電力電子學(xué) 陳堅課后習(xí)題答案

答答案 5.1什么是半波整流、全波整流、半控整流、全控整流、相控整流、高頻PWM整流?全控整流：指整流主電路中開關(guān)器件均為可控器件。半控整流：指整流主電路中開關(guān)器件不全是可控器件，而有不控器件二極管。（閘管的移相控制角的大小），從而控制負(fù)載的整流電壓。PWMPWM內(nèi)高頻改變開關(guān)管的導(dǎo)通狀況。答什么是電壓紋波系數(shù)、脈動系數(shù)、基波電流數(shù)值因數(shù)、基波電流位移因數(shù)（基波功率因數(shù)案 和整流輸入功率因數(shù)？答答：電壓紋波系數(shù)RF：輸出電壓中全部交流諧波分量有效值VH。

與輸出電壓直流平均值Vd

之比值，SVn

與直流平均值Vd

之比Sn=Vnm/Vd基波電流數(shù)值因數(shù)：電流畸變因數(shù)也稱基波電流數(shù)值因數(shù)，是基波電流有效值 與總電流有效值 之比，即基波電流位移因數(shù)DPF（基波功率因數(shù)）：輸入電壓與輸入電流基波分量之間的相位角（位移角）的余弦，即整流輸入功率因數(shù)PF：三相橋式不控整流任何瞬間均有兩個二極管導(dǎo)電，整流電壓的瞬時值與三相交流相電壓、答案 電壓瞬時值有什么關(guān)系？答：共陰連接的三個二極管中，三相交流相電壓瞬時值最正的那一相自然導(dǎo)通，把最正的相電壓接到負(fù)載的一端；共陽連接的三個二極管中，三相交流相電壓瞬時值最負(fù)的那一相自然導(dǎo)通，把最負(fù)的相電壓接到負(fù)載的另一端。因此，任何時刻負(fù)載得到的整流電壓瞬時值是線電壓的最大瞬時值。答答案 5.4單相橋全控整流和單相橋半控整流特性有哪些區(qū)別？答：與單相全控橋相比，在主電路上，半控整流少了兩個晶閘管。因而，觸發(fā)裝置較簡單，較經(jīng)濟(jì)。為防止失控而增加了一個續(xù)流二極管，使得輸出整流電壓π

的波形中沒有為負(fù)的電壓波。輸出電壓平均值：內(nèi)移相控制時， 只能為正值，而全控整流電路 在答5.5單相橋全控整流有反電勢負(fù)載時輸出電壓波形如何確定？案

當(dāng) 范圍時可為負(fù)值。答：若整流電路中電感E時，晶閘管才會承受正向電壓，才可能觸發(fā)導(dǎo)通。在晶閘管導(dǎo)通期間，輸出整流電壓為相應(yīng)的電源電壓瞬時值。 時，晶閘管承受反壓阻斷。在晶閘管阻斷期間，負(fù)載端電壓保持為反電勢E。故整流電流斷流。若控制角α小于（ ，稱為停止導(dǎo)電角），則負(fù)載端電壓一直保持為若α大于，在wt＝kπ－δ至wt＝kπ＋α期間載端電壓保持為。若在負(fù)載回路中串聯(lián)足夠大的平波電抗器，使電流連續(xù)、晶閘管的導(dǎo)電角 ，則電流脈動減小。這時，整流電路輸出電壓波形是由控制角α唯一對應(yīng)的、依次為電源電壓的包絡(luò)線，其直流電壓平均值 。若在負(fù)載回路中串聯(lián)的平波電抗器不足以使電流連續(xù)，情況介于上述兩種情況之間。答 5.6交流電路電感不為零時引起的換相重疊過程中整流器輸出電壓的瞬時值如何確定在換相期間案 什么因素促使負(fù)載電流從一個晶閘管向另一個晶閘管轉(zhuǎn)移？答：設(shè)換相前a相的Ta導(dǎo)電，Tb截止，這時 （負(fù)載電流），整流電壓 ，換相后b相的Tb導(dǎo)電，換相結(jié)束后 。如果 ，一旦Tb導(dǎo)通， ，Ta立即受反壓截止負(fù)載電流 立即從a相的Ta轉(zhuǎn)到b相的Tb換（或換流過程瞬時完成如果 ，由于電感的儲能不能突變?yōu)榱阍瓉韺?dǎo)電的A相電應(yīng)的相位角 稱為換相重疊角）過渡過程。

不能從 突降為零而必須經(jīng)歷一個歷時（對在此期間Tb同時導(dǎo)通b兩相電源經(jīng)電感2LC短接狀態(tài)， ，若假定 恒定，則。又 ，所以 ，即。上式說明，是作用在兩個換流電感上得電源電壓之差使得負(fù)載電流從一個晶閘管向另一個晶閘管（從Id降為零、從零上升到)；還可推得 。這說整流電壓的瞬時值是參與換流的2相電源電壓的平均值。5.7同一個整流電壓波形，時間坐標(biāo)原點取在不同位置時用傅立葉級數(shù)分析得到的諧波特性是否相答案同，為什么？答：同一個整流電壓波形，時間坐標(biāo)原點取在不同位置時用傅立葉級數(shù)分析得到的諧波特性相同。因為，整流電壓是以交流電源的周期為周期的周期性函數(shù)。而任何周期性函數(shù)在進(jìn)行傅立葉級數(shù)分解的物理意義是用無限項正弦量來等價，從等價的效果來看，自變量（這里指時間）的坐標(biāo)原點的選定在什么位置，是不影響各正弦（余弦）分量的頻率和幅值的大小。時間坐標(biāo)原點取在不同位置時僅對各分量的相位產(chǎn)生一定的影響。答5.8為什么m脈波的整流電壓中只含有Km次諧波，K=1，2，3，…？案答：整流電壓udc

是從頻率為1/T(周期為T)的交流電源變換而來的周期性函數(shù)。而任何周期性函數(shù)都能寫出其傅立葉級數(shù)表達(dá)式。則整流電壓udc

在周期T內(nèi)的傅立葉級數(shù)表達(dá)式為：mTmmm1/mTT/m)的周期性函數(shù)。若將這個函數(shù)在周期T/mudc，相當(dāng)于得到的諧波分量得頻率為電源電壓頻率的mk，這里k=1，2，3，…等。答案5.9為什么要限制有源逆變時的觸發(fā)控制角？根據(jù)什么原則確定有源逆變時的最大控制角 ?答：為了防止逆變器換相失敗，有必要限制有源逆變時的觸發(fā)控制角α，也就是不能讓α達(dá)到其理論最大值π。逆變器換相失敗的可能原因有：被關(guān)斷的晶閘管承受反壓的時間不足，小于其安全關(guān)斷時間 （這段時間對應(yīng)的角度稱為關(guān)斷角，記為

）。若不計交流電源電路中電感Lc的影響，認(rèn)為換相過程瞬間完成，則要求αmax＝π－ ，若α超過此值，則被關(guān)斷的晶閘管承受反壓的時間小于其安全關(guān)斷時間 ，之后因承受正向而可能再次誤導(dǎo)通。實際交流電源電路中電感 存在換相重疊過程換相過程在觸發(fā)脈沖到來后經(jīng)歷ν對應(yīng)的換相重疊時間才結(jié)束。之后，依然要求被關(guān)斷的晶閘管承受足夠的反壓時間才不致于再次誤導(dǎo)α考慮留一個安全角

，則有源逆變的最大控制角max＝π－θ0－ν－三相橋式相控整流電路觸發(fā)脈沖的最小寬度應(yīng)是多少？答案正組T1T3T5T4T6應(yīng)導(dǎo)通的那兩個晶閘管同時有觸發(fā)脈沖。有兩種辦法：一種是采用寬脈沖觸發(fā)，使每個觸發(fā)脈沖的寬度大于（80°～100°）；另一種是采用雙脈沖觸發(fā)，在觸發(fā)某一晶閘管的同時給前一號晶閘管補(bǔ)發(fā)一個觸發(fā)脈沖，相當(dāng)于用兩個窄脈沖替代一個寬度大于60°的寬脈沖。所以，三相橋式相控整流電路觸發(fā)脈沖的最小寬度應(yīng)是60°＋元件能夠被可靠觸發(fā)導(dǎo)通所需要施加的脈沖寬度。圖5.36Boost型功率因數(shù)校正器為什么能實現(xiàn)輸入交流電流基本正弦，并與交流電源電壓答 相？案答：圖5.36Boost型功率因數(shù)校正器中，虛線框內(nèi)的控制電路：電壓誤差放大器VAR、電流誤差放大器CAR、乘法器、比較器C和驅(qū)動器等。采用了雙閉環(huán)控制，電壓外環(huán)為負(fù)載提供恒定的電壓 ；電流內(nèi)環(huán)使交流電源電流 波形跟蹤交流輸入正弦電壓波形使 接近正弦并與 同相外環(huán)的PI型電壓誤差放大器VAR的輸出是個直流量K，當(dāng)

時保持不變。將整流電壓

檢測值(交流電源電壓瞬時值的絕對值)與K的乘積作為電感電流

的指令值

，保證了指令電流與交流電源 同相位。將與電感電流

的檢測值（

）一起送入PI型電流誤差比較器CAR。結(jié)果，使電感電流因數(shù)接近于1。

跟蹤指令值

，也就是輸入電流

與交流電源電壓 同相，輸入端功率輸入電流（ ）的波形被高頻PWM調(diào)制成接近正弦，但含有很小的高頻紋波，經(jīng)過很小的LC濾后即可得到較光滑的正弦波電流。三相PWMPWM答案答：01PWM小、頻率和相位都可以根據(jù)需要進(jìn)行控制。PWM側(cè)電源的頻率、相位的實際情況和控制目的進(jìn)行控制，否則就達(dá)不到相應(yīng)得目