安徽工業(yè)大學(xué)電力電子試題及答案

電力電子試題2、當(dāng)溫度降低時(shí)，晶閘管的觸發(fā)電流會(huì)、正反向漏電流會(huì)；當(dāng)溫度升高時(shí)，晶閘管的觸發(fā)電流會(huì)、正反向漏電流會(huì)。3、晶閘管對(duì)觸發(fā)脈沖的要求是、和。4、多個(gè)晶閘管相并聯(lián)時(shí)必須考慮的問(wèn)題，解決的方法是。5、在電流型逆變器中，輸出電壓波形為波，輸出電流波形為波。7、由晶閘管構(gòu)成的逆變器換流方式有換流和換流。8、按逆變后能量饋送去向不同來(lái)分類，電力電子元件構(gòu)成的逆變器可分為逆變器與逆變器兩大類。9狀態(tài)，軟開(kāi)關(guān)電路種類很多，但歸納起來(lái)可分為與兩大類。10、直流斬波電路在改變負(fù)載的直流電壓時(shí)，常用的控制方式有三種。11、通常變流電路實(shí)現(xiàn)換流的方式有四種。12、普通晶閘管的圖形符號(hào)是，三個(gè)電極分別是，和晶閘管的導(dǎo)通條件是關(guān)斷條件是13、要使三相全控橋式整流電路正常工作，對(duì)晶閘管觸發(fā)方法有兩種，一是用觸發(fā)；二是用觸發(fā)14、晶閘管在觸發(fā)開(kāi)通過(guò)程中，當(dāng)陽(yáng)極電流小于電流之前，如去掉脈沖，晶閘管又會(huì)關(guān)斷。1、單相半控橋整流電路的兩只晶閘管的觸發(fā)脈沖依次應(yīng)相差〔〕A、180°，B、60°，c、360°，D、120°2、可實(shí)現(xiàn)有源逆變的電路為〔〕。A、三相半波可控整流電路，B、三相半控橋整流橋電路，C、單相全控橋接續(xù)流二極管電路，D、單相半控橋整流電路。3、下面哪種功能不屬于變流的功能〔〕A、有源逆變B、交流調(diào)壓C、變壓器降壓D、直流斬波4、三相半波可控整流電路的自然換相點(diǎn)是(

)A、交流相電壓的過(guò)零點(diǎn)；B、本相相電壓與相鄰相電壓正、負(fù)半周的交點(diǎn)處；C、比三相不控整流電路的自然換相點(diǎn)超前30°；D、比三相不控整流電路的自然換相點(diǎn)滯后60°。5、可實(shí)現(xiàn)有源逆變的電路為。A、單相全控橋可控整流電路B、三相半控橋可控整流電路C、單相全控橋接續(xù)流二極管電路D、單相半控橋整流電路三：簡(jiǎn)答題〔每題6分共24分〕晶閘管兩端并聯(lián)R、C吸收回路的主要作用有哪些？其中電阻R的作用是什么？2實(shí)現(xiàn)有源逆變必須滿足哪兩個(gè)必不可少的條件？3晶閘管觸發(fā)的觸發(fā)脈沖要滿足哪幾項(xiàng)根本要求？4電壓型逆變電路中反應(yīng)二極管的作用是什么？為什么電流型逆變電路中沒(méi)有反應(yīng)二極管？五、計(jì)算題〔25分〕1、在圖示升壓斬波電路中，E=50V，負(fù)載電阻R=20Ω，L值和C值極大，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=40μs，ton=25μs時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值U0，輸出電流平均值I0。〔10分〕填空1、MOSFET、GT、GTR、IGBT、MOSFET、GTR2、增加、下降、下降、增加3、要有足夠的驅(qū)動(dòng)功率、觸發(fā)脈沖要與晶閘管陽(yáng)極電壓同步、觸發(fā)脈沖前沿要陡幅值要高4、均流串專用均流電抗器。5、正弦波、方6、雙向晶閘管、800V、100A7負(fù)載、強(qiáng)迫8、有源、無(wú)源9、零電流開(kāi)關(guān)、零電壓開(kāi)關(guān)10、等頻調(diào)寬控制；等寬調(diào)頻控制；脈寬與頻率同時(shí)控制11、器件換流，電網(wǎng)換流，負(fù)載換流，強(qiáng)迫換流12、陽(yáng)極A、陰極K、門(mén)極G、、當(dāng)晶閘管陽(yáng)極電流小于維持電流IH時(shí)，導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷、陽(yáng)極加正電壓，陰極接負(fù)電壓，門(mén)極接正向電壓形成了足夠門(mén)極電流時(shí)晶閘管導(dǎo)通；13、脈沖前沿相差60o的雙窄脈沖、大于60o小于120o的寬脈沖，14、掣住、觸發(fā)脈沖二、選擇題1：A2：A3：C4：B5：A三：簡(jiǎn)答題1：R、C回路的作用是：吸收晶閘管瞬間過(guò)電壓，限制電流上升率，動(dòng)態(tài)均壓作用。R的作用為：使L、C形成阻尼振蕩，不會(huì)產(chǎn)生振蕩過(guò)電壓，減小晶閘管的開(kāi)通電流上升率，降低開(kāi)通損耗。2：直流側(cè)必需外接與直流電流Id同方向的直流電源E，其數(shù)值要稍大于逆變器輸出平均電壓Ud，才能提供逆變能量。逆變器必需工作在β<90o〔α>90o〕區(qū)域，使Ud<0,才能把直流功率逆變?yōu)榻涣鞴β史邓碗娋W(wǎng)。3：A:觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的功率。B觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖前沿盡可能陡，使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽(yáng)極電流能迅速上升超過(guò)掣住電流而維持導(dǎo)通。C：觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽(yáng)極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。4：電壓型逆變器當(dāng)交流側(cè)為阻感性負(fù)載時(shí)，需要向電源反應(yīng)無(wú)功功率。直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反應(yīng)的無(wú)功能量提供通道，逆變橋各臂開(kāi)關(guān)器件都反并聯(lián)了反應(yīng)二極管。而對(duì)電流型逆變器來(lái)說(shuō)，當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)，也需要提供無(wú)功能量反應(yīng)，但直流側(cè)電感起緩沖無(wú)功能量的作用，因反應(yīng)無(wú)功能量時(shí)，直流電流并不反向，因此不必象電壓型逆變器那樣要給開(kāi)關(guān)器件反并聯(lián)二極管。計(jì)算題1、

U0=133.3V；I0=6.67A；二2．畫(huà)出單結(jié)晶體管的電路符號(hào)及伏安特性；說(shuō)明單結(jié)晶體管的導(dǎo)通條件和截止條件。導(dǎo)通條件：ue＞Up，ie＞Ip〔2分〕截止條件：ue＜Uv，ie＜Iv〔2分〕三1、實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件為和。2、在由兩組反并聯(lián)變流裝置組成的直流電機(jī)的四象限運(yùn)行系統(tǒng)中，兩組變流裝置分別工作在正組狀態(tài)、狀態(tài)、反組狀態(tài)、狀態(tài)。3、在有環(huán)流反并聯(lián)可逆系統(tǒng)中，環(huán)流指的是只流經(jīng)而不流經(jīng)的電流。為了減小環(huán)流，一般采用αβ?tīng)顟B(tài)。4、有源逆變指的是把能量轉(zhuǎn)變成能量后送給裝置。5、給晶閘管陽(yáng)極加上一定的電壓；在門(mén)極加上電壓，并形成足夠的電流，晶閘管才能導(dǎo)通。6、當(dāng)負(fù)載為大電感負(fù)載，如不加續(xù)流二極管時(shí)，在電路中出現(xiàn)觸發(fā)脈沖喪失時(shí)與電路會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。7、三相半波可控整流電路，輸出到負(fù)載的平均電壓波形脈動(dòng)頻率為HZ；而三相全控橋整流電路，輸出到負(fù)載的平均電壓波形脈動(dòng)頻率為HZ；這說(shuō)明電路的紋波系數(shù)比電路要小。8、造成逆變失敗的原因有、、、等幾種。9、提高可控整流電路的功率因數(shù)的措施有、、、等四種。10、晶閘管在觸發(fā)開(kāi)通過(guò)程中，當(dāng)陽(yáng)極電流小于電流之前，如去掉脈沖，晶閘管又會(huì)關(guān)斷。三、選擇題〔10分〕1、在單相全控橋整流電路中，兩對(duì)晶閘管的觸發(fā)脈沖，應(yīng)依次相差度。

A、180度；

B、60度；

C、360度；

D、120度；2、α=度時(shí)，三相半波可控整流電路，在電阻性負(fù)載時(shí)，輸出電壓波形處于連續(xù)和斷續(xù)的臨界狀態(tài)。

A、0度；

B、60度；

C、30度；

D、120度；3、通常在晶閘管觸發(fā)電路中，假設(shè)改變的大小時(shí)，輸出脈沖相位產(chǎn)生移動(dòng)，到達(dá)移相控制的目的。

A、同步電壓；

B、控制電壓；

C、脈沖變壓器變比；4、可實(shí)現(xiàn)有源逆變的電路為。

A、單相全控橋可控整流電路

B、三相半控橋可控整流電路

C、單相全控橋接續(xù)流二極管電路

D、單相半控橋整流電路5、由晶閘管構(gòu)成的可逆調(diào)速系統(tǒng)中，逆變角βmin選時(shí)系統(tǒng)工作才可靠。

A、300~350

B、100~150

C、00~100

D、00問(wèn)答題〔每題9分，18分〕1、什么是逆變失?。啃纬傻脑蚴鞘裁?？為使晶閘管變流裝置正常工作，觸發(fā)電路必須滿足什么要求？一、填空題1、要有一個(gè)直流逆變電源，它的極性方向與晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其幅極應(yīng)稍大于逆變橋直流側(cè)輸出的平均電壓；逆變橋必須工作在β<90o〔即α>90o〕區(qū)間，使輸出電壓極性與整流時(shí)相反，才能把直流能量逆變成交流能量反送到交流電網(wǎng)。2、整流，逆變，整流，逆變，3、變流橋，不流經(jīng)負(fù)載，α>β，4、直流，交流，電網(wǎng)的，5、正向，正向門(mén)極，門(mén)極觸發(fā)，6、單相橋式半控整流橋，三相橋式半控整流橋，7、150，300，三相橋式全控整流橋，三相半波可控流電路，8、逆變橋晶閘管或元件損壞，供電電源缺相，逆變角太小，觸發(fā)脈沖喪失或未按時(shí)到達(dá)，9、小控制角運(yùn)行，增加電源相數(shù)，多組變流裝置串聯(lián)運(yùn)行并進(jìn)行控制，增加電容補(bǔ)償裝置，10、掣住，觸發(fā)脈沖，三、選擇題：1、

A；2、C；3、B；4、A；5A；四、問(wèn)答題：1、逆變失敗指的是：逆變過(guò)程中因某種原因使換流失敗，該關(guān)斷的器件末關(guān)斷，該導(dǎo)通的器件末導(dǎo)通。從而使逆變橋進(jìn)入整流狀態(tài)，造成兩電源順向聯(lián)接，形成短路。逆變失敗后果是嚴(yán)重的，會(huì)在逆變橋與逆變電源之間產(chǎn)生強(qiáng)大的環(huán)流，損壞開(kāi)關(guān)器件。產(chǎn)生逆變失敗的原因：一是逆變角太?。欢浅霈F(xiàn)觸發(fā)脈沖喪失；三是主電路器件損壞；四是電源缺相等。2、A、觸發(fā)電路必須有足夠的輸出功率；A、觸發(fā)脈沖必須與主回路電源電壓保持同步；B、觸發(fā)脈沖要有一定的寬度，且脈沖前沿要陡；C、觸發(fā)脈沖的移相范圍應(yīng)能滿足主電路的要求；四選擇題〔單項(xiàng)選擇，共10分〕1．關(guān)于絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，下面說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．IGBT相比MOSFET，其通態(tài)電阻較大，因而導(dǎo)通損耗也較大B．IGBT是由MOSFET和GTR復(fù)合而制成的C．IGBT工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，是在正向阻斷區(qū)和飽和區(qū)之間轉(zhuǎn)換D．開(kāi)關(guān)頻率介于GTR和MOSFET之間 2．三相半波可控整流電路，在電阻性負(fù)載時(shí)，其移相范圍是() A．90°B．120°C．150°D．180° 3．單相橋式全控整流電路中，由于變壓器漏感造成的換流壓降為() A．B． C．D． 4．以下電路中，不可以實(shí)現(xiàn)有源逆變的是() A．單相雙半波可控整流電路B．單相橋式半控整流電路C．單相橋式全控整流電路D．三相橋式全控整流電路 5．以下可控整流電路中，輸出電壓諧波含量最少的是() A．三相半波B．單相雙半波C．三相橋式D．十二相整流 6．電壓型逆變電路的特點(diǎn)不包含() A．直流側(cè)接大電感B．交流側(cè)電流接正弦波C．直流側(cè)電壓無(wú)脈動(dòng)D．直流側(cè)電流有脈動(dòng) 7．?dāng)夭娐穼?shí)現(xiàn)調(diào)壓的方法是()A．改變開(kāi)關(guān)頻率B．改變開(kāi)關(guān)周期C．改變占空比D．改變負(fù)載電流8．三相橋式全控整流電路，阻感負(fù)載，采用同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路，同步信號(hào)正弦波落后于加于晶閘管的相電壓()A．90oB．120oC．180oD．240o 9．交－交變頻電路的最高工作頻率為〔〕A.電源頻率的2倍到3倍B.電源頻率的倍到倍C.和電源頻率相同D.電源頻率的整數(shù)倍10．SPWM的電路基波是()A．正弦波B．三角波C．鋸齒波D．方波選擇題1.A 2.C 3.A 4.B 5.D6.A 7.C 8.C 9.B 10.A五目前常用的具有自關(guān)斷能力的電力電子元件有電力晶體管、可關(guān)斷晶閘管、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極型晶體管幾種。簡(jiǎn)述晶閘管的正向伏安特性？答:晶閘管的伏安特性正向特性當(dāng)IG=0時(shí)，如果在器件兩端施加正向電壓，那么晶閘管處于正向阻斷狀態(tài)，只有很小的正向漏電流流過(guò)。如果正向電壓超過(guò)臨界極限即正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo，那么漏電流急劇增大，器件開(kāi)通。隨著門(mén)極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低，晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。如果門(mén)極電流為零，并且陽(yáng)極電流降至接近于零的某一數(shù)值IH以下，那么晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài)，IH稱為維持電流。使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么?答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓，并在門(mén)極施加觸發(fā)電流〔脈沖〕。或：uAK>0且uGK>0。在如下器件：電力二極管〔PowerDiode〕、晶閘管〔SCR〕、門(mén)極可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕、電力晶體管〔GTR〕、電力場(chǎng)效應(yīng)管〔電力MOSFET〕、絕緣柵雙極型晶體管〔IGBT〕中，屬于半控型器件的是。晶閘管的擎住電流IL答：晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號(hào)后，能維持導(dǎo)通所需的最小電流。4晶閘管通態(tài)平均電流IT(AV)答：晶閘管在環(huán)境溫度為40C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫時(shí)所允許流過(guò)的最大工頻正弦半波電流的平均值。標(biāo)稱其額定電流的參數(shù)。晶閘管的控制角α〔移相角〕答：從晶閘管開(kāi)始承受正向陽(yáng)極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度,用a表示,也稱觸發(fā)角或控制角。常用電力電子器件有哪些？答：不可控器件：電力二極管。半控型器件：晶閘管。全控型器件：絕緣柵雙極晶體管IGBT，電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管〔電力MOSFET〕，門(mén)極可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕，電力晶體管。電力電子器件有幾種工作狀態(tài)?〔電力電子器件有哪四種工作狀態(tài)?〕答：四種，即開(kāi)通、截止、反向擊穿、正向擊穿。維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？答：維持晶閘管導(dǎo)通的條件是晶閘管的電流大于使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流。晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷：去掉正向電壓，施加反壓，使晶閘管的電流低于維持電流。8簡(jiǎn)述晶閘管的正常工作時(shí)的特性。答:當(dāng)晶閘管承受反向電壓時(shí)，不管門(mén)極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通。當(dāng)晶閘管承受正向電壓時(shí)，僅在門(mén)極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開(kāi)通。晶閘管一旦導(dǎo)通，門(mén)極就失去控制作用，不管門(mén)極觸發(fā)電流是否還存在，晶閘管都保持導(dǎo)通。假設(shè)要使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，只能利用外加電壓和外電路的作用使流過(guò)晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。對(duì)同一只晶閘管，維持電流IH與擎住電流IL在數(shù)值大小上有IHIL。請(qǐng)?jiān)诳崭駜?nèi)標(biāo)出下面元件的簡(jiǎn)稱：電力晶體管GTR；可關(guān)斷晶閘管GTO；功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET；絕緣柵雙極型晶體管IGBT；IGBT是MOSFET和GTR的復(fù)合管。晶閘管觸發(fā)電路的要求？答：晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足以下要求：觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通〔結(jié)合擎住電流的概念〕。觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度。不超過(guò)門(mén)極電壓、電流和功率定額，且在可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。4〕應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。16．按內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的情況，電力電子器件可分為單極型、雙極型、復(fù)合型三類。17.電力二極管的主要類型？答：電力二極管的主要類型有普通、快恢復(fù)、肖特基。按照驅(qū)動(dòng)電路加在電力電子器件控制端和公共端之間的性質(zhì)，可將電力電子器件分為_(kāi)電流驅(qū)動(dòng)和電壓驅(qū)動(dòng)兩類。六3-19．三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？答：三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有6k〔k＝1、2、3……〕次的諧波，其中幅值最大的是6次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有6k1(k=1、2、3……)次的諧波，其中主要的是5、7次諧波。3-23．帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有何主要異同？答：帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有以下異同點(diǎn)：①三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需要用平衡電抗器；②當(dāng)變壓器二次電壓有效值U2相等時(shí)，雙反星形電路的整流電壓平均值Ud是三相橋式電路的1/2，而整流電流平均值Id是三相橋式電路的2倍。③在兩種電路中，晶閘管的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系是一樣的，整流電壓ud和整流電流id的波形形狀一樣。3-25．12脈波、24脈波整流電路的整流輸出電壓和交流輸入電流中各含哪些次數(shù)的諧波？答：12脈波電路整流電路的交流輸入電流中含有11次、13次、23次、25次等即12k1、〔k=1，2，3···〕次諧波，整流輸出電壓中含有12、24等即12k〔k=1，2，3···〕次諧波。24脈波整流電路的交流輸入電流中含有23次、25次、47次、49次等，即24k1〔k=1，2，3···〕次諧波，整流輸出電壓中含有24、48等即24k〔k=1，2，3···〕次諧波。3-26．使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：條件有二：①直流側(cè)要有電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓；②要求晶閘管的控制角α>π/2，使Ud為負(fù)值。5-10．多相多重?cái)夭娐酚泻蝺?yōu)點(diǎn)?答：多相多重?cái)夭娐芬蛟陔娫磁c負(fù)載間接入了多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的根本斬波電路，使得輸入電源電流和輸出負(fù)載電流的脈動(dòng)次數(shù)增加、脈動(dòng)幅度減小，對(duì)輸入和輸出電流濾波更容易，濾波電感減小。此外，多相多重?cái)夭娐愤€具有備用功能，各斬波單元之間互為備用，總體可靠性提高。7-1試說(shuō)明PWM控制的根本原理。答：PWM控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要波形〔含形狀和幅值〕。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(shí)，其效果根本相同，沖量即窄脈沖的面積。效果根本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形根本相同。上述原理稱為面積等效原理以正弦PWM控制為例。把正弦半波分成N等份，就可把其看成是N個(gè)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π/N，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(diǎn)和相應(yīng)正弦波局部的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波局部面積〔沖量〕相等，就得到PWM波形。各PWM脈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，PWM波形和正弦半波是等效的。對(duì)于正弦波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形。可見(jiàn)，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。7-8如何提高PWM逆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(hào)，可以有效地提高直流電壓的利用率。對(duì)于三相PWM逆變電路，還可以采用線電壓控制方式，即在相電壓調(diào)制信號(hào)中疊加3的倍數(shù)次諧涉及直流分量等，同樣可以有效地提高直流電壓利用率。7-9．什么是電流跟蹤型PWM變流電路？采用滯環(huán)比擬方式的電流跟蹤型變流器有何特點(diǎn)？答：電流跟蹤型PWM變流電路就是對(duì)變流電路采用電流跟蹤控制。也就是，不用信號(hào)波對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，而是把希望輸出的電流作為指令信號(hào)，把實(shí)際電流作為反應(yīng)信號(hào)，通過(guò)二者的瞬時(shí)值比擬來(lái)決定逆變電路各功率器件的通斷，使實(shí)際的輸出跟蹤電流的變化。采用滯環(huán)比擬方式的電流跟蹤型變流器的特點(diǎn)：①硬件電路簡(jiǎn)單；②屬于實(shí)時(shí)控制方式，電流響應(yīng)快；③不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波分量；④與計(jì)算法和調(diào)制法相比，相同開(kāi)關(guān)頻率時(shí)輸出電流中高次諧波含量較多；⑤采用閉環(huán)控制。7-10．什么是PWM整流電路？它和相控整流電路的工作原理和性能有何不同？答：PWM整流電路就是采用PWM控制的整流電路，通過(guò)對(duì)PWM整流電路的適當(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(duì)晶閘管的開(kāi)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。PWM整流電路采用SPWM控制技術(shù)，為斬控方式。其根本工作方式為整流，此時(shí)輸入電流可以和電壓同相位，功率因數(shù)近似為1。PWM整流電路可以實(shí)現(xiàn)能量正反兩個(gè)方向的流動(dòng)，即既可以運(yùn)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(yùn)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(yùn)行。此外，還可以使交流電流超前電壓90°，交流電源送出無(wú)功功率，成為靜止無(wú)功功率發(fā)生器?；蚴闺娏鞅入妷撼盎驕笕我唤嵌取?-2.使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓，并在門(mén)極施加觸發(fā)電流〔脈沖〕?；颍簎AK>0且uGK>0。2-3.維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷？答：維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流，即維持電流。要使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過(guò)晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。3-23．帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有何主要異同？答：帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有以下異同點(diǎn)：①三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需要用平衡電抗器；②當(dāng)變壓器二次電壓有效值U2相等時(shí)，雙反星形電路的整流電壓平均值Ud是三相橋式電路的1/2，而整流電流平均值Id是三相橋式電路的2倍。③在兩種電路中，晶閘管的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系是一樣的，整流電壓ud和整流電流id的波形形狀一樣。3-24．整流電路多重化的主要目的是什么？答：整流電路多重化的目的主要包括兩個(gè)方面，一是可以使裝置總體的功率容量大，二是能夠減少整流裝置所產(chǎn)生的諧波和無(wú)功功率對(duì)電網(wǎng)的干擾。3-29．什么是逆變失?。咳绾畏乐鼓孀兪。看穑耗孀冞\(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內(nèi)阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。防止逆變失敗的方法有：采用精確可靠的觸發(fā)電路，使用性能良好的晶閘管，保證交流電源的質(zhì)量，留出充足的換向裕量角β等。3-30．單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當(dāng)負(fù)載分別為電阻負(fù)載或電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍分別是多少？答：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐?，?dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是0~180，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是0~90。三相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是0~120，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是0~90。4-l無(wú)源逆變電路和有源逆變電路有何不同？答：兩種電路的不同主要是：有源逆變電路的交流側(cè)接電網(wǎng)即交流側(cè)接有電源。而無(wú)源逆變電路的交流側(cè)直接和負(fù)載聯(lián)接。4-2換流方式各有那兒種？各有什么特點(diǎn)？答：換流方式有4種：器件換流：利用全控器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。全控型器件采用此換流方式。電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)提供換流電壓，只要把負(fù)的電網(wǎng)電壓加在欲換流的器件上即可。負(fù)載換流：由負(fù)載提供換流電壓，當(dāng)負(fù)載為電容性負(fù)載即負(fù)載電流超前于負(fù)載電壓時(shí)，可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流。強(qiáng)迫換流：設(shè)置附加換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)追施加反向電壓換流稱為強(qiáng)迫換流。通常是利用附加電容上的能量實(shí)現(xiàn)，也稱電容換流。晶閘管電路不能采用器件換流,根據(jù)電路形式的不同采用電網(wǎng)換流、負(fù)載換流和強(qiáng)迫換流3種方式。4-3什么是電壓型逆變電路？什么是電流型逆變電路？二者各有什么特點(diǎn)？答：按照逆變電路直流測(cè)電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的稱為逆變電路稱為電壓型逆變電路，直流側(cè)是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持點(diǎn)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。直流側(cè)電壓根本無(wú)脈動(dòng)，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)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)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。③當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反應(yīng)的無(wú)功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反應(yīng)二極管。電流型逆變電路的主要特點(diǎn)是：①直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流根本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。②電路中開(kāi)關(guān)器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此交流側(cè)輸出電流為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。而交流側(cè)輸出電壓波形和相位那么因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。③當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率，直流測(cè)電惑起緩沖無(wú)功能量的作用。因?yàn)榉磻?yīng)無(wú)功能量時(shí)直流電流并不反向，因此不必像電壓型逆變電路那樣要給開(kāi)關(guān)器件反并聯(lián)二極管。4-4電壓型逆變電路中反應(yīng)二極管的作用是什么？為什么電流型逆變電路中沒(méi)有反應(yīng)二極管？答：在電壓型逆變電路中,當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無(wú)功功率,直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反應(yīng)的無(wú)功能量提供通道,逆變橋各臂都并聯(lián)了反應(yīng)二極管。當(dāng)輸出交流電壓和電流的極性相同時(shí),電流經(jīng)電路中的可控開(kāi)關(guān)器件流通，而當(dāng)輸出電壓電流極性相反時(shí),由反應(yīng)二極管提供電流通道。4-7串聯(lián)二極管式電流型逆變電路中,二極管的作用是什么?試分析換流過(guò)程。答:二極管的主要作用,一是為換流電容器充電提供通道,并使換流電容的電壓能夠得以保持,為晶閘管換流做好準(zhǔn)備;二是使換流電容的電壓能夠施加到換流過(guò)程中剛剛關(guān)斷的晶閘管上,使晶閘管在關(guān)斷之后能夠承受一定時(shí)間的反向電壓,確保晶閘管可靠關(guān)斷，從而確保晶閘管換流成功。以VTl和VT3之間的換流為例,串聯(lián)二極管式電流型逆變電路的換流過(guò)程可簡(jiǎn)述如下:給VT3施加觸發(fā)脈沖,由于換流電容C13電壓的作用,使VT3導(dǎo)通而VTl被施以反向電壓而關(guān)斷。直流電流Id從VTl換到VT3上,C13通過(guò)VDl、U相負(fù)載、W相負(fù)載、VD2、VT2、直流電源和VT3放電,如圖5-16b所示。因放電電流恒為/d,故稱恒流放電階段。在C13電壓Uc13下降到零之前,VTl一直承受反壓,只要反壓時(shí)間大于晶閘管關(guān)斷時(shí)間rq，就能保證可靠關(guān)斷。Uc13降到零之后在U相負(fù)載電感的作用下,開(kāi)始對(duì)C13反向充電。如忽略負(fù)載沖電阻的壓降,那么在Uc13=0時(shí)刻后,二極管VD3受到正向偏置而導(dǎo)通,開(kāi)始流過(guò)電流,兩個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通,進(jìn)入二極管換流階段,如圖5-16c所示。隨著C13充電電壓不斷增高,充電電流逐漸減小,到某一時(shí)刻充電電流減到零,VDl承受反壓而關(guān)斷,二極管換流階段結(jié)束。之后,進(jìn)入VT2、VT3穩(wěn)定導(dǎo)逗階段,電流路徑如圖5-Ⅰ6d所示。4-8.逆變電路多重化的目的是什么?如何實(shí)現(xiàn)?串聯(lián)多重和并聯(lián)多重逆變電路備用于什么場(chǎng)合?答:逆變電路多重化的目的之一是使總體上裝置的功率等級(jí)提高,二是可以改善輸出電壓的波形。因?yàn)闊o(wú)論是電壓型逆變電路輸出的矩形電壓波,還是電流型逆變電路輸出的矩形電流波,都含有較多諧波,對(duì)負(fù)載有不利影響,采用多重逆變電路,可以把幾個(gè)矩形波組合起來(lái)獲得接近正弦波的波形。逆變電路多重化就是把假設(shè)干個(gè)逆變電路的輸出按一定的相位差組合起來(lái),使它們所含的某些主要諧波分量相互抵消,就可以得到較為接近正弦波的波形。組合方式有串聯(lián)多重和并聯(lián)多重兩種方式。串聯(lián)多重是把幾個(gè)逆變電路的輸出串聯(lián)起來(lái),并聯(lián)多重是把幾個(gè)逆變電路的輸出并聯(lián)起來(lái)。串聯(lián)多重逆變電路多用于電壓型逆變電路的多重化。并聯(lián)多重逆變電路多用于電流型逆變電路的多重化。在電流型逆變電路中,直流電流極性是一定的,無(wú)功能量由直流側(cè)電感來(lái)緩沖。當(dāng)需要從交流側(cè)向直流側(cè)反應(yīng)無(wú)功能量時(shí),電流并不反向,依然經(jīng)電路中的可控開(kāi)關(guān)器件流通,因此不需要并聯(lián)反應(yīng)二極管。5-1簡(jiǎn)述圖5-la所示的降壓斬波電路工作原理。答：降壓斬波器的原理是：在一個(gè)控制周期中，讓V導(dǎo)通一段時(shí)間。，由電源E向L、R、M供電，在此期間，Uo=E。然后使V關(guān)斷一段時(shí)間，此時(shí)電感L通過(guò)二極管VD向R和M供電，Uo=0。一個(gè)周期內(nèi)的平均電壓輸出電壓小于電源電壓,起到降壓的作用。5-4．簡(jiǎn)述圖5-2a所示升壓斬波電路的根本工作原理。答：假設(shè)電路中電感L值很大，電容C值也很大。當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源E向電感L充電，充電電流根本恒定為,同時(shí)電容C上的電壓向負(fù)載R供電，因C值很大，根本保持輸出電壓為恒值。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為，此階段電感L上積蓄的能量為E。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)E和己共同向電容C充電并向負(fù)載R提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為，那么在此期間電感L釋放的能量為；當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即：化簡(jiǎn)得：式中的T／1，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。7-1試說(shuō)明PWM控制的根本原理。答：PWM控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要波形〔含形狀和幅值〕。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(shí)，其效果根本相同，沖量即窄脈沖的面積。效果根本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形根本相同。上述原理稱為面積等效原理以正弦PWM控制為例。把正弦半波分成N等份，就可把其看成是N個(gè)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π/N，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(diǎn)和相應(yīng)正弦波局部的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波局部面積〔沖量〕相等，就得到PWM波形。各PWM脈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，PWM波形和正弦半波是等效的。對(duì)于正弦波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形?？梢?jiàn)，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。7-3單極性和雙極性