電力電子應用技術(shù)書小結(jié)習題參考

1、小 結(jié)1整流是應用最為廣泛的電能變換技術(shù)。晶閘管相控整流電路依靠改變晶閘管的控制角調(diào)控直流輸出電壓，因其功率大、損耗小、壽命長至今仍是大功率整流電路的主導形式。三相半波整流由于整流變壓器存在直流磁勢不平衡、變壓器利用率低、整流電壓脈動系數(shù)大等缺點而使應用范圍受到限制，但它是構(gòu)成各類三相多脈波整流電路的基本單元。由兩個三相半波整流電路并聯(lián)構(gòu)成的帶平衡電抗器的雙反星形整流電路，和由兩個三相半波整流電路串聯(lián)構(gòu)成的三相橋式整流電路，因其消除了變壓器的直流磁化、提高了整流裝置的輸出電流或電壓，成為整流裝置的典型電路而獲得廣泛應用。整流裝置的多重化技術(shù)解決了多機組串、并聯(lián)的特殊問題，圍繞著提高能量變換的質(zhì)

2、量和能量變換的效率發(fā)展和優(yōu)化了相控技術(shù)，使整流裝置的功率成倍提高、交直流兩側(cè)的波形得到改善。2電力電子裝置作為供電電源和負載之間的非線性接口，在實現(xiàn)功率控制的同時，不可避免地向電網(wǎng)注入諧波電流，對電氣環(huán)境形成一大公害。整流裝置作為諸多電力電子裝置的輸入級，研究其諧波特點和抑制方法成為電力電子技術(shù)的重要內(nèi)容。整流電路將交流電壓變換為脈動的直流電壓，其中除了平均電壓外，還含有無限的但收斂的電壓諧波序列。對于理想的脈波整流器，諧波級次（m=1,2,3,），諧波幅值與觸發(fā)角和諧波級次有關(guān)，觸發(fā)角越大，諧波幅值越大，即相控電路深控時功率因數(shù)低；諧波級次越低，諧波幅值也越大。在整流器的交流側(cè)只有±

3、;1次的諧波電流，各諧波電流分量的幅值為基波電流幅值的1/。增加整流器輸出電壓的脈波數(shù)，構(gòu)成脈波數(shù)盡可能多的系統(tǒng)，是一項減少整流裝置交、直流兩側(cè)電流和諧波電壓的基本措施。3抑制諧波、提高整流裝置交流側(cè)的功率因數(shù)一直是整流電路著力研究和解決的主要問題。解決的措施大體可分為改造諧波源和補償兩大類，從電源的角度也可分為無源技術(shù)和有源技術(shù)兩種對策。針對相控電路深控時功率因數(shù)低、交直流兩側(cè)諧波含量高及動態(tài)響應速度慢等缺點，改造相控電路的種種方法應運而生。如多個機組的移相多重連接、串聯(lián)機組的順序控制多重連接不但提高了裝置的容量，而且改善了輸出波形質(zhì)量；變換相控電路的觸發(fā)模式，如高頻調(diào)制整流、全控變流器的可

4、控續(xù)流、強迫換相等都是提高交流電源側(cè)功率因數(shù)、改善輸出波形的傳統(tǒng)而有效的措施。 補償法采取濾除或?qū)χC波進行補償?shù)姆椒?，通常采用無源濾波、靜止無功補償、電力有源濾波等技術(shù)。LC濾波器，同步調(diào)相機、可控并聯(lián)電容和并聯(lián)電感等是傳統(tǒng)的補償形式。PWM控制技術(shù)為有源功率因數(shù)校正APFC（Active Power Factor Correction）提供了技術(shù)支持，它將整流器的輸入電流校正成為與電網(wǎng)電壓同相位的正弦波，消除了諧波和無功電流，因而將電網(wǎng)功率因數(shù)提高到近似為1。4PWM控制技術(shù)的應用與發(fā)展為整流器性能的改進提供了變革性的思路和手段，將PWM高頻整流和PWM高頻逆變?nèi)跒橐惑w，為PWM AC/DC

5、/AC系統(tǒng)的研究提供了新的途徑。PWM整流器獲得了網(wǎng)側(cè)電流正弦、電能雙向傳輸、功率因數(shù)為1、較快的動態(tài)控制響應等最主要的優(yōu)良性能。PWM整流器已日趨成熟，拓撲結(jié)構(gòu)已從單相、三相電路發(fā)展到多相組合及多電平拓撲電路，PWM開關(guān)控制由單純的硬開關(guān)調(diào)制發(fā)展到軟開關(guān)調(diào)制，功率等級從千瓦級發(fā)展到兆瓦級。有源電力濾波器APF和新型靜止無功發(fā)生器ASVG可以說是PWM整流器的典型應用，具有廣泛的應用前景思 考 題 及 習 題 2-1說明技術(shù)指標電壓波形系數(shù)、電壓紋波系數(shù)、脈動系數(shù)、電流畸變因數(shù)、電流諧波因數(shù)、位移因數(shù)和整流輸入功率因數(shù)的具體含義。 2-2在哪些大功率整流電路中，整流變壓器會出現(xiàn)“直流磁勢不平衡

6、”的情況？哪些整流電路的變壓器又會出現(xiàn)“交流磁勢不平衡”呢？磁勢不平衡的特點和危害是什么？為了避免和削弱其危害性，在大功率整流裝置中，在整流變壓器的接線形式上采取了哪些措施？2-3 帶平衡電抗器的雙反星形整流電路比六相半波整流電路有什么優(yōu)越性?雙反星整流電路主電路的電量應如何計算?外特性曲線如何解釋?2-4如圖2-7所示的三相半波整流電路，簡要說明變壓器采取此種聯(lián)結(jié)方式的優(yōu)點和缺點。如何計算整流電壓的平均值? 2-5三相橋式整流電路與D，y連結(jié)的變壓器相接,由415V三相交流電源供電,并向直流負載輸出300V,60A的電能,求變壓器一次繞組、二次繞組中的電流有效值,變壓器容量,二極管峰值電壓和

7、有效值電流。負載電流波形平直。2-6具有平衡電抗器的雙反星形可控整流電路,阻感負載,當時, ,借改變控制角使,求的大小和此時的重疊角。已知,忽略變壓器繞組電阻及晶閘管壓降。2-7電鍍用整流裝置，要求直流電壓為18伏，電流為3000安，用帶平衡電抗器的雙反星形線路，整流變壓器一次側(cè)線電壓為380伏，考慮，求變壓器二次側(cè)相電壓，并估算變壓器的容量。如果要求當負載 電流降至300安時仍保證電路正常運行，估算平衡電抗器的最小電感量。如要求降至60安仍正常工作，電感量又為多大？2-8在大功率整流電路中，為什么常常采用多種化的結(jié)構(gòu)型式？在實現(xiàn)多機組串聯(lián)或并聯(lián)的多重化結(jié)構(gòu)中應注意哪些問題？多機組串、并聯(lián)比單

8、一機組采用元件串、并聯(lián)有什么優(yōu)越性？2-9當電源電壓相同時，如何從三相半波整流電路整流電壓平均值直接求出三相橋式6脈波整流電壓平均值？又如何得到兩個互差30°的三相橋組成的12脈波相控整流電壓平均值？怎么獲得24脈波的整流電壓？2-10由三脈波變流器組成的多脈波變流器,其直流輸出端的電壓諧波成分具有什么特點?交流輸入端的電流諧波成分又具有什么特點?輸出電壓的諧波成分隨控制角的變化規(guī)律如何?2-11同一個整流電壓波形，當取不同的時間坐標，用傅立葉級數(shù)分析得到的諧波特性是否相同？為什么？ 2-12整流裝置的諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生了哪些不利影響?為了抑制“電力公害”和提高整流裝置的功率因數(shù),可以采

9、取哪些措施?2-13試繪出圖2-25的十二相整流裝置的的波形,已知電網(wǎng)電壓為恒頻恒壓的對稱三相交流電源,平波電感充分大,負載電流連續(xù)而平直。 2-14試繪出圖2-58所示的由三相全控橋和不控橋串聯(lián)組成的多相半控整流器的電流 ,用圖示的方法表明交流輸入端電流的位移因數(shù),并求輸出電壓平均值。設(shè)變壓器匝比1：1，二次相電壓為，可控橋控制角為a，負載電流連續(xù)而平直,幅值為。2-15 在圖2-59的電路中，并聯(lián)的兩個橋式整流電路通過多級電抗器與負載相連，其中電抗器由四個對稱設(shè)置的晶閘管控制分接頭，通過適當?shù)乜刂齐娍蛊骶чl管可以獲得48脈波的整流輸出電壓，試分析電路的工作原理。2-16晶閘管相控電抗器的基

10、本原理是什么？當觸發(fā)角 和兩種情況下等效電抗是否相等？要實現(xiàn)電抗可調(diào)，觸發(fā)角的調(diào)節(jié)范圍如何？2-17. 由圖2-42的Boost型功率因數(shù)校正器的工作原理說明，為什么能實現(xiàn)輸入交流電流基本正弦，并與交流電源電壓同相？ 2-18 試分析PWM整流電路和相控整流電路工作原理的根本區(qū)別。PWM整流電路具有哪些優(yōu)良性能？PWM整流電路有哪些控制方式？ 為什么說，APF和ASVG是PWM整流器的具體應用？它們之間在控制目標、控制方式上有何異同？參 考 文 獻1. B.M.Bird,K.G.King, An Introduction to Power Electronics,New York,1983.2

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