電力電子學(xué)課后答案第四章

1、AA逆變器輸出波形的諧波系數(shù)HF丄j醐變系數(shù)DF有何區(qū)別.為什么僅從評戲條數(shù)HF還不足以說明逆變:,器輸出波形的本質(zhì)案答：第n次諧波系數(shù)HFn為第n次諧波分量有效值同基波分址有效值之比.即HFn=Vn/Vl;總諧波系嚀呂二警dn次諧波的畸變系數(shù)DFn有：】 刃 諧波系數(shù)HF顯示了諧波含fit,但它并不能反映諧波分雖對負(fù)載的影響程度。很顯然.逆變電路輸出端的諧波通過濾波湍時，島次諧波將衰 減得更厲吿，崎變系數(shù)DF可以表征經(jīng)LC濾波后負(fù)戦電壓波形還存在酚變的程度。答案為什么逆變電路中晶閘管SCR不適于作開關(guān)器件答：（1）逆變電路中一般采用SPWM控制方法以減小輸出電壓波形中的諧波含雖，需婆開關(guān)器

2、件工作在高頻狀態(tài)，SCR是一種低頻器件.因此不適合這種工作方式。（2） SCR不能自關(guān)斷。而逆變器的負(fù)載一般是電感、電容、電阻等無源元件除了特殊場合例如 利用負(fù)載諧振進行換流.一般在電路中需硬另加強迫關(guān)斷回路才能關(guān)斷SCR,電路較復(fù)朵。因此 SCR 一般不適合用于逆變器中。事 圖（a）和中的二極管起什么作用,在一個周期中二極管和晶體管導(dǎo)電時間由什么因素決定,在什么情 答況下可以不用二極管D.純感性負(fù)載時，員載電流為什么是三角形。圖4 2單相橋竝變電路及電壓、電流波形圖4 3單相半橋逆變電路及電壓電流波形答：圖中二極管起續(xù)流和箝位作用.在一個周期中二極管和晶體管導(dǎo)迫時間由三極管驅(qū)動信號和負(fù) 載電

3、流“的方向共同決定，在純阻性負(fù)載時可以不用二極管D.£魚=v純電感負(fù)載時，dt ",在益2期間，對于全橋逆變電路有.對半橋電路 ='/2, %線性上升：在"盂期間，全橋電路 = Vd，半橋有%b線性下降：故電流珀是三角波。如果島都是300V,半橋和全橋電路斷態(tài)時開關(guān)器件兩端最髙電壓都是殆,即300V有哪些方法可以調(diào)控逆變器的輸出電壓。答：有單脈波脈寬調(diào)制法.正弦脈寬調(diào)制法(SPWM)、基波移相控制法等。單脈波脈寬調(diào)制法 缺點是諧波含址不能有效控制：SPWM法既可控制輸出電斥的大小.又可消除低次諧波：移相控 制一般用于大功率逆變器。: 圖(d)脈寬為日的單脈

4、波矩形波輸出電斥的表達式為(416)式。如果憒出標(biāo)軸即時間(相位角)的 案起點改在正半波詠寬6的H|點，試訂明，那時的衣叢AW為:叩)=z«-15,57詞1麗碼T佝_2« Of(d)輸出電JK=答:由(416)式,圖4 6單豚液凋制克理及輸趣形 (_1) J sin-z-sin(羽 皿)-"席2，、勺橫坐標(biāo)軸即時間(相位角)的起點改在正半波脈寬總的中點相、9于原波形在時間上前移，W此將（4 16）中的曲用曲o叱）+ 90代替，即可得到t絲遠(yuǎn)哄醴泅）«-13,7,-姚咒2答案 正弦脈寬調(diào)制SPWM的基木原理是什么載波比N、電壓調(diào)制系數(shù)M的定義是什么改變島頻

5、載波電斥 幅值A(chǔ)和頻率'為什么能改變逆變器交流輸出基波電J; X的大小和基波頻率/1答：正弦脈寬調(diào)制SPWM的基木原理是沖址等效廉理：大小、波形不相同的窄變雖作用于慣性系統(tǒng) 時.只要其沖雖即變址對時間的積分相等.其作用效果基木相同。如果將正弦波周期分成女個較小 的時間段，使PWM電壓波在每一時間段都與該段的正弦電壓沖址相等，則不連續(xù)的按正弦規(guī)律改變 寬度的多段波電壓就等效于正弦電壓。載波比N定義為三角載波頻率尤和正弦涮制波頻率力之比：Qc 人:電壓調(diào)制系數(shù)M是正弦 調(diào)制液幅值乙和三角渡幅值"二之比M =乙/乙.（眄f 1,改變調(diào)制比M.即可成比例的調(diào)控輸出電圧的基波大小。又I

6、対為/1 = .所以改變調(diào)制波頻率久.即可調(diào)控輸出電斥的基波頻率X。4 既然SPWM控制能使逆變器輸出踰變系數(shù)很小的正弦波.為什么有時又要將調(diào)制參考波'從正弦波 答 （4-37）式所示的附加3次諧波分雖的調(diào)制參考波。案S4.ll血PWMJ測更理及俺也電壓謨彬答：SPWM法輸出基波電壓幅值有效值%'心忑"麗,直流電壓利川率 X'f而180°方波逆變時，逆變電壓基波幅值可達4比加，直流電壓利用率為。因此為門是高SPWM3次諧波分量.這樣調(diào)制參考波波形的最大值不超過乙，不會出現(xiàn)過調(diào)制的情況, 但基波電斥幅值町超過耳兒這就可以提商直流電壓利用率。； 訂解禪圖

7、中輸入直流電腫°的波形。案naasKiiI Q pn I1 1 1u卜xXw,b1Y Y ii1ii2d° z_ 22L 兀 4tc_ 5 兀 2-JiT 3 丁 丁圖4 17狀態(tài)、狀態(tài)變雖及電壓電流波形答：圖4-17是采用空間矢址PWM控制方法時的相關(guān)波形其中，逆變器輸入直流電流可表達為：%=也十腫認(rèn) 例如、B相為下橋臂的T4、T6管導(dǎo)通而C相為上橋詩的T5管 導(dǎo)通時，= = 0? =1. =3°若假設(shè)負(fù)載電流為正弦，且相電流滯后相電樂？則 在曲=0時,5 = G sin(ai + 30 )=厶J2,在血=刖時,ic = Iftt。因此在°?？谥躝7/

8、 07期中. °%將在圖4 17中所示的"和“槪之間脈動。同理可以分析出其他5個開關(guān)狀態(tài)時電流的波形D為六倍頻的脈動電流.脈動周期為兄 3答 試說明三相電斥型逆變器SPWM輸出電壓閉環(huán)控制的基木原理。案答：引入了逆變器輸出電壓%的閉環(huán)反饋涮節(jié)控制系統(tǒng)如圖(b)所示，% 為輸出電壓的描令值，% 為輸出電壓的實測反饋值。電壓偏差經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器VR輸出涮制電壓波的幅值乙。乙與涮制波的 頻率Z共同產(chǎn)生工相調(diào)制波正弦電汗咕°)、洛、乙0),它們與雙極性三角載波電壓咋°) 相比較產(chǎn)生驅(qū)動信號，控制備個全控型開關(guān)器件的通斷，從而控制逆變器輸出的三相交流電壓。、*%<

9、;%時.電壓調(diào)節(jié)器VR輸出的"二増大，M值增大，使輸出電圧各脈波加寬，輸出電斥%増 大到給定值 :反之也円 時，"二減小，m值減小，使輸出電壓%減小到 o如果電壓調(diào) 節(jié)器VR為PI調(diào)節(jié)器(無靜態(tài)誤差)，則可使穩(wěn)態(tài)時保持% = %。因此當(dāng)電源電壓島改變或負(fù)裁 改變而引起輸出電壓偏離給定值時.通過電壓閉環(huán)控制可時輸出電壓跟蹤并保持為給定值勺(b)驅(qū)動信號84.15三相連變誥SPWM控荊原理聶滾形圖三相逆變器的8種開關(guān)狀態(tài)中有6個開關(guān)狀態(tài)對應(yīng)6個空間位豐固定、相差6L的非零電壓空 間矢此新悶個為零矢此但三相正弦交加電汗任總時刻的瞬時值是一個以角速度他在空間旋 轉(zhuǎn)的矢址產(chǎn)生的。6個

10、開關(guān)器件的三相逆變器只能產(chǎn)生6個特定位宜(®i = 0o,60o,120o3180o,240o,300o的空間矢乩如何用兩個相差60*陀的特定空間 矢量和零矢屋的合成效果去等效任意相位角滬時的空間矢址當(dāng)直流電爪吃 淀時，如何調(diào)控輸 出電斥的大小和相位答:*三相三電平逆變器中12個開關(guān)器件的通斷控制可以獲得女少個持定的電壓空間矢量圖中二極管D5、 答案D6起到什么作用如果直流電源電爪為巧兒 在斷態(tài)時.開關(guān)器件川是多大(U電舲糾櫛何苓臥$已2)農(nóng)VI(國2慫V?琢億總邀環(huán)匚物山T“ T)q觀兒«±T,s T2 9«.T,.T4硯出S4.2O O-SWXffl

11、三電平建交爭答：可采用從逆變辭的6個處于空間特定位置的開關(guān)狀態(tài)矢雖中.選擇兩個相鄰的矢址與零矢址合成 一個等效的旋轉(zhuǎn)空間矢雖療。通過調(diào)控卩的大小和旋轉(zhuǎn)速度，來調(diào)節(jié)三相逆變器輸出電汗的大小和頻 率，這就是電壓空間矢址PWM方法。將圖4-16(d)中的360°區(qū)域劃分為6個60°的扇區(qū)，如果要求卩的相位角曲為任總抬令值.則可用矢雖滬所在的扇區(qū)邊界的那兩個相鄰的特定矢雖眄、巧來合成矢雖滬即可用逆變器的3個開關(guān)狀態(tài)x、y、0在一個周期兀中各自存在專、石、時間為兀），即:空+%十石=臨=曠（兀+虧f 由該式可求出兀、虧、益當(dāng)直流電壓7。-定時，通過調(diào)節(jié)零矢址作用時間益,可調(diào)控輸出電壓

12、大小.%犬,輸出電壓將減 小。一定的年.Ty、益決定了輸出電壓卩具有一定的相位角和電壓大小。（訂電路（b）空間先童滬（c）矢ft出（101）的電路%C軸3何諂5嚴(yán)6的第 恥軌嚴(yán)氐 軸 *1純）翊6用區(qū)場區(qū)5（ian（d）六個鑄定矢金圖4 16三相逆變器電駐間矢量PWM咗制原理: 復(fù)合結(jié)構(gòu)逆變辭消除低階諧波的原理是什么圖（d）中12階梯波輸出電斥的半周由6段組成，每段30", 案（1+必ill嘰已知圖所示的脈寬為8的矩形電壓波，的叩）= E 吆sm竺洱（丸加）衛(wèi)為泗 2（時何坐標(biāo)，即相位角的起點選在正、浪脈貫°的中點），利用這個傅立葉級數(shù)表達式求12階梯波的傅立葉級數(shù)表達式4

13、-76式。1 1 11 1cos 型一 一cosily + cos 13加一一cos 2 畑 + cos 25 宓1311_2325)答：復(fù)合結(jié)構(gòu)逆變器采用箏個三相橋式逆變電路，每個開關(guān)都按18°"導(dǎo)電方式丄作.每個三相橋逆 變電路輸出線電壓都是120°方波。令個三相橋式逆變器的同一相（例如a相）的輸出電壓彼此相 差一定的相位角.通過幾個變壓器將各個三相逆變器的輸出電壓復(fù)合相加后輸岀一個總逆變電壓，適 十的設(shè)il芻個變壓器的變比和付方電斥的連接方式，并安排幹逆變器輸出電壓的相差角，就可以消除 總的輸出電壓中的3、5、7、11、13等低次諧波。圖中的12階梯波可以用三個脈寬分別為1創(chuàng)°、120°、60°,島度分別為亠療叫、% 和吩 M/&4 耳加，下兀廠池）=2-sm 7 叫 的矩形波疊加得到。利用式豪"352 網(wǎng) /將三個矩形波的傅« 葉級數(shù)展開.疊加后即可得到12階梯波的傅立葉技術(shù)表達式(4-76)。'逆變器有哪些