值极大当α＝3°时，要求：①出u、、和2的波形；②整流输平均电压U、电流I，变压器次电流有值I；③虑安全量，确晶闸管额定电和定电流。解：①u、、和2的波形如下图：2OwtdaOwtdd2daOwt②输出平电压U、流I，变压二次电有值I2分别为U＝0.9U2α＝0.9×100×30°＝77.97（）I＝Ud/R＝77.972＝38.9（）I＝Id＝38.99（）③晶管承受最大反电压为：2U＝1002＝141.（）考虑安全量，晶管的额电压为：UN＝（2~）×1414＝28~424（）具体数值按晶闸产品系参数选。流过晶闸的电流效值为：IVT＝I∕2＝27.57（）晶闸管的定电流IN＝（1.~2）×2.57∕1.5＝26~5（）具体数值按晶闸产品系参数选。4单相式半控流电路阻性负载画出流二极管一周内受的电波形。解注到二极的特承受压为正导此二管承受电压不出现正的部分。在路中器均不导的阶段交流电电由晶闸管衡。整流极管在周内承的电压形如下：202wtD20wtD40wt5单相桥全控整电U=100负载中=2ΩL极反势E=60当=30时，要求：①作出u、d和2的波形；②求整流输平均电压U、电流I，压器二侧电有效值I；③考虑安全量，确晶闸管额定电和额定流。解：①u、d和2的波形如下图：u2O wtudaO wtdIdIdIdi2iaO wt②整输出平电压U、流I，变压二次电流有效值I2分别为U＝0.9U2α＝0.9×100×30＝77.97()Id＝(U－E)R＝(7.97－6)2＝()I＝Id＝9()③晶管承受最大反电压为：2U＝1002＝141.（）流过每个闸管的流的有值为：IVT＝Id∕2＝6.36（）故晶闸管额定电为：UN＝(~3)×41.4＝23~42（）晶闸的额定流为：IN＝(1.~2×6.36∕157＝68（）晶闸管额电压和流的具数值可晶闸管品列参数选。6.晶管串联单相半（中T2为晶闸管电如图-1所U=100，电阻电感载，R2Ω，L值很大当=60时求流器件电流有效值并作出u、、VT、D的波形。解：u、、VT、D的波形如下图：u2pOptudOtiddT1D2OtdOtdO负载压的平值为：+at1pUd pp3U2ntdwt)10.U2op/)＝67.5（）2负载流的平值为：I＝U∕R＝67.5∕2＝33.5（）流过闸管、VT2的电流有效值为：1IVT＝I＝19.49（）3流过极管D、D4的电流有效值为：2IVD＝I＝27.56（）37.在三相波整流路中如果a相的触脉冲试绘出电阻性载和电性负载下整电压ud的波形。解：假设a

0，当负载电阻时，ud的波如下：uuaubucduO wtuuaubucduO awt当负为电感，ud的波形如下：uaubucudO wtuuaubucduO wt8．三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段的电动势同其分段置及其量如图-60示此时线圈绕组增了一些铜料约增加1%，变压器心是否直流化，为么？A B CCNnNB Aa1112a2221n2a a1212图260压二绕的折法矢答：变压铁心不被直流化。原如下：变压器二绕组在个周期：当a2对应的晶闸管导通时a1的电流向下，2的电流向上当b2对应的晶闸管导时1的电向下流b2的电向上当ba2对应的晶闸导通时b1的电流下流a2的电流流就变压器一次组而言每一周期中有段时各为120由流流过流过电流大小等而方相反一周期内流过的流平均为零，以变压铁心不被流磁化。9．三半波整电路的阴极接与共极法，a、b两相的然换相是同一点吗？如果是，它在相位差多少？答三相半波流电路共阴极法与共极接法b两相之间相的的然换相是同一点它们在位上相差180°。10有两组相半波控整流路组是极接法一组是阳极接如它们的触发角都是，那末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，例如都是a，在位上差少度？答：相差18°。1三半波可整流电U=10带电感负载R=5L值极当=60时，要求：①画出u、d和VT1的波形；②计算U、I、IT和IV。解：①u、d和VT1的波形如下图：uu2a°uua bcOwtabcdOawti1OwtidOwt②U、I、IT和IVT分别如下U＝1.17Us＝1.17×100×60°＝58.5（）I＝U∕＝58.5∕5＝1.（）IVT＝I∕3＝1.7∕33.9（）IVT＝I∕3＝6.755（）12在三相式全控流电路电负果有一个闸管不导通此时的整流电压ud波形如何如果有个晶闸被击穿短，其他晶管受什影响？答：假设1不能导通，整流电压ud波形下：dOdO假设T1被击穿而短则当闸管3或T5导通时将生电源间短使得T、VT5也可能分别被击穿。13三相式全控流电路U=10带电阻感负载R=ΩL值极大当=60时，要求：①画出u、d和VT1的波形；②计算U、I、IT和IV。解：①u、d和VT1的波形如下：=60°u2uaubuct1OtⅠⅡⅢⅣⅤⅥuabuacubcubaucaucbuabuacuduOtdOt1Ot②U、I、IT和IVT分别如下U＝2.34Us＝2.34×100×60°＝17（）I＝U∕R＝17∕523.4（）IDVT＝I∕3＝3.4∕3＝.8（）IVT＝I∕3＝23.4∕3＝13.51（）14单相控桥反电势阻感载R=1Ω=∞E=40U=100=0.5H，当=60时求U、Id与g的数值并画出流电压ud的波形。解：考虑B时，有：解方组得：U＝0.9Uα－ΔUdΔU＝2XI∕πI＝（U－E）RU＝（πR0.Uα＋2XE）∕（πR＋2X＝4455（）ΔU＝0.455（）I＝4.55（）又∵即得出osa－oag)＝2IdXB∕U2换流叠角o60g)=0.4798g＝61.33°60°=133°最后作出整电压Ud的波形下：u2OtguduOta15三相波可控流电路反动势阻负U=100R=1Ω=∞=1H，求当=30时、E=50V时U、I、g的值并出ud与VT1和VT2的波形。解：考虑B时，有：解方组得：U＝1.17Uα－ΔUdΔU＝3XI∕2πI＝（U－E）RU＝（πR1.1Uα＋3XE）∕（2πR＋X）＝4.63（）ΔU＝6.7（）I＝44.63（）又∵即得出换流叠角osa－oao30g)＝2IdXB∕6U2g)=0.752u、VT1和VT2的波形如下：g＝41.28°30°=1.2°2abcOdaabcOwtT1dIOgwtT2IdOgwt16．三相桥式不可控整流电路，阻感负载，=5Ω，=∞，U=220，X=0.3Ω，求U、I、IVD、I2和g的值作出u、VD和2的波形。解：三相式不可整流电相当于相桥式控流电路α＝°时情况。U＝2.34Uα－ΔUdΔU＝3XI∕πI＝U∕R解方组得：又∵U＝2.34Uα∕（1＋3XπR）＝48.9（）I＝97.38（）即得出osa－oag)＝2IdXB∕6U2换流叠角osg=0.892g＝26.93°二极电流和压器二测电流有效值别为IVD＝I∕3＝9738∕3＝2.46（）2u、VD1和i2a的波形如下：I＝I＝79.51（）32uabc2Ow1wtⅠⅡⅢⅣⅤⅥuabacbcbacacbabacduOwtiD1dOwt2aIdIOwt17．三相全控桥，反电动势阻感负载，E=200，R=1Ω，=∞，U=220，=60，当①=0和②=1H情况下分求UId的值后还应求g并别作出ud与T的波形。解：①当＝0时：U＝2.34Uα＝2.34×220×60°＝257.4（）I＝（U－E）R＝（2574－20）∕1＝574（）②当＝1H时解方程组：U＝2.34Uα－ΔUdΔU＝3XI∕πI＝（U－E）RU＝（2.34πURα＋3XE）∕πR＋X）＝24.15（）I＝44.15（）ΔU＝13.25（）又∵osa－oag)＝2XI∕6U2o60g)＝0.4485γ＝63.3°－60＝3.3°u、IVT1和IVT2的波形如下：2uabc2OwtⅠⅡⅢⅣⅤⅥuabacbcbacacbabacduOwtT1ddOwtT2IdOwt18单相桥式控整流路其整输出电中含哪些次数谐波？中幅值的是哪一？变压二次侧流中含哪些次的波？其中要的是几次？答：单相式全控流电路其整流出电压有2kk=、2、…）次波，其幅值最大的是2次谐变器二次电流中有2（k13…次奇次谐其中主要有3次5次谐19三相桥式控整流路其整输出电中含哪些次数谐波？中幅值的是哪一？变压二次侧流中含哪些次的波？其中要的是几次？答三相桥全控整电路的流输出压中有6（k＝123……次的谐波其中幅值最大是6次谐波变压器次侧电中含有k1k=12、3…)次谐波，中主要的是57次谐20．试计第3题中2的3、57次谐分量的值I、I、I。解：在第3题中已电路为相全控，其输电平均值为I＝38.99（）于是可得：I＝22I∕3π＝22×38.99∕3π＝1.（）I＝22I∕5π＝22×38.99∕5π＝702（）I＝22I∕7π＝22×38.99∕7π＝501（）21．试计第13中2的5、7次谐波量的有值I、I。解：第13中，电为三相式全控流电，已知I＝23.4（）由此可计出5次和7次谐分量的效值为：I＝6I∕5π＝6×23.4∕π＝3.6（）I＝6I∕7π＝6×23.4∕π＝2.6（）22．试分别计第3题第13题路的输功率数。解：①第3题中基电流的效值为：I＝22I∕π＝22×38.99∕＝35.1（）基波因数为电路的输功率因为：n＝I∕II∕I＝35.1∕3.99＝0.9l＝nosa＝0.930°＝0.78②第13题中基电流的效值：I＝6I∕π＝6×23.39∕π＝8.243（）基波因数为电路的输功率因为：l＝nn＝I∕II∕I＝0.955osa＝0.95560°＝0.4823带平电抗的双反形可控流电路三相式全控整电路相有何主异同？答：带平电抗器双反星可控整电路与相式全控整电路相有以下同点：①三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后需要用衡电抗；②当变压二次电有效值U2相等时双星形路的整流压平均值Ud是三相桥式电路的12而整流流平值Id是三相桥电的2倍。③在两种路中晶闸管导通及发脉冲分配系是一样整电压ud和整流电流d的波形形状一24．整流路多重的主要的是什答整流电多重化目的主包括两方面一可以使装总体的率容量大二是能够减少流装置产生的波和无功率对网干扰。25．12脉波、24脉波整电路的流输出压和流输入电中各含些次数谐波？答：12脉电路整电路的流输入流中有1次、13次、3次、5次等即2k、（k=23次波整输出电中含有14等即1（=13次谐波。24脉波整电路的流输入流中含有23次547次49次等即24k（=1，2，3）谐波，流输出压中有24、48等即24kk=12，3）次谐26．使变器工作有源逆状态的件是什答：条件二：①直流侧有电动势极性须晶闸管导通一致其值应于变流路直流侧的平均压；②要求晶管的控角α>π，使Ud为负27三相全控变流器电动势感负载=1=∞U=220=1H当EM=-400b=60求U、Id与g的值此时送网的有功率是多？解：由题可列出下3个式：U＝2.34U(πβ)－ΔUdΔU＝3XI∕πI＝（U－EM）R三式联立解，得U＝[2.34UR(πβ)＋3XEM∕(R＋3X－290.3（）I＝109.7（）由下可计算流重叠：osa－oag)＝2XI∕6U＝0.1279s120g)＝0.6279送回电网有功功为=|EMId|γ＝128.90－120＝8.I2R=400×109.-109.7×109.×1=3185W)d28单全控反动势阻负R=1=U=100=0.5H当EM=-9，b=0时求U、Id和g的值。解：由题可列出下3个式：U＝0.9U(π-β)－ΔUd三式联立解，得ΔU＝2XI∕πI＝（U－EM）RU＝[πR0.U(π-β)＋2XEM∕（R＋2X）－49.91（）I＝49.09（）又∵即得出sa－sag)＝2IdXB∕U=0.2181换流叠角s120g)=-0.7181g＝135.9°20°=5.9°29．么是逆失败？何防止变失败？答逆运行一旦生换流败外接的流源就会通晶闸管路形成路者使变流的输出均电压直流电势变为向联由于逆变路内阻小形成很大的短路流，称逆变失或逆变覆。防止逆变败的方有采用确可靠触发电路使用性能好的晶管保证交流电源的量，留充足的向裕量β等。30单相桥全控整电路三桥式全整流电中当负载别为电负载或电感负载时要求的闸管移范围分是多少？答：单相式全控流电路当负载电阻负时要求的晶管移相围是0~10，当负载为感负载，要求晶闸管相范围是0~0。三相式全控流电路当负载电阻负时要求的晶管移相围是0~10，当负载为感负载，要求晶闸管相范围是0~0。31．三相控桥，动机负，要求逆，整变器的接法是D，-5，采用N锯齿波触器，并有滞后30的-C滤波，决晶闸管的步电压同步变器的联结形式。解：整流压器接如下图示AaBbCc以a相为例，ua的120对应于α=90，此时U=处于整流逆变的界点。点与锯齿波中点重即应于同信号的00以同步信滞后ua180°又因为-C滤波已使步信号后30°所以同信号只再后150°就以了。满足上述系的同电压相图及同变压器结式如下两图所示。AcAb

BCbCaBa各晶闸管同步电选取如表：晶闸管T1T2T3T4T5T6同步电压-uu-uu-uu第3章直流斩波1．简图3-a示的降斩波电工作原。答降压斩器的原是在个控制期中让V导通一段间由电源E向、M供电此期间u＝E然使V关断一段间o此时电感L通过二极管D向Rt和M供电，u＝0一个周内的均电压U＝E。出电压小电源电起到降压作用。tt2．在图3-a所的降压波电路，已知=20，R=10Ω，L值大，E=30，=50μ,=20μ,计算输电压平值U，输流平均值I。解：由于L值大，故载电流续，于输出电平均值为输出电流均值为U=tnE=oTo

20 20050=8()Io=Uo-EM=8030=5(R 103．图3-a所示的压斩波路中，=100，=1H，R=0.5ΩEM=10，采用脉宽调制制方式=20s当=5μs时计输出电压均值U输出流平均值I，计算输出流的最和最小瞬时值判断电流是否续。当=3μs时，重新进行上述算。解：由题已知条可得：m=EME10=100=0.1当=5μs时，有Lτ= =R

000105T=0.002ρ= =0.01tta=t由于=0.0025所以输出流连续。此时出平均压为eer1 e0=1 e01=0.24>m1输出均电流为U=tnE=oTo

100205=25(V)Io=Uo-EM=2510=30(A)R输出流的最和最小瞬时值别为0.51Im=emE=1e00.1

100=30.19A)1 erR 1 e.05Ii=er1er1mE=Re.5 1e01 10110005=29.81(A)当=3μs时，采用同的方法以得：αρ=0.005由于所以输出流仍然续。eer1 e=1 e.1=0.149>m1此时出电压电流的均值以输出电最、最小瞬值分别oU=tnE=oT

100203=15(V)Io=Uo-EM=1510=10(A)Im=R1 e1 e0050.110005=10.13(A)Ii=e05 1e01 1011000.5=9.873(A)4．简图3-2a所示升斩波电的基本作理。答：假设路中电感L值大，电容C值很大当V处于通态时，电源E向电感L充电充电流基恒定为I同时容C上的压负载R供因C很大基本保持输出电压恒值U设V处于通的时为，此阶段电感L上积蓄能量为EItn。当V处于断态时E和L共同电容C充并向负载R提供能。设V处断态的间为o，则在此期间电感L放的能为UoEItf。当电路工于稳态时一个周期T中电感L积蓄能量与放的能相等，化简得：EI1tUo EItUtoUttfETEt式中的T/t1，输出电压于电源压，故该电路升斩波电路。5．图3-a所示升压斩电路中已知E0V，L和C极大，R20Ω，用脉宽调制制方当=4μstn=25μs时计输出电压均值输出流平均值Io。解：输出压平均为：T 40Uo= E= 50=133.3()输出电流均值为：t40 25oUoIo=R133.3=20=6.667()6．试别简述降压斩电路和k斩波电路的基本原，并比其异同。答：升降斩波电的基本理：当控开关V处通态时，电源E经V向电感L供电使其贮存量，此电流为，方向如图3-4所。同时，电容C持输出压基本恒定并向负载R电后使V关断感L中贮的能量向载释电流为向如图3-4所示。见，负电压极为上负正，电源电压性相反。稳态时，个周期T内感L两端电压uL对时间积分为零Tudt 00L当V处于通态期，uL=E；而当V处断态间uL=-u。于是：所以输出压为：EoU tnEottTUotttE aE1a改变导通比输出压既可比电源压高也以比电源压低当0<<12时为降压，当12<<1时为升，因此该电路作升降斩波电路。Cuk斩波路的基原理当V处于通时，E——V回路和R———V回路分别流过电。当V处于断态，E———D回和R——D回路分别流电流。输出电压极性与源电压性相反该电路等电路如图-5b所示，当于关S在、B两点之间交切换。假设电容C大使电电压uC的脉动够小时当关S合到B点时B点电压u=0，A点电压u=-u相反当S合到A点u=uu=0因此B点压uB的平均值t为UBTUC（UC为电容电压uC的平均值，又因电感1的电压平均值为零，所以E UBtTUC另一方面A点电压平值为UAttnUT C且2的电压平值为零，图3-5b中输出压Uo的极，有Uo电压E的系：TUC。于是得出输出压Uo与电源oU tnEottn E aET tn 1a两个路实现功能是致的均可便的实升降压斩波升降压波电路比，uk斩波电路有一个明的优点其输入源电流输出负载流都是续的且动很小，有利对输入输出进滤波。7．试制c斩波电路和a斩波电路的理图，并导其输输出关。解：Sepic路的理图如i111C1i2E2V22oR在V通tn间，在V关断of间epic斩电路uL1=EuL2=uuL1EuoC1uL2= uo当电工作于态时，感L、2的电平均均为零，下面的子成立Eton+EuoC)tff=0uC1nuoff=0由以上两即可得出tUo=EtZeta路的原图如下：V11u2C1E11DoR2在V通tn间，在V关断of间uL1=EuL2=E u1ouL1＝u1uL2= uo当电工作于态时，感L、2的电平均均为零，下面的子成立Eton+C1tff=0(EuoC1)tnuotff=0由以上两即可得出tUo=Et8析图-7a所示的流可逆波电并合图3-7b的波绘出各个段电流流通的径并标电流方解：电流逆斩波路中，1和D1构成降压斩电路，由源向直电动机电，电动机为电运行，作于第1象限；2和D2构成升压斩波路，把流电动的动能转变为电反馈到源，使动机作生制动行工作于第2象限。图3-7b中各阶段件导通况及电路径如V1导，电源负载电：1E D2 L2R oD1uoM MV1关断，V1流：1D2E L R o2D1uoM MV2导通，L上蓄能：1D2E L R o2D1uoM MV2关断，V2导通，电源回能量1E D2 L2R oD1uoM M9对于图-8示的桥可逆斩电路若电动机工于反转动状态试此时电路工作情，并绘相应的流流通径，同时标电流流解：需使动机工于反转动状态，由3和D3构成的降压斩电路工，此时需要2保持导通，与3和D3构成的降压斩波路配合。当3导通时，电源向M供电，其反转动电流路径下图：1u 3D ooE 2L Ri 4oM2MD1M+E- 343当3关断时，负载过D3续流，电流路下图：1uDo3MD4MoE 2L RioM2D1+E- D3410．相多重波电路何优点？答多相多重波电路在电源负载间入了结构相同基本斩电路使得电源电流输出负电流的动次数加脉动幅减小对输入输出电滤波更易，滤波电感小。此外相多重波电路具有备功能各波单元之互为备用总体可性提高。第4章交流电力制路和交交变频电路1.一调光灯由单相交调压电路电，设该灯可看作电阻负，在α=0时输出功率为最值，试功率为大输出率的8%，5%时的通角α。解：α=0时的输电压最，为此时负载流最大Up1 (U1nt)2pp0dt U1因此最大出功率为IUx U1R R2UoU1IoR输出功率最大输功率的8%时有：2此时，P 0.8o(0.U)RUo又由UoU1解得0U1na pappα=60.54°同理，输功率为大输出率的5%时有：Uo又由UoU10U1na pappα=90°2单相交调压器电源为频220感联作为负其中R=0.5=2H。试求①开角α的化范围负载电的最大效值③最输出功及此时源侧p的功率因；④当α=时，晶管电流效值晶管导通角电源侧率因数。2解：①负阻抗角Lφ=ra（p）=ra（50 2103）=0.8986=51.49°R开通α的变范围为：即05φα<π0.89864α<π③当α=φ，输出压最大负载电也为大此时输出率最大2ooma=o

220R2 L)2R=37.532K)功率因数为lo375320.6227U1Io220

273.98实际上，时的功因数也是负载抗角的弦sj0.6227p④α=2时，先算晶闸的导通，由式4-7得qp2p+θ-0.9864=20.89864)etnj解上式可晶闸管通角为：也可由图-3估出q的此时，晶管电流效值为θ=2.375136.1°IVTU1 qpZnqo(aj q)osj220=×2.375n2375op0898642375)=123.2(p0.803os0.89864电源侧功因数为IIRloU1Io其中：于是可得出Io 2IVT=174.2()oI2Rol

174.220.50.3959U1Io220

17423．交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？答：交流压电路交流调电路的路形式全同，二者区别在控制方不同。交流压电路在交流源的每周期对出压波形进控制而交流功电路是将负载与流电源通几个波再断开个周波通过改变通周波与断开波数的比值来调负载所耗的平功率。交流调压路广泛于灯光（如调光灯和灯光控制及步电动的软起动，也用异步电机调速在供用系统中还用于对无功率的续调节此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压如采用闸管相整流电路高电压电流可直流电源需要很晶闸管联样低电压电流直电源需很多晶管并联都是十分合理的用交流压电路在变压一次侧压其电压流值都太大太小在变压二次侧要用二整流就可了。这的电路积小、本低、于计制造。交流调功路常用电炉温这样时常数很的制对象于控对象的间常数大，没必要对流电源每个周进行频控4．什是，什么是？它们的基本是什么？有何特？答：R是晶闸管控制抗器。C是晶闸管投容器。二者基本原如下：R是利用电抗器来收电网的无功率（提供感性无功功率，通过晶闸管开通角角的控可连续节流过抗器的流从调节R从电网中吸的无功功率的小。C则是利用晶闸管来控制用于补偿无功功率的电容器的投入和切除来向电网提供无功功率提供容的无功率二者的特是：R只能提供感性的无功率但功功率大小连续的实应用中往配以固定电容器（，可以在容性到性的围内续调节无功率。C提供容性的无功功符大多数功功率的需要其提供无功率不能连续调节但在实中只要组合理就可以到较理想的态补偿果。5．单交交变电路和流电动传动的并联可控流电路什么不？答：单相交变频路和直电动机动用的并可控整流路的电组成是同的，均由两组并联的控整流路组成但两者功和工作方不同。单相交交频电路将交流变成不频率的流通常用于交电动机动两组可控整电路在出交流压一个期里，替作各半个期，从输出交电。而直流电机传动的反并可控整电路是交电变为直电组可控流电路中哪一工作并有像交变频电那样的定替关系是由动机工状态的需要决定。6．交变频电的最高出频率多少制输出频率高的因是什么？答：一般讲，构交交变电路的组变流路脉波数越，最高出频率越高。当交交变电路中用常用的6脉波相桥式流路时最输出率不应于电网频率的13~12当电网率为5Hz时，交变频电输出的上频率为2Hz左右。当输出频增高时出电压周期所含的电压段数减少波形畸严重压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。7．交变频电的主要点和不是什？主要用途什么？答：交交频电路主要特是：只用次变流效率较；可方实现四限作；低频出时的性接近弦波。交交变频路的主不足是：接线复杂如采用相桥式路的三交交变器少要用36只晶管；受网频率和变流路脉波的限制输出频较低；出率因数较；输入流谐波量大，频谱复杂。主要途50千瓦或1000瓦以下大功低转速的流调速路轧机主传动装置、风机、磨机等合。8三交交变电路有两种接方式？们什么区别？答：三相交变频路有公交流母进线方和出星形联方式两接线方。两种方式主要区在于：公共交流线进线式中因为源进线公用以三组单交交变电路输端必须隔离为此，流电动三个绕必须拆，引出六根。而在输出形联结式中因为动机中点不频器中性接在一起动机只引三根线可但是其三组相交交频器的联在一起电源进必须隔离因此三组单交交变器要分用三个压器供9在相交交频电路，采用形波输控的好处是么？为么？答：在三交交变电路中用梯形控制的处可以改善入功率数。因为形波的要谐波分是三谐波在压中三次波相互消结果电压仍为正波这种控方式因桥式电能较长时间作在高出电压（对应梯形波平顶区，角小，因输入功因数提高15左右。10．试述矩阵式变频电路的基本原理和优缺点。为什么说这种电路有较好的发展前景？答：矩阵变频电的基本理是：对输入的相或三交流电进行斩控制，输成为正弦流输出。矩阵式变电路的要优点：输出压为正波输出频率受电网率的限；输入电流可控制正弦波和电压相；功因为1，也控制需要的率因数；能量可双流动适用交流电机的四限运行通过中间流环节直接实变频，效率较高。矩阵式交变频电的主要点是：用的开器为18个，电路构较复，成本较高，控制方法还不算成熟；出输入最大电压只有0.866，用于交流电调速时输出电压偏。因为矩阵变频电有十分好的电性能使电压和输电流均正弦波输入功率因为1且能量向流动可实现象限行；其次和目前泛应用交直交变频电路比然多用了6个开器件却省流侧大电使积减且容实现集成化功率模化随着当器件制技术速进步和算机技的日新异矩阵式变频路将有好的发前景。第5章逆变电路1．无逆变电和有源变电路何不？答：两种路的不主要是：有源变电路交流侧电网即交侧接源而无源逆电路的流侧直负载联接。2．换方式各那几种各有什特点？答：换流式有4：器件流：利全控器的自关能力进换。全控型件采用换流方。电网流：由网提供流电压只要把的网电压加欲换流器件上可。负载换流由载提供流电压当载为电性负即负载电超前于载电压时，可实现负换流。强迫换流设附加换电路给关断的闸管迫施加反电压换称为强换流。通常利用附电容上能量实，也称容流。晶闸管电不能采器件换流据电路式的采用电网流负载换和强迫换流3种式。3．什是电压逆变电？什么电流逆电路？二各有什特点。答按照逆变路直流电源性分类直侧是压源的称逆变电称为电型逆变电路直流侧电流源逆变电称为电型变电路电压型逆电路的要特点①直流侧电压或并有大电相于电直流电压基无脉直流回路呈现阻抗。②由于直电压源钳位作用流侧输电压为矩形波并与负载抗角无关。而交侧输出流波形相位因载阻抗况不同而不。③当交流为阻感载时需提供无功率直电容起缓无功能的作用了给交流向直流反馈的功能量供通道逆桥各臂都联了反二极管。电流型逆电路的要特点①直流侧联有大感相当电流源流侧电基本无脉动直流回呈现高阻抗。②电路中关器件作用仅改变直电流的通径因此流侧出电流矩形波并且与负阻抗角关而交侧输出压波和相位则负载阻情况的同而不同。③当交流为阻感载时需提供无功率直电感起缓无功能的作用因为反馈无能量时流电流不反因此必像压型逆变路那样给开关件反并联二极管。4．电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？答在电压逆变电中当交侧为阻负载时要提供无功率直侧电容起缓冲无功量的作用了给交侧向直侧反无功能量供通道逆桥各臂并联了反馈极管当输交流电和电流极性时电流经电中的可开关器通，而当出电压流极性反时，反馈二管供电流通。在电型逆变路中直电流极是一定的无功能量直流侧感来缓冲当需要从交流向直流反馈无能量时电并不反向依然经电中的可开关器流通，因此不需并联反二极管。5.三相桥式电压型逆变电路，180°导电方式，U=100。试求输出相电压的基波幅值UUNm和有效值UUN、输出线电压基波幅值UVm和有效值UUV、输出线电压中5次谐波的效值UUV。解：输出电压的波幅值为UN1m输出相电基波有值为：UN1输出线电的基波值为UdpUN1m2.63Ud=63.7().4Ud=45()UV1m输出线电基波的效值为2Udp1Ud=10()UV1UV1m26Ud7Ud=78()p输出线电中五次波uUV5的表达式为：其有效值uUV52UdntpUUV52Ud=15.59()5p6．并谐振式变电路用负载压进换，为保证相应满什么条答：假设在t时刻触发、VT3使其导通，负压uo就通过V、VT3施加在V、T4上使其承受反电压关流从V4向TT3转移触发VT3时刻t必须在uo过零前留有足的裕量才能使顺利完成。7．串二极管电流型变电路，二管作用是什？试分换流过。答二极管主要作用一是为流电容充电提通道并使流电容电压能得以保持为晶闸换流做准备二使换流容的压能够施到换流程中刚关断的晶闸管上晶闸管关断之能够承一定时反向电压保晶闸可靠关断从而确保晶管换流功。以T1和V3之间的换流为例串联极管式流型变电路的流过程简述如给T3施加触发脉冲由于流电容3电压的作使T3导通而T1被施以反向电压而断直流流Id从T1换到T3上C13通过DU相负载W相负载D、T、直流电源和3放电，如图5-16b所示。电电流恒为I，故称恒放电阶。在3电压uC13下降到零之前1一直承受反压只要反压间大于闸管关时间，就能保证靠关断。u13降到零之后在U负载电的作用，开对3反向充电。如忽略负载阻的压降则在u=0时刻后二极管D3受到正向置而导开始过电两二极管同时导，进入极管换阶段，图516c所。随着3充电电压不断增，充电电流逐渐小某一时充电电减到D1承受反压而断极管换阶段结束。之后，进入、V3稳定导通阶段，电流路如图5-16d所示。8．逆变电路多重化的目的是什么？如何实现？串联多重和并联多重逆变电路各用于什么场合？答逆变电路重化的的之一使总体装置率等级提高是可以善输出的波形因为论是电型逆变路输出矩形波还是电流逆变电输出的形电流波都含有多谐对负有不利响采多重逆变路以把几矩形波组合起来获接近正波的波。逆变路多重就是把干个逆电路的出一定的相差组合来它们所含的某些主谐波分相互抵消可以得较为正弦波的形组合方有串联重和并联多两种方式联多重把几个变电输出串联来并联多是把几逆变电路的出并联来。串联重逆变路多用电压型变电路多化。并联重逆变路多用电流型变电路多化。第6章PM控制技术1．试明WM控制的本原理。答WM控制是对冲的宽进行调的技术通过对一列脉冲宽度进调制，来等效地得所需波形（形状和值在采样控理论中一条重的结冲量等而状不同的脉冲加具有惯的环节上时效果基相同冲即窄脉的面积效果基本同是指节的输响应波形基本相。上述理称为积等效理以正弦WM控制为正弦半分成N等可把其看是N个彼相连的脉冲列所组的波形这些脉宽度相等都等π但幅值不且脉顶部不水平直线而是曲线脉冲幅按正弦律变化果把述脉冲列用相同量的等而不等宽的矩形冲代替使形脉冲中点和应正部分的中重合且使形脉冲相应的正弦部分面（冲量相等，得到WM形。各WM冲的幅相等而度是按正弦律变化。根据积等效理，M形和正弦波是等的。对正弦波的负半周也可以同样的法得到WM波形见，所得到的WM波和期望到的正弦波效。2设图6-3半周期脉冲是5脉幅值相应正弦幅值的倍试面积等效原理计脉冲宽。解：将各冲的宽用i（=1,2,3,4,）表示根面积等效理可得pU5 mntdtUpost5=0 =Um=0.0549ra)=0.040()2 02pp5Umnvtdt2poswt52=5 =Ump=0.2500ra)=0.758()2 p5p25Umpnvdwtposwt53=5 =Um2 2p5=0.3090ra)=0.936()4pp35Umpnvtdt4=5 =2=0.2500(a)=0.795()Ump4pUmnvdwt5=5 =1=0.0955(a)=0.304()Um3.单性和双性WM调制有么区别三桥式WM逆变电中输出相电压（输出相对于流电源点的电）和线压WM波各有几电平？答：三角载波在号波半周期负半周里只单一的极，所的WM形在半个周期中只在单性范围变化，为单极性M控制方式。三角载波始是有正负为双性的所得的WM波形半个周中有正有负，则称之为极性WM控制方。三相式WM型逆变路中，出相电有种电平：0.Ud和-0.5U。输出线电压有三种平U、0、-U。4特定波消去的基本理是什？设半信号波周内有10开关时不含0和时刻可以控，可以去的谐有几种？答首尽量使形具有称性为消去次谐应使波形负两个周期对为消去谐波中余弦项使波形正半周前后14以2为轴线称。考虑到上对称性半期内有5个开关刻可制利用其中的1个自度控制基波的大，剩余的4个自度可用消除4频的谐波。5．什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？答载波信和调制号不保同步的制方式异步调制异步调方式中常保持载波率c固定不变，因而当信波频率r变时，载波比N变化异步调制主要特是：在信号波半个周内，M波脉冲个不固，相位也固定，负半周的脉冲不对，半周内前后14周期的冲也不。这样当号波频较低载波比N较大周内的脉冲较多负半周脉冲不对称半周期前后14周期冲不对产生不利影响较小，M波接近正弦波。而当信号频率增时，载比N减小，周期内脉冲数减，WM冲不对称的影响就大，有信号波微小变还会产生M脉冲的跳。这就得输出波和正弦的差异大。对三相WM型逆电来说，三输出的称性也差。载波比N等于数，在变频使载波信号波同步的方称为同调制。同步调制主要特是：在同步调方式信号频率变时载波比N不信号一个周内输出脉冲数是固定，脉冲位也是定的。当逆变电输出频很低时同步调时的载频率c也很低。fc过低时由调制带来的谐波不滤除。负载为动机时会带来大转矩脉动噪声。当逆变电输出频很高同步制时的波频率c会过高使开关器难以承此外，同调制方比异步制方式杂一些。分段同步制是把变电路输出频划分为干每个频段的波比一定不同频段采用同的载比其优主要是高频段用较低的波比使波频率致过高可限制功率器允许的围内而低频段用较高的波比以载波频不致过低而对载产生利影响。6．什是WM形的规化采样？和自采样法比则采样有什么点？答：规则样法是种在用微机现时实的M波形生成法。则采样是在自然采样法基础上出的规则样法的本思取三角波载两个正值之间个采样周。使每个WM冲的中和三角一期的中点即负峰）重，在三角波的负峰刻对正信号波样而得正弦波值用幅值与正弦波相等的条水平直线近似替正弦号波用该线与三波载交点代替弦波与波的交点得出控制率开关件通断时刻。比起自然样法规采样法计算非简单计量大大减少而效果近自然采样法，得到的WM波仍然很近正弦，克了自然采法难以实时控中在线计算，在程中实应用不的缺点。7．单和三相WM波形，所含要谐波率为多少？答：单相WM波形中含的谐频率为：nwckwr式中，n=13,5,…，k0,2,4,；n=2,,6,…，k13,5,…在上述谐中，幅最高影最大的角频率为c的谐波分量。三相WM波形中含的谐频率为：nwckwr式中，n=1,3,5,时，=3(m-)±1m=1,2…；n=2,4,6,时，k6m 1 m6m 1 m

0,,2,在上述谐中，幅较高的是±2wr和2±w。8．如提高M逆变路的直电压利率？答采用形波控方式用梯形作为调信号可以有效提高直电压的用率。对于相WM变电，还可采用线压制方式，在相电调制号中叠加3的倍数次波及流分量，同样以有效提直流电压用率。9．什是电流踪型WM流电路采用环比较方的电流踪型变器有何特点？答：电跟踪型WM变电路就对变流路用电流跟控制。就是不用信号波对载波行调制是把希输出的流作为信号把实电流作反馈信号过二者的时值比来决定变电路功率器的断，使实的输出踪电流变化。采用环比较式的电跟踪型流器的点：①硬电路简；②属实时控方式，流响应；③不载波，出电压形中不特定频的波分量；④与算法和制法相，相同关频率输电流中高谐波含较多；⑤采闭环控10．么是WM整流电？它和控整电的工作原和性能何不同？答：M整流路就是采用WM控制整电路，通过对WM整流路的适当控制，可使其输电流十接近正波且和入压同相位功率因接近1。相控整流路是对闸管的通起始进行控制于相控方式交流输电流中含有较大谐波分，且交输入电相位滞于压，总的率因数。WM整流路采用WM控制技为斩方式其基本工方式为流此输入电流可和电压相位，率因数似为1。WM整电路以实现量正反个方向流动即既可以行在整状态，交流侧向直侧输送量可以运在逆变态直流侧向流侧输能量而且这两种方式可以在位功率数下运。此外可以使流电流前电压0°交流电出无功功成静止无功率发生器。使电流电压超或滞后一角度。1．在M整流路中，么是间电流控？什么是接电流制？答：在WM流电路，间接流控制按照电压、电阻抗电及WM整输入端电的相量系来进控制使输电流预期的幅和相位由不需要交流电流馈，因称为间电流控直接流控制中首先求交流输电流指再引入交电流反馈经过比进行跟踪控制输入电跟踪指值变化为引了交流电反馈而为直接流控制第7章软开关技术1．高频化的意义是什么？为什么提高开关频率可以减小滤波器的体积和重量？为什么提高关率可以小变压的体积重量？答高频化以减小波器的数并使压器小化从而有的降低置的体和重量使装小型化轻量化高频化意义所高开关频周期短可滤除开关频率中波的电和电容参数变小而减滤波器的积和重量于变压来说当输电压为弦波时U=444.f.N.B.S当频率f提高时可减小S参数从而减小了压器的积和重。2．软关电路以分为几类？典型扑别是什么子的？有什么点？答根据电路主要的关元件通及关时的电流状态可软开关路分为压电路和零电流电路两大类；根据软开关技术发展的历程可将软开关电路分为准谐振电路，零开关WM电和零换WM路。准谐电路准振电路电压或流的波正弦波电结构比简单但振电压或谐电流很，对器要求高只能采脉频率调制制方式。rrLSLr LSC r零压关谐电的本关元电开准振路基开单元零开关WM电：这电路中入辅助关控制谐振开始时，使振仅发生于开关过前后此路的电和电流本上是开关承受电压明降低电以采用开频率固的WM制方式。r 1LLr LSr

SCr 零压开关M电的本