電力電子技術(shù)習(xí)題解答高職高專第5版習(xí)題答案

1、第4章思考題與習(xí)題什么是電壓型和電流型逆變電路？各有何特點？答：按照逆變電路直流側(cè)電源性質(zhì)分類，直流側(cè)為電壓源的逆變電路稱為電壓型逆變電路，直流側(cè)為電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路。電壓型逆變電路的主要特點是：(1)直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。直流電壓基本無脈動， 直流回 路呈現(xiàn)低阻抗。(2)由于直流電壓源的鉗位作用， 交流側(cè)電壓波形為矩形波， 并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)， 而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同，其波形接近于三角波或正弦 波。(3)當(dāng)交流側(cè)為阻感性負(fù)載時， 需提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用， 為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道

2、，逆變橋各臂都并聯(lián)了二極管。(4)逆變電路從直流側(cè)向交流側(cè)傳送的功率是脈動的，因直流電壓無脈動，故功率的 脈動是由交流電壓來提供。(5)當(dāng)用于交一直一交變頻器中， 負(fù)載為電動機時，如果電動機工作在再生制動狀態(tài)， 就必須向交流電源反饋能量。因直流側(cè)電壓方向不能改變，所以只能靠改變直流電流的方向 來實現(xiàn)，這就需要給交一直整流橋再反并聯(lián)一套逆變橋。電流型逆變電路的主要特點是：(1)直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源，直流電流基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)高阻 抗。(2)因為各開關(guān)器件主要起改變直流電流流通路徑的作用，故交流側(cè)電流為矩形波， 與負(fù)載性質(zhì)無關(guān)，而交流側(cè)電壓波形和相位因負(fù)載阻抗角的不同而不同。(3

3、)直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用，因電流不能反向，故可控器件不必反并聯(lián)二 極管。(4)當(dāng)用于交一直一交變頻器且負(fù)載為電動機時，若交一直變換為可控整流，則很方 便地實現(xiàn)再生制動。電壓型逆變電路中的反饋二極管的作用是什么？答：在電壓型逆變電路中， 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。當(dāng)輸出交流電壓與電流的極性相同時，電流經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通，而當(dāng)輸出電壓與電流極性相反時，由反饋二極管提供電流通道。為什么在電流型逆變電路的可控器件上要串聯(lián)二極管?解：由于全電路開關(guān)管采用自關(guān)斷器件,其反向

4、不能承受高電壓，所以需要在各開關(guān)器解：由于全電路開關(guān)管采用自關(guān)斷器件,其反向不能承受高電壓，所以需要在各開關(guān)器件支路串入二極管。4.4三相橋式電壓型逆變電路采用1804.4三相橋式電壓型逆變電路采用180導(dǎo)電方式,當(dāng)其直流側(cè)電壓Ud=100V時。求輸出相電壓基波幅值和有效值求輸出線電壓基波幅值和有效值(3 )輸出線電壓中五歡諧波的有效值。解:輸出相電壓基波幅值U an 1m2Ud0.637Ud0.637 100 63.7V輸出相電壓基波有效值U AN 1U AN1m0.45U d0.45 100 45V輸出線電壓基波幅值U AB1 m 1.1 100 110V輸出線電壓基波有效值U 解:輸出相

5、電壓基波幅值U an 1m2Ud0.637Ud0.637 100 63.7V輸出相電壓基波有效值U AN 1U AN1m0.45U d0.45 100 45V輸出線電壓基波幅值U AB1 m 1.1 100 110V輸出線電壓基波有效值U ABmUAB1m 6Ud6 100 e78V4.5解:輸出線電壓中5次諧波UAB523Ud 1 .廣、d( sin 5 t)5輸出線電壓中5次諧波有效值UAB52 3Ud5、215.59V全控型器件組成的電壓型三相橋式逆變電路能否構(gòu)成全控型器件組成的電壓型三相橋式逆變電路能構(gòu)成120導(dǎo)電型?為什么?120導(dǎo)電型。60600間隔，各相由于三相橋式逆變電路每個橋

6、臂導(dǎo)通120,同一相上下兩臂的導(dǎo)通有導(dǎo)通依次相差1200,且不存在上下直通的問題，所以其能構(gòu)成1200導(dǎo)電型。但當(dāng)直流電壓一定時，其輸出交流線電壓有效值比180。導(dǎo)電型低得多，直流電源電壓利用率低。并聯(lián)諧振型逆變電路利用負(fù)載電壓進(jìn)行換流，為了保證換流成功應(yīng)滿足什么條件？答：為了保證電路可靠換流，必須在輸出電壓U0過零前t?時刻觸發(fā)T2、T3,稱t?為觸發(fā)引前時間。為了安全起見，必須使 tf tr kta I q式中k為大于1的安全系數(shù)，一般取為 23。試說明PWM控制的工作原理。答：將一個任意波電壓分成N等份，并把該任意波曲線每一等份所包圍的面積都用一個與其面積相等的等幅矩形脈沖來代替，且矩形

7、脈沖的中點與相應(yīng)任意波等份的中點重合， 得到一系列脈沖列。 這就是PWM波形。但在實際應(yīng)用中，人們采用任意波與等到腰三角形 相交的方法來確定各矩形脈沖的寬度。PWM控制就是利用PWM脈沖對逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一 系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替所需要的波形。單極性和雙極性 PWM調(diào)制有什么區(qū)別？解：單極性PWM控制方式在調(diào)制信號Ur的正半個周期或負(fù)半個周期內(nèi)，三角波載波是單極性輸出的，所得的PWM波也是單極性范圍內(nèi)變化的。而雙極性PWM控制方式中， 三角波載波始終是有正有負(fù)，而輸出的PWM波是雙極性的。試說明PWM控制的逆變電路有何優(yōu)點？答：PWM電路優(yōu)

8、點如下：(1)可以得到所需波形的輸出電壓，滿足負(fù)載需要；(2)整流電路采用二極管整流，可獲得較高的功率因數(shù)；(3)只用一級可控的功率環(huán)節(jié)，電路結(jié)構(gòu)簡單；(4)通過對輸出脈沖的寬度控制就可以改變輸出電壓的大小，大大的加快了逆變器的 響應(yīng)速度。圖題4.10所示的全橋逆變電路，如負(fù)載為RLC串聯(lián)，R=10Q, L = 31.8 mH ,C=159 F,逆變器頻率 f=100 Hz, Ud= 110 V、求：(1)基波電流的有效值；(2)負(fù)載電流的諧波系數(shù)。TiHC 西明 L 23圖題4.10解：(1)基波電壓的有效值為：UO122U d 0.9Ud 0.9 110 99V基波時的負(fù)載阻抗:乙，R2

9、(L 了102 (2100 基波時的負(fù)載阻抗:乙，R2 (L 了102 (2100 0.0318 21006 )222.3159 10 6基波電流的有效值為:I o1Uo1 99A3 4.44 A乙 22.3(2)其主要的諧波是三次諧波與五次諧波，對應(yīng)的負(fù)載阻抗分別為:Z3_2-R (3 L)2102 (6100 0.0318 102 (6100 0.0318 16 )26100 159 10 660.7Z5. R2 (5 L 1 )25 C.102 (10100 0.0318 16 )2100.410100 159 10其電流諧波系數(shù)分別為:卜34UZ30.7k3卜34UZ30.7k34UZ

10、50.42。4.11在圖4.11在圖4.10所示的單相全橋逆變電路中,直流電源 Ud=300V,向 R= 5Q, L=0.02H的阻感性負(fù)載供電。若輸出波形為近似方波，占空比D= 0.8,的阻感性負(fù)載供電。若輸出波形為近似方波，占空比D= 0.8,工作頻率為 60 Hz,試確定負(fù)載電流波形，并分析諧波含量。計算時可略去換相的影響和逆變電路的損耗。試求對應(yīng)于每種諧波的負(fù)載功率。解：輸出方波電壓瞬時值為4U解：輸出方波電壓瞬時值為4Ud4uosin n tn 1,3,5,輸出電壓和電流波形為:軀動動叫基波電壓和各諧波電壓的有效值為:U O12 2U d0.9U d 0.9 300270VU 03U 071U 31U 701011 90V , U os Uoi 5138.6V, U09 gU0154V30V基波和各諧波的負(fù)載阻抗為:,R2IL)252 (260 0.02)29.04Z3R2 (3 L)252 (660 0.02)223.15Z5.R2(5 L)252(1060 0.02)238.25Z7,R2，L)2.52 (1460 0.02)252.99Z9.R2 (9 L)2(1860 0.02)268.01基波和各諧波電流的有效值為:Io1Uo1乙2709.0429.88A,03Uo3Z39023.153.8