電力電子技術(shù)王兆安第五課后習(xí)題全部

1、電力電子技術(shù)王兆安第五版課后習(xí)題所有答案電力電子技術(shù)王兆安第五版課后習(xí)題所有答案電力電子技術(shù)王兆安第五版課后習(xí)題所有答案電力電子技術(shù)2-1與信息電子電路中的二極管對(duì)比，電力二極管擁有如何的結(jié)構(gòu)特色才使得其擁有耐受高壓和大電流的能力？答：1.電力二極管多半采納垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，使得硅片中經(jīng)過(guò)電流的有效面積增大，明顯提升了二極管的通流能力。電力二極管在P區(qū)和N區(qū)之間多了一層低混淆N區(qū)，也稱漂移區(qū)。低混淆N區(qū)因?yàn)榛煜凉舛鹊投鴾惤跓o(wú)混淆的純半導(dǎo)體資料即本征半導(dǎo)體，因?yàn)榛煜凉舛鹊停突煜齆區(qū)就可以承受很高的電壓而不被擊穿。2-2.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：晶閘管承受正朝陽(yáng)極電壓，

2、并在門(mén)極施加觸發(fā)電流（脈沖）。或：uAK0且uGK0。2-3.保持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？如何才能使晶閘管由導(dǎo)通變成關(guān)斷？答：保持晶閘管導(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，即保持電流。要使晶閘由導(dǎo)通變成關(guān)斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過(guò)晶閘管的電流降到湊近于零的某一數(shù)值以下，即降到保持電流以下，即可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。2-4圖2-27中暗影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波形的電流最大值均為Im，試計(jì)算各波形的電流均勻值Id1、Id2、Id3與電流有效值I1、I2、I3。1解：a)Id1=21I1=21b)Id2=Im4Imsin(t)2(Imsint)2d(

3、wt)4Imsintd(wt)4(21)0.2717Im2Im31240.4767Im2Im(21)0.5434Im221(Imsint)2d(wt)2Im310.6741ImI2=424212Imd(t)1Imc)Id3=20412Im2d(t)1ImI3=2022-5上題中假如不考慮安全裕量,問(wèn)100A的晶闡管能送出的均勻電流Id1、Id2、Id3各為多少?這時(shí)，相應(yīng)的電流最大值Im1、Im2、Im3各為多少?I=157A,由上題計(jì)算結(jié)果知解：額定電流I=100A的晶閘管，同意的電流有效值T(AV)IIm1m2I329.350.4767IA,I232.90A,0.6741Id10.2717

4、Im1d20.5434Im21Im389.48A126.56A78.5c)Im3=2I=314Id3=42-6GTO和一般晶閘管同為PNPN結(jié)構(gòu),為何GTO可以自關(guān)斷,而一般晶閘管不可以?答：GTO和一般晶闡管同為PNPN結(jié)構(gòu)，由P1N1P2和N1P2N2構(gòu)成兩個(gè)晶體管V1、V2，分別擁有共基極電流增益1和2，由一般晶闡管的分析可得，121是器件臨界導(dǎo)通的條件。21兩個(gè)等效晶體管過(guò)飽和而導(dǎo)通；121不可以保持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。GTO之所以可以自行關(guān)斷，而一般晶閘管不可以，是因?yàn)镚TO與一般晶閘管在設(shè)計(jì)和工藝方面有以下幾點(diǎn)不一樣：l)GTO在設(shè)計(jì)時(shí)2較大，這樣晶體管V2控制矯捷，易于GTO關(guān)斷；2

5、)GTO導(dǎo)通時(shí)12的更湊近于l，一般晶閘管121.5，而GTO則為121.05，GTO的飽和程度不深，湊近于臨界飽和，這樣為門(mén)極控制關(guān)斷供給了有益條件；3)多元集成結(jié)構(gòu)使每個(gè)GTO元陰極面積很小，門(mén)極和陰極間的距離大為縮短，使得P2極區(qū)所謂的橫向電阻很小，從而使從門(mén)極抽出較大的電流成為可能。2-7與信息電子電路中的二極管對(duì)比，電力二極管擁有如何的結(jié)構(gòu)特色才使得它擁有耐受高電壓電流的能力？答1.電力二極管多半采納垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，使得硅片中經(jīng)過(guò)電流的有效面積增大，明顯提升了二極管的通流能力。2.電力二極管在P區(qū)和N區(qū)之間多了一層低混淆N區(qū)，也稱漂移區(qū)。低混淆N區(qū)因?yàn)榛煜凉舛鹊投鴾惤跓o(wú)混淆的純半導(dǎo)體

6、資料即本征半導(dǎo)體，因?yàn)榛煜凉舛鹊停突煜齆區(qū)就可以承受很高的電壓而不被擊穿。2-8試分析IGBT和電力MOSFET在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和開(kāi)關(guān)特征上的相似與不一樣之處IGBT比電力MOSFET在反面多一個(gè)P型層，IGBT開(kāi)關(guān)速度小，開(kāi)關(guān)消耗少擁有耐脈沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小。開(kāi)關(guān)速度低于電力MOSFET。電力MOSFET開(kāi)關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)固性好。所需驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，工作頻率高，不存在二次擊穿問(wèn)題。IGBT驅(qū)動(dòng)電路的特色是:驅(qū)動(dòng)電路擁有較小的輸出電阻，GBT是電壓驅(qū)動(dòng)型器件，IGBT的驅(qū)動(dòng)多采納專用的混淆集成驅(qū)動(dòng)器。電力MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的特色

7、：要求驅(qū)動(dòng)電路擁有較小的輸入電阻，驅(qū)動(dòng)功率小且電路簡(jiǎn)單。2-11當(dāng)前常用的全控型電力電子器件有哪些？答：門(mén)極可關(guān)斷晶閘管,電力晶閘管，電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管，絕緣柵雙極晶體管。3-1.單相半波可控整流電路對(duì)電感負(fù)載供電，L20mH，U2100V，求當(dāng)0和60時(shí)的負(fù)載電流Id，并畫(huà)出ud與id波形。解：0時(shí)，在電源電壓u2的正半周期晶閘管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電感L儲(chǔ)能，在晶閘管開(kāi)始導(dǎo)通時(shí)刻，負(fù)載電流為零。在電源電壓u2的負(fù)半周期，負(fù)載電感L開(kāi)釋能量，晶閘管連續(xù)導(dǎo)通。因此，在電源電壓u2的一個(gè)周期里，以下方程均成立：Ldid2U2sintdt考慮到初始條件：當(dāng)t0時(shí)id0可解方程得：id2U2(1cost)L=

8、2U2=22.51(A)Lud與id的波形以以下圖：當(dāng)60時(shí)，在u2正半周期60180時(shí)期晶閘管導(dǎo)通使電感L儲(chǔ)能，電感L存儲(chǔ)的能量在u2負(fù)半周期180300時(shí)期開(kāi)釋，所以在u2一個(gè)周期中60300時(shí)期以下微分方程成立：考慮初始條件：當(dāng)t60時(shí)id0可解方程得：id2U2(1cost)L2其均勻值為Id152U212U23(cost)d(t)=11.25(A)23L22L此時(shí)ud與id的波形以以下圖：3-2圖3-10為擁有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，問(wèn)該變壓器還有直流磁化問(wèn)題嗎？試說(shuō)明：晶閘管承受的最大反向電壓為22U2；當(dāng)負(fù)載是電阻或電感時(shí)，其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時(shí)相同。

9、答：擁有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，該變壓器沒(méi)有直流磁化的問(wèn)題。因?yàn)閱蜗嗳煽卣麟娐纷儔浩鞫螠y(cè)繞組中，正負(fù)半周內(nèi)上下繞組內(nèi)電流的方向相反，波形對(duì)稱，其一個(gè)周期內(nèi)的均勻電流為零，故不會(huì)有直流磁化的問(wèn)題。以下分析晶閘管承受最大反向電壓及輸出電壓和電流波形的狀況。以晶閘管VT2為例。當(dāng)VT1導(dǎo)通時(shí)，晶閘管VT2經(jīng)過(guò)VT1與2個(gè)變壓器二次繞組并聯(lián)，所以VT承受的最大電壓為22U2。2當(dāng)單相全波整流電路與單相全控橋式整流電路的觸發(fā)角相同時(shí)，對(duì)于電阻負(fù)載：（0）時(shí)期無(wú)晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為0；（）時(shí)期，單相全波電路中VT1導(dǎo)通，單相全控橋電路中VT1、VT4導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓u2相

10、等；()時(shí)期，均無(wú)晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為0；(2)時(shí)期，單相全波電路中VT2導(dǎo)通，單相全控橋電路中VT2、VT3導(dǎo)通，輸出電壓等于u2。對(duì)于電感負(fù)載：（）時(shí)期，單相全波電路中VT1導(dǎo)通，單相全控橋電路中VT1、VT4導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓u2相等；（2）時(shí)期，單相全波電路中VT2導(dǎo)通，單相全控橋電路中VT2、VT3導(dǎo)通，輸出波形等于u2。可見(jiàn)，二者的輸出電壓相同，加到相同的負(fù)載上時(shí)，則輸出電流也相同。3-3單相橋式全控整流電路，U2100V，負(fù)載中R2，L值極大，當(dāng)30時(shí)，要求：作出ud、id、和i2的波形；求整流輸出均勻電壓Ud、電流Id，變壓器二次電流有效值I2；考慮安全裕量，確立晶閘

11、管的額定電壓和額定電流。解：ud、id、和i2的波形以以下圖：輸出均勻電壓Ud、電流Id，變壓器二次電流有效值I2分別為Ud0.9U2cos0.9100cos3077.97（V）IdUd/R77.97/238.99（A）I2Id38.99（）晶閘管承受的最大反向電壓為：A（）2U21002141.4V考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為：UN（23）141.4283424（V）詳盡數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)采納。2（）流過(guò)晶閘管的電流有效值為：IVTId27.57A晶閘管的額定電流為：IN（1.52）27.571.572635（A）詳盡數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)采納。3-4單相橋式半控整流電路，電

12、阻性負(fù)載，畫(huà)出整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形。解：注意到二極管的特色：承受電壓為正即導(dǎo)通。所以，二極管承受的電壓不會(huì)出現(xiàn)正的部分。在電路中器件均不導(dǎo)通的階段，交流電源電壓由晶閘管均衡。整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形以下：3-5單相橋式全控整流電路，U2=100V，負(fù)載中R=2，L值極大，反電勢(shì)E=60V，當(dāng)=30時(shí)，要求：作出ud、id和i2的波形；求整流輸出均勻電壓Ud、電流Id，變壓器二次側(cè)電流有效值I2；考慮安全裕量，確立晶閘管的額定電壓和額定電流。解：ud、id和i2的波形以以下圖：整流輸出均勻電壓Ud、電流Id，變壓器二次側(cè)電流有效值I2分別為Ud0.9U2cos0.9100co

13、s3077.97(A)Id(UdER(77.9760)/29(A)/I2Id9(A)晶閘管承受的最大反向電壓為：2U1002141.4（V）流過(guò)每個(gè)晶閘管的電流的有效值為：22（）IVTId6.36A故晶閘管的額定電壓為：UN(23)141.4283424（V）晶閘管的額定電流為：IN(1.52)6.361.5768（A）晶閘管額定電壓和電流的詳盡數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)采納。3-6.晶閘管串連的單相半控橋（橋中VT1、VT2為晶閘管），電路如圖2-11所示，U2=100V，電阻電感負(fù)載，R=2，L值很大，當(dāng)=60時(shí)求流過(guò)器件電流的有效值，并作出ud、id、iVT、iD的波形。解：ud、id

14、、iVT、iD的波形以以下圖：負(fù)載電壓的均勻值為：Ud12U2sintd(t)0.9U21cos(/3)67.5（V）32負(fù)載電流的均勻值為：IdUdR67.52233.75（A）流過(guò)晶閘管1、2的電流有效值為：IVT1Id19.49（）VTVT3A流過(guò)二極管3、4的電流有效值為：IVD2Id27.56（）VDVD3A3-7.在三相半波整流電路中，假如a相的觸發(fā)脈沖消逝，試?yán)L出在電阻性負(fù)載和電感性負(fù)載下整流電壓ud的波形。解：假設(shè)0，當(dāng)負(fù)載為電阻時(shí)，ud的波形以下：當(dāng)負(fù)載為電感時(shí)，ud的波形以下：3-8三相半波整流電路，可以將整流變壓器的二次繞組分為兩段成為曲折接法，每段的電動(dòng)勢(shì)相同，其分段部

15、署及其矢量如圖2-60所示，此時(shí)線圈的繞組增添了一些，銅的用料約增添10%，問(wèn)變壓器死心能否被直流磁化，為何？圖2-60變壓器二次繞組的曲折接法及其矢量圖答：變壓器死心不會(huì)被直流磁化。原由以下：變壓器二次繞組在一個(gè)周期內(nèi)：當(dāng)a1c2對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)，a1的電流向下賤，c2的電流向上流；當(dāng)c1b2對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)，c1的電流向下賤，b2的電流向上流；當(dāng)b1a2對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)，b1的電流向下賤，a2的電流向上流；就變壓器的一次繞組而言，每一周期中有兩段時(shí)間（各為120）由電流流過(guò)，流過(guò)的電流大小相等而方向相反，故一周期內(nèi)流過(guò)的電流均勻值為零，所以變壓器死心不會(huì)被直流磁化。3-9三相半波整流

16、電路的共陰極接法與共陽(yáng)極接法，a、b兩相的自然換相點(diǎn)是同一點(diǎn)嗎？假如不是，它們?cè)谙辔簧喜疃嗌俣?？答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽(yáng)極接法，a、b兩相之間換相的的自然換相點(diǎn)不是同一點(diǎn)。它們?cè)谙辔簧舷嗖?80。3-10有兩組三相半波可控整流電路，一組是共陰極接法，一組是共陽(yáng)極接法，假如它們的觸發(fā)角都是，那末共陰極組的觸發(fā)脈沖與共陽(yáng)極組的觸發(fā)脈沖對(duì)同一相來(lái)說(shuō)，比方都是a相，在相位上差多少度？答：相差180。3-11三相半波可控整流電路，U2=100V，帶電阻電感負(fù)載，R=5，L值極大，當(dāng)=60時(shí)，要求：畫(huà)出ud、id和iVT1的波形；計(jì)算Ud、Id、IdT和IVT。u2=30ubucuaOtud

17、uaubucOtiVT1Otid解：ud、id和iVT1的波形以以下圖：OtU2（）Ud、Id、IdT和IVT分別以下Ud1.17cos1.1758.5100cos60VIdUd11.7（）R58.55A311.733.9（A）IdVTIdIVTId36.755（A）3-12在三相橋式全控整流電路中，電阻負(fù)載，假如有一個(gè)晶閘管不可以導(dǎo)通，此時(shí)的整流電壓ud波形如何？假如有一個(gè)晶閘管被擊穿而短路，其余晶閘管受什么影響？答：假設(shè)VT1不可以導(dǎo)通，整流電壓ud波形以下：假設(shè)VT1被擊穿而短路，則當(dāng)晶閘管VT3或VT5導(dǎo)通時(shí)，將發(fā)生電源相間短路，使得VT3、VT5也可能分別被擊穿。3-13三相橋式全控

18、整流電路，U2=100V，帶電阻電感負(fù)載，R=5，L值極大，當(dāng)=60時(shí)，要求：畫(huà)出ud、id和iVT1的波形；計(jì)算Ud、Id、IdT和IVT。解：ud、id和iVT1的波形以下：Ud、Id、IdT和IVT分別以下（）Ud2.34U22.34cos100cos60117VIdUdR523.4（）IDVT117AId23.47.8（）IVTId33A323.4313.51（）A3-14單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，R=1，L=，E=40V，U2=100V，LB=0.5mH，當(dāng)=60時(shí)求Ud、Id與的數(shù)值，并畫(huà)出整流電壓ud的波形。解：考慮LB時(shí)，有：UdU2Ud0.9cosUd2XBIdId（Ud

19、E）R解方程組得：Ud（R0.9U2cos2XBE）（R2XB）44.55（V）Ud0.455（V）Id4.55（A）又coscos()2IX2dBU即得出cos(60)=0.4798換流重疊角61.3360=1.33最后，作出整流電壓Ud的波形以下：3-15三相半波可控整流電路，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，U2=100V，R=1，L=，LB=1mH，求當(dāng)=30時(shí)、E=50V時(shí)Ud、Id、的值并作出ud與iVT1和iVT2的波形。解：考慮LB時(shí)，有：Ud1.17U2cosUdUdXBId32Id（UdE）R解方程組得：Ud（R1.17U2cos3XBE）（2R3XB）94.63（V）Ud6.7（V）Id

20、44.63（A）又coscos()2IdXB6U2即得出cos(30)=0.752換流重疊角41.2830=11.28ud、iVT1和iVT2的波形以下：3-16三相橋式不行控整流電路，阻感負(fù)載，R=5，L=，U2=220V，XB=0.3，求Ud、Id、IVD、I2和的值并作出ud、iVD和i2的波形。解：三相橋式不行控整流電路相當(dāng)于三相橋式可控整流電路0時(shí)的狀況。Ud2.34U2cosUdUdXBId3IdUdR解方程組得：Ud2.34U2cos（13XB/R）486.9（V）Id97.38（A）又coscos()2IXB62dU即得出cos=0.892換流重疊角26.93二極管電流和變壓器

21、二次測(cè)電流的有效值分別為IVDId397.38332.46（A）I2a2Id79.51（A）ud、iVD1和i2a的波形以下：33-17三相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，E=200V，R=1，L=，U2=220V，=60，當(dāng)LB=0和LB=1mH狀況下分別求Ud、Id的值，后者還應(yīng)求并分別作出ud與iT的波形。解：當(dāng)LB0時(shí)：Ud2.34U2cos2.34220cos60257.4（V）Id（UdE）R（257.4200）157.4（A）當(dāng)LB1mH時(shí)UdU2cosUd2.34UdXBId3Id（UdE）R解方程組得：Ud（2.34U2Rcos3XBE）（R3XB）244.15（V）Id44.15

22、（A）Ud13.25（V）又coscos()XBId6U22cos(60)0.448563.35603.35ud、IVT1和IVT2的波形以下：3-18單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？此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？此中主要的是哪幾次？答：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐?，其整流輸出電壓中含?k（k=1、2、3）次諧波，此中幅值最大的是2次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有2k1（k1、2、3）次即奇次諧波，此中主要的有3次、5次諧波。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？此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)

23、的諧波？此中主要的是哪幾次？答：三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有k（k、）次的諧波，此中6123次的諧波，此中主要的k1(k、幅值最大的是6次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有6=123)是5、7次諧波。3-20試計(jì)算第3題中i2的3、5、7次諧波重量的有效值I23、I25、I27。解：在第3題中已知電路為單相全控橋，其輸出電流均勻值為Id38.99（A）于是可得：2Id2（）I232238.9911.7I25323A22Id238.997.02（）I27525A22Id238.995.01（）77A3-21試計(jì)算第13題中i2的5、7次諧波重量的有效值I25、I27。解：第13題中，電路為

24、三相橋式全控整流電路，且已知Id23.4（A）由此可計(jì)算出5次和7次諧波重量的有效值為：I6Id5623.453.65（A）25I6Id7623.472.61（A）273-22試分別計(jì)算第3題和第13題電路的輸入功率因數(shù)。解：第3題中基波電流的有效值為：2（）I122Id238.9935.1A基波因數(shù)為I1II1Id35.138.990.9電路的輸入功率因數(shù)為：第cos13題中基波電流的有效值：I16Id0.9cos300.78623.3918.243（A）基波因數(shù)為I1II1Id0.955電路的輸入功率因數(shù)為：cos0.955cos600.483-23帶均衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相

25、橋式全控整流電路對(duì)比有何主要異同？答：帶均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對(duì)比有以下異同點(diǎn)：三相橋式電路是兩組三相半波電路串連，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需要用均衡電抗器；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均勻值Ud是三相橋式電路的1/2，而整流電流均勻值Id是三相橋式電路的2倍。ud和整流電流在兩種電路中，晶閘管的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系是相同的，整流電壓id的波形形狀相同。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含兩個(gè)方面，一是可以使裝置整體的功率容量大，二是可以減少整流裝置所產(chǎn)生的諧波和無(wú)功功率對(duì)電

26、網(wǎng)的攪亂。3-2512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k1、（k，12=12，3）次諧波，整流輸出電壓中含有k（k，）次諧波。12、24等即12=123k（k，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241=123）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：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)的均勻電壓；要求晶閘管的控

27、制角/2，使Ud為負(fù)值。3-27三相全控橋變流器，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，R=1，L=，U2=220V，LB=1mH，當(dāng)EM=-400V，=60時(shí)求Ud、Id與的值，此時(shí)送回電網(wǎng)的有功功率是多少？解：由題意可列出以下3個(gè)等式：Ud2.34U2cos()UdUd3XBIdId（UdEM）R三式聯(lián)立求解，得U2RXBEMRXB（）Ud2.34cos(290.3)33)VId109.7（）A由下式可計(jì)算換流重疊角：coscos()2IU0.1279X62Bdcos(120)0.6279128.901208.90送回電網(wǎng)的有功功率為P|EI|I2R2109.71=31.85(W)=Mdd109.7-109.

28、7=4003-28單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，R=1，L=，U2=100V，L=0.5mH，當(dāng)EM=-99V，=60時(shí)求Ud、Id和的值。解：由題意可列出以下3個(gè)等式：Ud0.9U2cos(-)UdUd2XBIdId（UdEM）R三式聯(lián)立求解，得UdR0.9U2cos(-)2XBEM（R2XB）49.91（V）Id49.09（A）又coscos()2IdXBU2=0.2181即得出cos(120)=-0.7181換流重疊角135.9120=15.93-29什么是逆變失??？如何防范逆變失??？答：逆變運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會(huì)經(jīng)過(guò)晶閘管電路形成短路，也許使變流器的輸出均勻電壓和

29、直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串連，因?yàn)槟孀冸娐穬?nèi)阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。防范逆變失敗的方法有：采納精確靠譜的觸發(fā)電路，使用性能優(yōu)異的晶閘管，保證交流電源的質(zhì)量，留出充分的換向裕量角等。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0180，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是090。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0120，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是090。4-l無(wú)源逆變電路和有源逆

30、變電路有何不一樣？答：兩種電路的不一樣主若是：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換流方式各有那邊種？各有什么特色？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。全控型器件采納此換流方式。電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)供給換流電壓，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)載供給換流電壓，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。逼迫換流：設(shè)置附帶換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)追施加反向電壓換流稱為逼迫換流。平常是利用附帶電容上的能量實(shí)現(xiàn)，也稱電容換流。晶閘管電路不可以采納器件換流,依據(jù)電路形式的不一樣采納

31、電網(wǎng)換流、負(fù)載換流和逼迫換流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？二者各有什么特色？答：依據(jù)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：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)電壓基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路表現(xiàn)低阻抗。因?yàn)橹绷麟妷涸吹你Q位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角沒(méi)關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗?fàn)顩r的不一樣而不一樣。當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要供給無(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)反響的無(wú)功能量供給通道，逆變橋

32、各臂都并聯(lián)了反響二極管。電流型逆變電路的主要特色是：直流側(cè)串連有大電感，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路表現(xiàn)高阻抗。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，所以交流側(cè)輸出電流為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角沒(méi)關(guān)。而交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負(fù)載阻抗?fàn)顩r的不一樣而不一樣。當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要供給無(wú)功功率，直流測(cè)電惑起緩沖無(wú)功能量的作用。因?yàn)榉错憻o(wú)功能量時(shí)直流電流其實(shí)不反向，所以不用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響二極管的作用是什么？為何電流型逆變電路中沒(méi)有反響二極管？在電壓型逆變電路中,當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要供給無(wú)功功率,直流側(cè)電容起

33、緩沖無(wú)功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反響的無(wú)功能量供給通道,逆變橋各臂都并聯(lián)了反響二極管。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),由反響二極管供給電流通道。4-5三相橋式電壓型逆變電路，180o導(dǎo)電方式，U=100V。試求輸出相電壓的基波幅值U和dUN1m有效值UUN1輸出線電壓的基波幅值UUV1m和有效值UUV1輸出線電壓中5次諧波的有效值UUV5。UUN1m2Ud0.637Ud63.7(V)解：并聯(lián)諧振式逆變電路利用負(fù)載電源進(jìn)行變換4-6.并聯(lián)諧振式逆變電路利用負(fù)載電壓進(jìn)行換相,為保證換相應(yīng)滿足什么條件?答;假設(shè)在t時(shí)刻觸發(fā)VT2、

34、VT3使其導(dǎo)通,負(fù)載電壓u。就經(jīng)過(guò)VT2、VT3施加在VTl、VT4上,使其承受反向電壓關(guān)斷,電流從VTl、VT4向VT2、VT3轉(zhuǎn)移觸發(fā)VT2、VT3時(shí)刻/一定在u。過(guò)零前并留有足夠的裕量,才能使換流順利完成。4-7串連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供給通道,并使換流電容的電壓可以得以保持,為晶閘管換流做好準(zhǔn)備;二是使換流電容的電壓可以施加到換流過(guò)程中剛才關(guān)斷的晶閘管上,使晶閘管在關(guān)斷以后可以承受一準(zhǔn)時(shí)間的反向電壓,保證晶閘管靠譜關(guān)斷，從而保證晶閘管換流成功。以VTl和VT3之間的換流為例,串連二極管式電流型逆變電路的

35、換流過(guò)程可簡(jiǎn)述以下:給VT3施加觸發(fā)脈沖,因?yàn)閾Q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經(jīng)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降落到零從前,VTl向來(lái)承受反壓,只要反壓時(shí)間大于晶閘管關(guān)斷時(shí)間rq，就能保證靠譜關(guān)斷。Uc13降到零以后在U相負(fù)載電感的作用下,開(kāi)始對(duì)C13反向充電。如忽視負(fù)載沖電阻的壓降,則在Uc13=0時(shí)刻后,二極管VD3遇到正向偏置而導(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5-16

36、c所示。跟著C13充電電壓不停增高,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。以后,進(jìn)入VT2、VT3穩(wěn)固導(dǎo)逗階段,電流路徑如圖5-6d所示。4-8.逆變電路多重化的目的是什么?如何實(shí)現(xiàn)?串連多重和并聯(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整體上裝置的功率等級(jí)提升,二是可以改進(jìn)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,都含有許多諧波,對(duì)負(fù)載有不利影響,采納多重逆變電路,可以把幾個(gè)矩形波組合起來(lái)獲取湊近正弦波的波形。逆變電路多重化就是把若干個(gè)逆變電路的輸出按必定的相位差組合起來(lái),

37、使它們所含的某些主要諧波重量互相抵消,就可以獲取較為湊近正弦波的波形。組合方式有串連多重和并聯(lián)多重兩種方式。串連多重是把幾個(gè)逆變電路的輸出串連起來(lái),并聯(lián)多重是把幾個(gè)逆變電路的輸出并聯(lián)起來(lái)。串連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,直流電流極性是必定的,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)反響無(wú)功能量時(shí),電流其實(shí)不反向,依舊經(jīng)電路中的可控開(kāi)關(guān)器件流通,所以不需要并聯(lián)反響二極管。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ton。，由電源E向L、R、M供

38、電，在此時(shí)期，Uo=E。而后使V關(guān)斷一段時(shí)間toff，此時(shí)電感L經(jīng)過(guò)二極管VD向R和M供電，Uo=0。一個(gè)周期內(nèi)的均勻電壓EtonU0toff輸出電壓小于電源電壓,起到降壓的作用。5-2在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，已知E=200V，R=10，L值微大，E=30V，T=50s，ton=20s，計(jì)算輸出電壓均勻值Uo，輸出電流均勻值Io。解：因?yàn)長(zhǎng)值極大，故負(fù)載電流連續(xù)，于是輸出電壓均勻值為輸出電流均勻值為5-3在圖5-la所示的降壓斬波電路中，E=100V，L=lmH，R=05，EM=10V，采納脈寬調(diào)制控制方式，T=20s，當(dāng)ton=5s時(shí)，計(jì)算輸出電壓均勻值U0，輸出電流均勻值I0，計(jì)

39、算輸出電流的最大和最小值瞬時(shí)價(jià)并判斷負(fù)載電流能否連續(xù)。當(dāng)ton=3s時(shí)，重新進(jìn)行上述計(jì)算。解：由題目已知條件可得：當(dāng)ton5s時(shí)，有因?yàn)樗暂敵鲭娏鬟B續(xù)。5-4簡(jiǎn)述圖5-2a所示升壓斬波電路的基本工作原理。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，充電電流基本恒定為I1,同時(shí)電容C上的電壓向負(fù)載R供電，因C值很大，基本保持輸出電壓為恒值U0。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為ton，此階段電感L上存儲(chǔ)的能量為EI1ton。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供給能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為toff，則在此時(shí)期電感L釋放的能量為(U0E)I1toff；當(dāng)電路工作于

40、穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中電感L存儲(chǔ)的能量與開(kāi)釋的能量相等，即：化簡(jiǎn)得：式中的Ttoff1，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。5-5在圖3-2a所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和C值極大，R=20，采納脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=40s，ton=25s時(shí)，計(jì)算輸出電壓均勻值U0，輸出電流均勻值I0。解：輸出電壓均勻值為：輸出電流均勻值為：5-6試分別簡(jiǎn)述起落壓斬波電路和Cuk斬波電路的基根源理，并比較其異同點(diǎn)。答：起落壓斬波電路的基根源理：當(dāng)可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，電源E經(jīng)V向電感L供電使其儲(chǔ)存能量，此時(shí)電流為i1，方向如圖。3-4中所示。同時(shí)，電容C保持輸出電壓基本恒定并向負(fù)載R

41、供電。此后，使V關(guān)斷，電感L中儲(chǔ)存的能量向負(fù)載開(kāi)釋，電流為i2，方向如圖3-4所示?？梢?jiàn)，負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感L兩端電壓uL對(duì)時(shí)間的積分為零，即當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)期，uL=E：而當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)期uLu0。于是：改變導(dǎo)通比，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng)0l2時(shí)為降壓，當(dāng)l20時(shí),系統(tǒng)穩(wěn)固。（2）K0時(shí)，系統(tǒng)不穩(wěn)固。（3）0K3時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)固。3-12系統(tǒng)的特色方程為列寫(xiě)勞斯表，得出系統(tǒng)穩(wěn)固應(yīng)滿足的條件由此獲取和K應(yīng)滿足的不等式和條件234591530100643.332.52.282.132.04依據(jù)列表數(shù)據(jù)可繪制K為橫坐標(biāo)、為縱坐

42、標(biāo)的曲線，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)固的參數(shù)地域?yàn)閳DA-3-3中的暗影部分。圖A-3-3閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)固的參數(shù)地域3-13依據(jù)系統(tǒng)特色方程s32s2(K2)s3K0，列寫(xiě)勞斯表依據(jù)勞斯判據(jù)可得系統(tǒng)穩(wěn)固的K值范圍當(dāng)K4時(shí)系統(tǒng)有一對(duì)共軛虛數(shù)極點(diǎn)，此時(shí)產(chǎn)生等幅振蕩，所以臨界增益Kc4。依據(jù)勞斯表列寫(xiě)Kc4時(shí)的輔助方程解得系統(tǒng)的一對(duì)共軛虛數(shù)極點(diǎn)為s1,2j6，系統(tǒng)的無(wú)阻尼振蕩頻率即為6rad/s。3-14(1)Kp50,Kv0,Ka0(2)Kp,KvK,Ka0(3)Kp,Kv,KaK10(4)Kp,KvK,Ka03-15200第一求系統(tǒng)的給定偏差傳達(dá)函數(shù)偏差系數(shù)可求得以下(1)r(t)R0，此時(shí)有rs(t)R0,rs(t

43、)rs(t)0，于是穩(wěn)態(tài)偏差級(jí)數(shù)為esrtC0rs(t)0，t0(2)r(t)R0R1t，此時(shí)有rs(t)R0R1t,rs(t)R1,rs(t)0，于是穩(wěn)態(tài)偏差級(jí)數(shù)為esrtC0rs(t)C1rs(t)0.1R1，t0(3)r(t)R0R1t1R2t2，此時(shí)有rs(t)R0R1t1R2t2,rs(t)R1R2t，rs(t)R2，于是穩(wěn)22態(tài)偏差級(jí)數(shù)為esrtC0rs(t)C1rs(t)C2rs(t)0.1(R1R2t)，t02!3-16第一求系統(tǒng)的給定偏差傳達(dá)函數(shù)偏差系數(shù)可求得以下穩(wěn)態(tài)偏差級(jí)數(shù)為3-21系統(tǒng)在單位斜坡輸入下的穩(wěn)態(tài)偏差為加入比率微分環(huán)節(jié)后可見(jiàn)取a2，可使esr0。n3-22Gs4

44、。ss24s63-23依據(jù)條件（2）可寫(xiě)出系統(tǒng)的特色方程將上式與1G(s)0比較，可得系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)依據(jù)條件（1），可得解得a1，于是由系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為3-24（1）當(dāng)a=0時(shí)，0.354,n22。（2）n不變，要求0.7，求得a=0.253-251.單位脈沖響應(yīng)無(wú)零點(diǎn)時(shí)（b）有零點(diǎn)z1時(shí)比較上述兩種狀況，可見(jiàn)有z1零點(diǎn)時(shí)，單位脈沖響應(yīng)的振幅較無(wú)零點(diǎn)時(shí)小，并且產(chǎn)生相移，12相移角為arctgn。1n2單位階躍響應(yīng)無(wú)零點(diǎn)時(shí)（b）有零點(diǎn)z1時(shí)加了z1的零點(diǎn)以后，超調(diào)量Mp和超調(diào)時(shí)間tp都小于沒(méi)有零點(diǎn)的狀況。3-26系統(tǒng)中存在比率-積分環(huán)節(jié)K11s1，當(dāng)偏差信號(hào)et0時(shí)，因?yàn)榉e分作用，該環(huán)節(jié)

45、的s輸出保持不變，故系統(tǒng)輸出連續(xù)增添，知道出現(xiàn)et0時(shí)，比率-積分環(huán)節(jié)的輸出才出現(xiàn)減小的趨向。所以，系統(tǒng)的響應(yīng)必然存在超調(diào)現(xiàn)象。3-27在rt為常量的狀況下，考慮擾動(dòng)nt對(duì)系統(tǒng)的影響，可將框圖重畫(huà)以下圖A-3-2題3-14系統(tǒng)框圖等效變換依據(jù)終值定理，可求得nt為單位階躍函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差為0，nt為單位斜坡函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差為1。K1從系統(tǒng)的物理作用上看，因?yàn)樵诜错懟芈分杏幸粋€(gè)積分環(huán)節(jié)，所以系統(tǒng)對(duì)階躍函數(shù)的擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)偏差為零。在反響回路中的積分環(huán)節(jié)，當(dāng)輸出為常量時(shí)，可以在反響端產(chǎn)生一個(gè)與時(shí)間成正比的信號(hào)以和擾動(dòng)信號(hào)均衡，就使斜坡函數(shù)的擾動(dòng)輸入時(shí)，系統(tǒng)擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)偏差與時(shí)間沒(méi)關(guān)。第四章習(xí)題參

46、照答案4-14-2（1）分別點(diǎn)(0.45,j0)，與虛軸交點(diǎn)j3K112（2）GsK1ss4s24s20分別點(diǎn)2,j0,2j2.5，與虛軸交點(diǎn)10K12604-3（1）GsK1s2s2分別點(diǎn)為0,j0；從根軌跡圖可見(jiàn)，當(dāng)K10便有二個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)位于右半s平面。所以無(wú)論K取何值，系統(tǒng)都不穩(wěn)固。（2）分別點(diǎn)為0,j0；從根軌跡圖看，加了零點(diǎn)Z1后，無(wú)論K取何值，系統(tǒng)都是穩(wěn)固的。4-7系統(tǒng)特色方程為s21s10以為可變參數(shù)可寫(xiě)為1s02s1s分別點(diǎn)為1,j0，出射角為P150。（1）無(wú)局部反響時(shí)，單位速度輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)偏差為esr1；阻尼比為0.5；調(diào)理時(shí)間為ts6s5%（2）2時(shí)，esr3，1

47、.5，ts7.85sts321n可見(jiàn)，當(dāng)加入局部反響以后，阻尼比變大，調(diào)理時(shí)間增大，穩(wěn)態(tài)偏差加大。(3)當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)處于臨界阻尼狀態(tài)。14-9主根軌跡圖的分別點(diǎn)為0.6,j0，和虛軸的交點(diǎn)為j0.85，K的穩(wěn)固范圍為8.56。4-10主根軌跡分別點(diǎn)1,j0；與虛軸交點(diǎn)j，2臨界K值。24-11（1）（2）分別點(diǎn)212212；,j0；會(huì)集點(diǎn),j0與虛軸交點(diǎn)j2；臨界穩(wěn)固K值為2。（3）分別點(diǎn)1,j02當(dāng)較小時(shí)，且K在某一范圍內(nèi)時(shí)，可取近似式K。ss1若較大，取上述近似式偏差就大，此時(shí)應(yīng)取近似式。第五章習(xí)題參照答案5-1(1)Gs1ss10.51.01.52.05.010.01.790.7070.3

48、70.2240.0390.0095-116.6-135-168.7-174.2系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖如圖A-5-1所示。圖A-5-1題5-1系統(tǒng)（1）極坐標(biāo)圖(2)1Gs2s1s100.20.50.81.02.05.010.910.630.4140.3170.1720.01950-15.6-71.6-96.7-108.4-139.4-162.96系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖如圖A-5-2所示。圖A-5-2題5-1系統(tǒng)（2）極坐標(biāo)圖(3)1Gs2s1ss10.20.30.51254.552.741.270.3170.0540.0039-198.4-229.4-253系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖如圖A-5-3所示。圖A-5-3題5-

49、1系統(tǒng)（3）極坐標(biāo)圖(4)1Gss21s12s0.20.250.30.50.60.8122.7513.87.862.520.530.650.317系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖如圖A-5-4所示。圖A-5-4題5-1系統(tǒng)（4）極坐標(biāo)圖5-2(1)Gs1j1j系統(tǒng)的伯德圖如圖A-5-5所示。圖A-5-5題5-2系統(tǒng)（1）伯德圖(2)Gs11j21j系統(tǒng)的伯德圖如圖A-5-6所示。圖A-5-6題5-2系統(tǒng)（2）伯德圖(3)Gs1j1j2j1系統(tǒng)的伯德圖如圖A-5-7所示。圖A-5-7題5-2系統(tǒng)（3）伯德圖(4)Gs121j1j2j系統(tǒng)的伯德圖如圖A-5-8所示。圖A-5-8題5-2系統(tǒng)（4）伯德圖5-3Gs1s

50、0.1s10.5s10.51.01.52.03.05.010.017.38.95.33.51.770.670.24-106.89-122.3-135.4-146.3-163-184.76-213.7系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖如圖A-5-9所示。圖A-5-9題5-3系統(tǒng)極坐標(biāo)圖系統(tǒng)的伯德圖如圖A-5-10所示。圖A-5-10題5-3系統(tǒng)伯德圖相角裕度0.7,增益裕量GM3.55dB15-4（1）Gj，此為非最小相位環(huán)節(jié)，其幅頻、相頻特征表達(dá)式為j1該環(huán)節(jié)的伯德圖如圖A-5-11所示。圖A-5-11題5-4伯德圖1（2）慣性環(huán)節(jié)Gj是最小相位的，其幅頻、相頻特征表達(dá)式為j1該環(huán)節(jié)的伯德圖如圖A-5-11點(diǎn)劃線

51、所示。由圖可見(jiàn)，兩個(gè)環(huán)節(jié)擁有相同的幅頻特征，相頻特征有根本差異。105-7(a)Gs，系統(tǒng)的相頻特征曲線如圖A-5-12所示。0.5s1圖A-5-12題5-7Gs10相頻特征曲線0.5s1(b)Gs3.92，系統(tǒng)的相頻特征曲線如圖A-5-13所示。s0.5s1圖A-5-13題5-7Gs3.92相頻特征曲線s0.5s1(c)Gs0.52s1，系統(tǒng)的相頻特征曲線如圖A-5-14所示。s20.5s1圖A-5-14題5-7Gs0.52s1相頻特征曲線s20.5s15-8(a)閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)固。閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)固。閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)固。閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)固。5-92esGss1s10.5s0時(shí)，經(jīng)偏差修正后的伯德圖如圖A-5-

52、15所示。從伯德圖可見(jiàn)系統(tǒng)的剪切頻率c1.15rad/s，在剪切頻率處系統(tǒng)的相角為由上式，滯后環(huán)節(jié)在剪切頻處最大率可有11.1的相角滯后，即解得0.1686s。所以使系統(tǒng)穩(wěn)固的最大值范圍為00.1686s。圖A-5-15題5-9系統(tǒng)伯德圖K知兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率11rad/s,21rad/s。令K1，可繪制5-10由GsHss1s13s3系統(tǒng)伯德圖如圖A-5-16所示。圖A-5-16題5-10系統(tǒng)伯德圖確立()180所對(duì)應(yīng)的角頻率g。由相頻特征表達(dá)式可得arctg1.33g900.33g21解出grad/s31.732在圖A-5-16中找到L(g)2.5dB，也即對(duì)數(shù)幅頻特征提升2.5dB，系統(tǒng)將處于

53、穩(wěn)固的臨界狀態(tài)。所以20lgK2.5dBK4為閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)固的臨界增益值。35-11由L(0.1)0dB知K1；由L(1)3dB知1是慣性環(huán)節(jié)由1的轉(zhuǎn)折頻率；s1從1增大到10，L()降落約23dB，可確立斜率為20dB/dec，知系統(tǒng)無(wú)其余慣性環(huán)節(jié)、或微分環(huán)節(jié)和振蕩環(huán)節(jié)。由(0.1)0和(1)83知系統(tǒng)有一串連純滯后環(huán)節(jié)es。系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為由(1)18083解得0.66s。可確立系統(tǒng)的傳達(dá)函數(shù)為arctg15-12系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為系統(tǒng)穩(wěn)固的增益范圍0K0.1。第六章6-1(a)GsRCs，超前網(wǎng)絡(luò)的伯德圖如圖A-6-1所示。RCs1圖A-6-1題6-1超前網(wǎng)絡(luò)伯德圖(b)1，滯后網(wǎng)絡(luò)

54、的伯德圖如圖A-6-2所示。GsRCs1圖A-6-2題6-1滯后網(wǎng)絡(luò)伯德圖6-2(1)無(wú)源校訂裝置的特色是簡(jiǎn)單，但要達(dá)到理想的校訂成效，一定滿足其輸入阻抗為零，輸出阻抗為無(wú)窮大的條件，不然很難實(shí)現(xiàn)預(yù)期成效。且無(wú)源校訂裝置都有衰減性。而有源裝置多是由直流運(yùn)算放大器和無(wú)源網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，可以達(dá)到較理想的校訂成效。（2）采納比率-積分校訂可使系統(tǒng)由I型轉(zhuǎn)變成II型。利用串連超前校訂裝置在剪切頻率周邊供給的相位超前角，可增大系統(tǒng)的相角裕度，從而改進(jìn)系統(tǒng)的暫態(tài)性能。當(dāng)減小，相頻特征()朝0方向變化且斜率較大時(shí)，加串連滯后校訂可以提升系統(tǒng)的穩(wěn)固程度。可依據(jù)擾動(dòng)的性質(zhì)，采納帶有積分作用的串連校訂，或采納復(fù)合校訂。

55、6-3Gs6s24s6（1）校訂前34(c0.9rad/s)；（2）串連超前校訂Gcss1，66(0.2s1（3）串連滯后校訂Gcs10s1，40(100s1cc0.9rad/s)；0.084rad/s)。（4）串連超前校訂裝置使系統(tǒng)的相角裕度增大，從而降低了系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)量。與此同時(shí)，增添了系統(tǒng)的帶寬，使系統(tǒng)的響應(yīng)速度加速。在本題中，串連滯后校訂的作用是利用其低通濾波器特征，經(jīng)過(guò)減小系統(tǒng)的剪切頻率，提升系統(tǒng)的相角穩(wěn)固裕度，以改進(jìn)系統(tǒng)的穩(wěn)固性和某些暫態(tài)性能。6-4Gs10s0.5s10.1s1校訂前0(c4.47rad/s),加串連超前校訂裝置Gc(s)0.33s1后，36.2(c6.66ra

56、d/s)。0.033s1A-6-3經(jīng)超前校訂，提升了系統(tǒng)的穩(wěn)固裕度。系統(tǒng)校訂前、后伯德圖如圖所示。圖A-6-3題6-4系統(tǒng)校訂前、后伯德圖6-5Gs4s2s1校訂前系統(tǒng)伯德圖如圖A-6-4所示，19.7。取新的剪切頻率為c20.4rad/s圖A-6-4題6-5系統(tǒng)校訂前伯德圖滯后校訂裝置傳達(dá)函數(shù)為Gcs12.5s1，校訂后系統(tǒng)伯德圖如圖A-6-5所示。125s1圖A-6-5題6-5系統(tǒng)校訂后伯德圖6-7GosK，超前校訂裝置Gcss1，校訂后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益為K3.0221，ss1s5.7s62(c3.02rad/s),滿足設(shè)計(jì)要求。6-8GsK0.2s1ss1校訂從前9.6，取128處的0.6

57、02rads為新的剪切頻率，該處增益為21.1db，故取11.3，20.15rad/s則10.013rad/s，滯后校訂裝置傳達(dá)函數(shù)為Gcs6.67s1，76.9s1校訂后系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為Gs86.67s1，ss10.2s176.9s140(c0.602rad/s),滿足要求。系統(tǒng)校訂前、后伯德圖如圖A-6-6所示。圖A-6-6題6-8系統(tǒng)校訂前、后伯德圖6-9未采納反響校訂時(shí)，17.9，帶寬為4.826rad/s。采納反響校訂后，調(diào)整KA2.5，使K10，此時(shí)27。帶寬為7.426rad/s。可見(jiàn)，采納反響校訂，可提升系統(tǒng)的穩(wěn)固裕度，并可使帶寬增大。系統(tǒng)反響校訂前、后伯德圖如圖A-6-7所

58、示。圖A-6-7題6-9系統(tǒng)反響校訂前、后伯德圖第七章ytK0Xsint,0t7-1(a)ytK0XsintK1aK0a,tytK0Xsint,t此中arcsinaXyt0,0t(b)ytK0Xsint,tyt0,t此中arcsina7-3XA-7-1所示，K0.1時(shí)繪制的系統(tǒng)線性部分的極坐標(biāo)圖和非線性環(huán)節(jié)的負(fù)倒幅特征如圖Gj與1無(wú)交點(diǎn)，故系統(tǒng)穩(wěn)固。NX圖A-7-1題7-3系統(tǒng)的穩(wěn)固性分析令Gj=-180，可求得radrad，可得8.7s，將8.7s代入GjK11.53，當(dāng)=111.53時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生自持振蕩。40.127-4NX，系統(tǒng)線性部分的極坐標(biāo)圖和非線性環(huán)節(jié)的負(fù)倒幅特征如圖A-7-2

59、1XX所示，此中1是實(shí)軸上從到的直線。NX2圖A-7-2題7-4系統(tǒng)的穩(wěn)固性分析1Gj與有交點(diǎn)，系統(tǒng)將出現(xiàn)自持振蕩，振蕩頻率為1.4rads，振幅為1.7。NX7-6令x1e,x2e得即有用等傾線法繪制的相軌跡如圖A-7-3所示，奇點(diǎn)為穩(wěn)固焦點(diǎn)。圖A-7-3題7-6系統(tǒng)的相平面圖7-8以下結(jié)果可和仿真結(jié)果比較。相平面分為三個(gè)區(qū)：I區(qū)ee01II區(qū)ee101e1III區(qū)ee101e1用等傾線法繪制的相軌跡如圖A-7-4所示。圖A-7-4題7-8系統(tǒng)相平面圖依據(jù)圖A-7-4，系統(tǒng)有一個(gè)穩(wěn)固的極限環(huán)，且自持振蕩的振幅為0.2。進(jìn)一步可用諧波均衡法確定自持振蕩的頻率。由圖A-7-5中Gj與1的交點(diǎn)可確立自持振蕩的頻率為1.7rads。X圖A-7-5題7-8系統(tǒng)