電力電子技術(shù)第六七八章習(xí)題答案電子版本

1、電力電子技術(shù)（第 六七八章）習(xí)題答案精品資料第6章PWM控制技術(shù)1 .試說明PWM6制的基本原理。答：PWME制就是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過對一系列脈沖的寬度 進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）o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，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。上述原理稱為面積等效原理以正弦PWME制為例。把正弦半波分成 N等份，就可把其看成是N個彼此 相連的脈沖列所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于BN,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

2、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，使矩形脈沖的中點和相應(yīng) 正弦波部分的中點重合，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PWMS形。各PW嘛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，PW快形和正弦半波是等效的。對于正弦波的負(fù)半周，也可 以用同樣的方法得到PWMS形。可見，所得到的PW瞰形和期望得到的正弦波 等效。2 .設(shè)圖6-3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 面積等效原理計算脈沖寬度。解：將各脈沖的寬度用，（i=1,2, 3, 4, 5）表示，根據(jù)面積等效原理可得5 U m sin td t一 012U

3、m25 U m sin td t一 52 -2Umcos t25=0.09549(rad)=0.3040(ms)0cos t225 =0.2500(rad)=0.7958(ms)5325 U m sin td t2ucos t2352 =0.3090(rad)=0.9836(ms)5-435 U m sin td-JL4 -2Um2 =0.2500(rad)=0.7958(ms)4 Um sin td t5 =2Umi =0.0955(rad)=0.3040(ms)3.單極性和雙極性PWM0制有什么區(qū)別？三相橋式 PWMa逆變電路中，輸出 相電壓（輸出端相對于直流電源中點的電壓）和線電壓SPW

4、帔形各有幾種電平？僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝2精品資料答：三角波載波在信號波正半周期或負(fù)半周期里只有單一的極性，所得的PWM波形在半個周期中也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱為單極性PWM6制方式。三角波載波始終是有正有負(fù)為雙極性的，所得的 PW破形在半個周期中有 正、有負(fù)，則稱之為雙極性 PWM6制方式。三相橋式PWMS逆變電路中，輸出相電壓有兩種電平：0.5 U和-0.5 Udo輸出線電壓有三種電平 U、0、- Udo4 .特定諧波消去法的基本原理是什么？設(shè)半個信號波周期內(nèi)有10個開關(guān)時刻（不含0和 時刻）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稱性，為消去偶次諧波

5、，應(yīng)使波形正負(fù)兩個半周期 對稱，為消去諧波中的余弦項，使波形在正半周期前后1/4周期以 /2為軸線對稱?？紤]到上述對稱性，半周期內(nèi)有 5個開關(guān)時刻可以控制。利用其中的1個 自由度控制基波的大小，剩余的4個自由度可用于消除4種頻率的諧波。5 .什么是異步調(diào)制？什么是同步調(diào)制？兩者各有何特點？分段同步調(diào)制 有什么優(yōu)點？答：載波信號和調(diào)制信號不保持同步的調(diào)制方式稱為異步調(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)信號波頻率fr變化時，載波比N 是變化的。異步調(diào)制的主要特點是：在信號波的半個周期內(nèi)，PWMS的脈沖個數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半 周期的脈沖不對稱，半周期內(nèi)前后1/4周

6、期的脈沖也不對稱。這樣，當(dāng)信號波頻率較低時，載波比 N較大，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)較多，正 負(fù)半周期脈沖不對稱和半周期內(nèi)前后 1/4周期脈沖不對稱產(chǎn)生的不利影響都較 小，PWMfc形接近正弦波。而當(dāng)信號波頻率增高時，載波比 N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PW嘛沖 不對稱的影響就變大，有時信號波的微小變化還會產(chǎn)生PW嘛沖的跳動。這就使得輸出PWMS和正弦波的差異變大。對于三相 PW郵逆變電路來說，三相輸 出的對稱性也變差。載波比N等于常數(shù)，并在變頻時使載波和信號波保持同步的方式稱為同步 調(diào)制。同步調(diào)制的主要特點是：在同步調(diào)制方式中，信號波頻率變化時載波比 N不變，信號波一個周期內(nèi) 輸出的脈沖數(shù)是固定的

7、，脈沖相位也是固定的。當(dāng)逆變電路輸出頻率很低時，同步調(diào)制時的載波頻率 fc也很低。fc過低時 由調(diào)制帶來的諧波不易濾除。當(dāng)負(fù)載為電動機(jī)時也會帶來較大的轉(zhuǎn)矩脈動和噪 聲。當(dāng)逆變電路輸出頻率很高時，同步調(diào)制時的載波頻率 fc會過高，使開關(guān)器 件難以承受。僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝3精品資料止匕外，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，每個頻段的載波比 一定，不同頻段采用不同的載波比。其優(yōu)點主要是，在高頻段采用較低的載波 比，使載波頻率不致過高，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低而對負(fù)載產(chǎn)生

8、不利影響。6 .什么是SPWM&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？答：規(guī)則采樣法是一種在采用微機(jī)實現(xiàn)時實用的PW瞰形生成方法。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 兩個正峰值之間為一個采樣周期。使每個 PWMc沖的中點和三角波一周期的中 點（即負(fù)峰點）重合，在三角波的負(fù)峰時刻對正弦信號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近似代替正弦信號波，用該直線 與三角波載波的交點代替正弦波與載波的交點，即可得出控制功率開關(guān)器件通 斷的時刻。比起自然采樣法，規(guī)則采樣法的計算非常簡單，計算量大大減少，而效果 接近自然采樣法

9、，得到的SPW帔形仍然很接近正弦波，克服了自然采樣法難以 在實時控制中在線計算，在工程中實際應(yīng)用不多的缺點。7 .單相和三相SPW敏形中，所含主要諧波頻率為多少？ 答：單相SPW帔形中所含的諧波頻率為：n c k r式中，n=1,3,5,時，k=0,2,4,；n=2,4,6,時，k=1,3,5, 在上述諧波中，幅值最高影響最大的是角頻率為c的諧波分量。三相SPW帔形中所含的諧波頻率為：n c k r式中,n=1,3,5,n=2,4,6,時，k=3(2m1) 1, m=1,2,;I 6m 1 m 0,1,時，k6m 1 m 1,2,在上述諧波中，幅值較高的是 c+2 和2 c土 r08 .如何提

10、高PWM2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，可以有效地提高直流電 壓的利用率。對于三相PWM2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PW度流電路？采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型變流器 有何特點？答：電流跟蹤型PW度流電路就是對變流電路采用電流跟蹤控制。也就是, 不用信號波對載波進(jìn)行調(diào)制，而是把希望輸出的電流作為指令信號，把實際電僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝4精品資料流作為反饋信號，通過二者的瞬時值比較來決定逆變電路各功率器件的通斷， 使實

11、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：硬件電路簡單；屬于實時控制方式，電流響應(yīng)快；不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波分量；與計算法和調(diào)制法相比，相同開關(guān)頻率時輸出電流中高次諧波含量較 多；采用閉環(huán)控制。10 .什么是PW聯(lián)流電路？它和相控整流電路的工作原理和性能有何不同？答：PWM6流電路就是采用PW棉制的整流電路，通過對 PW賺流電路的 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。相控整流電路是對晶閘管的開通起始角進(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。

12、PW聯(lián)流電品&采用SPW腑制技術(shù)，為斬控方式。其基本工作方式為整流， 此時輸入電流可以和電壓同相位，功率因數(shù)近似為 1。PWMI流電路可以實現(xiàn)能量正反兩個方向的流動，即既可以運行在整流狀 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)下運行。止匕外，還可以使交流電流超前電壓 90 ,交流電源送出無功功率，成為靜止 無功功率發(fā)生器。或使電流比電壓超前或滯后任一角度。11 .在PWMB流電路中，什么是間接電流控制？什么是直接電流控制？答：在PW聯(lián)流電路中，間接電流控制是按口電源電壓、電源阻抗電壓及PWM整流器輸入端電壓的相量關(guān)系

13、來進(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)過比較進(jìn)行跟蹤控制，使輸入電流跟蹤指令值變化。因為引入了交流電流反 饋而稱為直接電流控制僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝5精品資料第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。使裝置小型化，輕量化是高頻化的意義所在。提高開關(guān)頻率， 周期變短，可使濾除開關(guān)

14、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；對于變壓器來說，當(dāng)輸入電壓為正弦波時，1=4.44 - f- N- B- S,當(dāng)頻率f提高時，可減小N、S參數(shù)值，從而減小了變壓器 的體積和重量。2 .軟開關(guān)電路可以分為哪幾類？具典型拓?fù)浞謩e是什么樣子的？各有什么特 點？答：根據(jù)電路中主要的開關(guān)元件開通及關(guān)斷時的電壓電流狀態(tài)，可將軟開關(guān)電 路分為零電壓電路和零電流電路兩大類；根據(jù)軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程可將軟開 關(guān)電路分為準(zhǔn)諧振電路，零開關(guān) PWNfc路和零轉(zhuǎn)換PWMfe路。零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振電路的基本開關(guān)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 單，但諧振電

15、壓或諧振電流很大，對器件要求高，只能采用脈沖頻率調(diào)制控制 方式。VD零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路的基本開關(guān)單元單元PW配制方式。LrLSST零開關(guān)PWMfe路：這類電路中引入輔助開關(guān)來控制諧振的開始時刻，使諧 振僅發(fā)生于開關(guān)過程前后，此電路的電壓和電流基本上是方波，開關(guān)承受的電 壓明顯降低，電路可以采用開關(guān)頻率固定的Cr SiLVD零電壓開關(guān)PWMfe路的基本開關(guān)單元零電流開關(guān)PWNfc路的基本開關(guān)單元零轉(zhuǎn)換PWMfe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 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)載電流對電路的 諧振過程的影響很小，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

16、都能 工作在軟開關(guān)狀態(tài)，無功率的交換被消減到最小。僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝6Lr 9&零電流轉(zhuǎn)換PWNfc路的基本開關(guān)單精品資料零電壓轉(zhuǎn)換PWMfe路的基本開關(guān)單元元3 .在移相全橋零電壓開關(guān)PWMfe路中，如果沒有諧振電感L，電路的工作狀 態(tài)將發(fā)生哪些變化，哪些開關(guān)仍是軟開關(guān)，哪些開關(guān)將成為硬開關(guān)？ 答：如果沒有諧振電感Lr,電路中的電容CSi, CS2與電感L仍可構(gòu)成諧振電 路，而電容CS3, Cs4將無法與Lr構(gòu)成諧振回路，這樣，S3、S4將變?yōu)橛查_關(guān)， Si、S2仍為軟開關(guān)。4 .在零電壓轉(zhuǎn)換PW跑路中，輔助開關(guān)S和二極管VD是軟開關(guān)還是硬開關(guān)，為什么？答：在S開通時

17、，usi不等于零；在Si關(guān)斷時，其上電流也不為零，因此 Si為 硬開關(guān)。由于電感Lr的存在，S開通時的電流上升率受到限制，降低了 Si的開 通損耗。由于電感Lr的存在，使VD的電流逐步下降到零，自然關(guān)斷，因此 VD 為軟開關(guān)。僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝7精品資料第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/DG DC/DG AC/AC DC/DC組合起來，以實現(xiàn)一定新功能的變流電路。2 .試闡明圖8-1間接交流變流電路的工作原理，并說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，在將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，圖8-1所

18、示的是不能再生反饋電力的電壓型間接交流變流電路。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 是它的一個局限。圖中逆變電路的能量是可以雙向流動的，若負(fù)載能量反饋到 中間直流電路，導(dǎo)致電容電壓升高。由于該能量無法反饋回交流電源，故電容 只能承擔(dān)少量的反饋能量，這是它的另一個局限。3 .試分析圖8-2間接交流變流電路的工作原理，并說明其局限性。答：圖8-2是帶有泵升電壓限制電路的電壓型間接交流變流電路，它是在圖8-1的基礎(chǔ)上，在中間直流電容兩端并聯(lián)一個由電力晶體管Vo和能耗電阻R組成的泵升電壓限

19、制電路。當(dāng)泵升電壓超過一定數(shù)值時，使Vo導(dǎo)通，把從負(fù)載反饋的能量消耗在R上。其局限性是當(dāng)負(fù)載為交流電動機(jī)，并且要求電動機(jī)頻繁快 速加減速時，電路中消耗的能量較多，能耗電阻 K也需要較大功率，反饋的能 量都消耗在電阻上，不能得到利用。4 .試說明圖8-3間接交流變流電路是如何實現(xiàn)負(fù)載能量回饋的。僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝8精品資料答：圖8-3為利用可控變流器實現(xiàn)再生反饋的電壓型間接交流變流電路，它增 加了一套變流電路，使其工作于有源逆變狀態(tài)。當(dāng)負(fù)載回饋能量時，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，通過可控

20、變流器將電能反饋回電網(wǎng)。5,何為雙PWMfe路？其優(yōu)點是什么？答：雙PWMfe路中，整流電路和逆變電路都采用 PW雌制，可以使電路的輸入 輸出電流均為正弦波，輸入功率因數(shù)高，中間直流電路的電壓可調(diào)。當(dāng)負(fù)載為 電動機(jī)時，可工作在電動運行狀態(tài)，也可工作在再生制動狀態(tài)；通過改變輸出 交流電壓的相序可使電動機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，因此，可實現(xiàn)電動機(jī)四象限運行 6,什么是變頻調(diào)速系統(tǒng)的恒壓頻比控制？答：即對變頻器的電壓和頻率的比率進(jìn)行控制，使該比率保持恒定。這樣可維持電動機(jī)氣隙磁通為額定值，使電動機(jī)不會因為頻率變化而導(dǎo)致磁飽和和造成勵磁電流增大，引起功率因數(shù)和效率的降低。7,何為UPS試說明圖8-11所示UPS系

21、統(tǒng)的工作原理。答：UPSg指當(dāng)交流輸入電源發(fā)生異?；驍嚯姇r，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。圖 8-11為用柴油發(fā)電機(jī)作為后備電源的UPS其工作原理為：一旦市電停電，則蓄電池投入工作，同時起動油機(jī)，由油機(jī)代替市電向整流器供電，整流后再通過逆變器逆變?yōu)?0Hz恒頻恒壓的交流電向負(fù)載供電，市電恢復(fù)正常后，再重新由市電供電。因為蓄電池只作為市電與油機(jī)之間的過渡，柴油發(fā)電機(jī)作為后備電源，所以此 系統(tǒng)可保證長時間不間斷供電。僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝9精品資料8.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承受的最大電壓。解：正激電

22、路和反激電路中的開關(guān)和整流二極管在工作時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) UN3_N2UiN3反激電路u+Ku0N2N1 U+ U0Ni9.試分析全橋、平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。全橋電路:最大電壓最大電流平均電流開關(guān)SUIII dNiN2 II d2Ni整流二極管.UNiId1 Id2半橋電路：最大電壓最大電流平均電流開關(guān)SUN2 II dNiN2 II d2Ni整流二極管52NiI dId2推挽電路：（變壓器原邊總匝數(shù)為2N）最大電壓最大電流平均電流開關(guān)S2Ui山1I dNiN2 II d2N