电力电子技术必做习题答案.doc

电力电子技术必做习题解答第1章 1. 1把一个晶闸管与灯泡串联，加上交流电压，如图1-37所示问：（1）开关S闭合前灯泡亮不亮？（2）开关S闭合后灯泡亮不亮？（3）开关S闭合一段时间后再打开，断开开关后灯泡亮不亮？原因是什么？答：（1）不亮；（2）亮；（3）不亮，出现电压负半周后晶闸管关断。2. 2在夏天工作正常的晶闸管装置到冬天变得不可靠，可能是什么现象和原因？冬天工作正常到夏天变得不可靠又可能是什么现象和原因？答：晶闸管的门极参数IGT、UGT受温度影响，温度升高时，两者会降低，温度升高时，两者会升高，故会引起题中所述现象。3型号为KP100-3，维持电流IH4mA的晶闸管，使用在如图1-38电路中是否合理？为什么？（分析时不考虑电压、电流裕量）(a) (b) (c)图 1-38 习题5图3.答：（1）故不能维持导通 （2）而 故不能正常工作（3） Id=150/1=150AIHIT=Id=150A E E Ud（3）301508、三相半波逆变电路，U2100V，E30V，Rd1，Ld足够大，保证电流连续。试求90时Id？如若60时，Id？为什么？8.答：（1）Ud = 1.17U2cos = 1.17220cos90 = 0 V (2) Ud = -1.17U2cos = 1.17100cos60 = -58.5 V ，故不满足逆变条件 Id = 0第4章1直流直流（DCDC）变换有哪几种控制方式？它们又是如何具体实现的？1.答：控制方式有：1、时间比控制： 脉宽控制 频率控制 综合控制 2、瞬时值控制 2简述Boost-Buck变换电路与Ck变换电路的异同点。答：（1）Ck变换电路输入电源电流和输出负载电流均连续，脉动小，有利于滤波（2）Ck变换电路借助电容传递能量，Boost-Buck变换电路借助电感传递能量，故Ck变换电路的电容器C中的脉动电流大，要求电容量大。(3)Ck变换电路VT导通时要流过电感L1和L2的电流，故功率开关的峰值电流大。(4)Boost-Buck变换电路与Ck变换电路功能相同，两者都是升降压变换器。第5章1阐述和区分：1）有源逆变和无源逆变；2）逆变与变频；3）交直交变频和交交变频。1.答：(1)将直流电逆变成电网频率的恒频率交流并输送给电网的称为有源逆变。将直流电逆变成频率可变的交流电并直接提供给用电负载，称为无源逆变。(2)只有无源逆变才能实现变频，但无源逆变不等于变频，变频是指将一种频率的交流电转化成另一种频率的交流电的过程(3)交直交变频将一种频率的交流经整流变换成直流，再经无源逆变变换成频率可变的交流。交交变频是将一种频率的交流电转换成另一种频率的交流电。2晶闸管无源逆变器有几种换流方式？负载谐振换流式逆变器和强迫换流式逆变器中的电容器C的作用有何异、同？2.答：换流方式有：（1）电网换流（2）负载谐振式换流（2）强迫换流负载谐振换流式逆变器利用电容储能实现晶闸管的强迫关断；强迫换流式逆变器则利用负载中电感和电容形成的震荡特性，使电流自动过零。3PWM调制有哪些方法？它们各自的出发点是什么？ 3.答：（1）采样法自然采样法 对称规则采样法规则采样法 不对称规则采样法 以一个正弦波为基准波(称为调制波)，用一列等幅的三角波(称为载波)与基准正弦波相交，由它们的交点确定逆变器的开关模式。 （2）指定谐波消去法 消去指定的低次谐波。4什么是单极性、双极性PWM？什么是同步调制、异步调制、混合同步调制？各有什么优、缺点？4.答：半周期内具有单一极性SPWM波形输出的调制方式称单极性调制。如果上下桥臂作互补通断，正负电压交替出现，则称之为双极性调制。载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。异步调制的主要特点:在信号波的半个周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。这样，当信号波频率较低时，载波比较大，一周期内的脉冲数较多，正负半周期脉冲不对称和半周期内前后1/4周期脉冲不对称产生的不利影咱都较小，PWM波形接近正弦波。而当信号披频率增高时，载波比N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大，有时信号波的微小变化还会产生PWM脉冲的跳动。这就使得输出PWM波和正弦波的差异变大。对于三相PWM型逆变电路来说，三相输出的对称性也变差。载波比N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。同步调制的主要特点:在同步调制方式中，信号波频率变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。当逆变电路输出频率很低时，同步调制时的载波频率fc也很低。fc过低时由调制带来的谐波不易滤除。当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声。当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的载波频率fc会过高，使开关器件难以承受。此外，同步调制方式比异步调制方式复杂一些。混合（分段）同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，并可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。第6章1交流调压电路用于变压器类负载时，对触发脉冲有何要求？如果正、负半周波形不对称时会导致什么后果？.答：（1）用于变压器类负载时，触发脉冲要求：；采用宽度大于的宽脉冲或后沿固定、前沿可调、最大宽度可达的脉冲列触发。（2）如果正负半周波形不对称，则输出电流为单向脉冲波，有很大直流分量，会对电机、电源变压器类小电阻、大电感负载带来严重危害，此时应考虑改用宽脉冲触发方式。2交交变频电路最高输出频率与输入频率之间有何约束关系？限制输出频率提高的因素是什么？答：一般来讲，构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出频率就越高。当交交变频电路中采用常用的6脉冲波三相桥式整流电路时，最高输出频率不应高于电网频率的1/31/2。当电网频率为50Hz时，交交变频电路输出的上限频率为20Hz左右。当输出频率增高时，输出电压一周期所包含的电网电压段数减少，波形畸变严重，电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。