电力电子技术_复习题答案

第二章：

1.晶闸管的动态参数有断态电压临界上升率du/dt和通态电流临界上升率等，若du/dt过大，就会使晶闸

管出现_ 误导通_，若di/dt过大，会导致晶闸管_损坏__。

2.目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有电力晶体管、可关断晶闸管、功率

场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管几种。简述晶闸管的正向伏安特性？

答: 晶闸管的伏安特性

正向特性当IG=0时，如果在器件两端施加正向电压，则晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过。

如果正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。

随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低，晶闸管本身的压降很小，在1V左右。

如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态，IH称为维持电流。

3.使晶闸管导通的条件是什么?

答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。

4.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、

电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于半控型器件的是 SCR 。

5.晶闸管的擎住电流I L

答：晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。

6.晶闸管通态平均电流I T(AV)

答：晶闸管在环境温度为40 C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正

弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。

7.晶闸管的控制角α（移相角）

答：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示,也称触发角或控制角。

8.常用电力电子器件有哪些？

答：不可控器件：电力二极管。

半控型器件：晶闸管。

全控型器件：绝缘栅双极晶体管IGBT，电力场效应晶体管（电力MOSFET），门极可关断晶闸管（GTO），电力晶体管。

9.电力电子器件有几种工作状态?（电力电子器件有哪四种工作状态?）

答：四种，即开通、截止、反向击穿、正向击穿。

10.维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？

答：维持晶闸管导通的条件是晶闸管的电流大于使晶闸管维持导通所必需的最小电流。

晶闸管由导通变为关断：去掉正向电压，施加反压，使晶闸管的电流低于维持电流。

11.简述晶闸管的正常工作时的特性。

答: 当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。

当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。

晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否还存在，晶闸管都保持导通。

若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。

12.对同一只晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有I H小于 I L。

13.请在空格内标出下面元件的简称：电力晶体管GTR；可关断晶闸管GTO；功率场

效应晶体管MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT ；IGBT是MOSFET 和GTR的复合管。

14.晶闸管触发电路的要求？

答：晶闸管触发电路应满足下列要求：

1） 触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（结合擎住电流的概念）。 2） 触发脉冲应有足够的幅度。

3） 不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内。

4）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。

16．按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为单极型 、 双极型 、复合型 三 17. 电力二极管的主要类型？

答：电力二极管的主要类型有 普通 、快恢复 、 肖特基 。 18. 按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电流驱动和 电压

驱动 两类 第三章

：

1三相零式可控整流电路带电阻性负载工作时，在控制角α>30°时，负载电流出现 断续_。晶闸管

2。

2 单相全控桥整流电路，其输出电压的脉动频率是100hz ，三相零式可控整流电路，其输出电压的脉动频率为 150hz 。

3 三相半波可控整流电路，带大电感负载，移相范围为（ 90° ）。 4三相全控桥整流电路，带电阻负载，控制角α=30°，试画出整流输出电压u d 的波形，画出晶闸管V11的电压u v11的波形；

5单相半波可控整流电路接电阻负载。α=30°，画出输出电压U d 和晶闸管承受的电压Uvt 波形。 7在单相半波可控整流大电感负载有续流二极管的电路中，晶闸管的控制角a 的最大移相范围是多少？晶闸管的导通角、续流二极管的导通与a 关系如何？ 答: a 的最大移相范围1800

晶闸管的导通角=Л-a 续流二极管的导通角=Л+a

6 三相半波可控整流电路，变压器二次相电压为20V ，带大电感负载，无续流二极管，试计算O

=45α时输出电压，如负载为200A ，求晶闸管上最高电压和晶闸管电流的平均值I dT 、有效值I T 。 解：

V COS U U d 5.1617.12==αφ

V U U TM 4962==φ

A I d 200=

A I I d dT 7.663/==

A I I d T 5.1153/==

8 单相全控桥式变流电路如图所示，工作于有源逆变状态，β=60°，变压器二次相电压有效值U2=220V ，Ed=-150V ，R=l Ω，L 足够大，试按要求完成下列各项： (1)画出输出电压ud 的波形； (2)画出输出电流id 的波形； (3)计算输出电流平均值Id ；

(4)计算晶闸管电流的平均值IdV1和有效值IV1。 解：（3）v u u d 99cos 9.02==α A R

u E I d

d

51=-=

（4）A 5.252I IdV1d

==

A 06.362

I IV 1d ==

9三相零式可控整流电路，在电阻性负载时，当控制角α≤30°，每个晶闸管的导通角θ=

120°。

10 有源逆变失败的原因？

答：逆变失败的原因

1）触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。

2）晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。 3）交流电源缺相或突然消失。

4）换相的裕量角不足，引起换相失败。

11 在三相全控桥式有源逆变电路中，以连接于A 相的共阴极组晶闸管V 1为例 ，说明其在一个周期中，导通及关断期两端承受电压波形的规律。

答:V 1导通期间为其正向管压降(≈0)为120°期间；

V 1关断期间首先为承受线电压U AB 为120°期间； 之后承受线电压U AC 为120°期间。

12 .在三相半波整流电路中，α=60°,如果a 相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载整流电压ud 的波形和晶闸管V1的电压u v1的波形。

13有一个三相全控桥整流电路如图所示。已知电感负载L=0.2H 、α=75°、R=1Ω、变压器二次相电压U 2=100V 。试画出u d 的波形，计算负载的平均整流电压U d 和负载电流平均值I d ，计算变压器二次电流的有效值I 2。 解：ωL=2πfL=6.28×300×0.2=376.8Ω >>R,可视为大电感负载。

U d =U 2cos α≈2.34U 2cos α

=2.34×100×cos75°=60.56V

I d = = =60.56A

变压器二次电流的有效值I 2

I 2=I d ≈0.816I d

=0.816×60.56=49.42A

14单相桥式全控整流电路接阻感负载。α=30°，画出输出电压u d 和输出电流i d 的波形。

15 有源逆变产生的条件？

答: （1）在负载将产生负向电压，且|U d |<|E d | （2）β<90゜

16 什么是逆变失败？如何防止逆变失败？

答： 逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。

防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角β等。 17有一单相半波相控整流电路，负载电阻R d =10Ω，直接接到交流220V 电源上，如图所示。在控制角α=60°时，求输出电压平均值U d 、输出电流平均值I d ，并选择晶闸管元件（考虑两倍裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流）。 解：V u U d 25.742

cos 145.02

=+=α

A R U I d d d 425.7==

晶闸管承受的最大电压

v 311U 22=

311×2＝622V 选800V

7.425×2＝14.85A 选20A

18 有一个三相半波可控整流电路如图所示。

已知带大电感负载，a=45°，R=2Ω变压器二次相电压U 2=380V 。试 (1) 计算负载的平均整流电压U d 和负载电流I d 。 (2) 计算晶闸管电流的有效值I V1。 (3) 按裕量系数2确定晶闸管的额定电压。

解：（1）V

u u d 3.314cos 17.12==α

(2)

(3)

V u 93162= V 18622931=?

选晶闸管的额定电压为2000V

19 在三相全控桥式有源逆变电路中，直流侧输出电流电压Ud=__-2.34 U 2__cos β。（电路中电感L 足够大且电流连续，设变压器二次侧相电压有效值为U 2） 20在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，假设VT 1不能导通，画出0=α整流电压u d 波形。（5分）

A R

U I d

d 2.157==

A 7.903

I IV 1d ==

21单相全控桥式整流电路接大电感负载。已知R=10Ω，a=45°，U 2=100V ，试回答： （1） 计算输出整流电压U d ，输出电流平均值I d ； （2） 计算晶闸管电流的有效值I V1;

（3） 按裕量系数2确定晶闸管的额定电流。

答: (1)

V COS U U d 63.63459.02==

)(363.6A R

U I d

d ==

(2)

)

(5.42

1A I I d v ==

(3)

)(85.257.1A I I VI

VIEAR ==

2×2.85=5.7(A) 额定电流为10(A)的晶闸管。

22控制角α与逆变角β之间的关系为 β=л-α 。

23三相全控桥式整流电路在运行中，当晶闸管触发脉冲丢失或电源缺相，将会出现什么现象，如果是逆变

电路又将如何？ 答：（1）丢失一只晶闸管上的触发脉冲时；

① 会使输出电压波形缺少2个波头，在电流连续的情况下输出电压约降低1/3。

② 某一已导通的晶闸管会关不断二失控，从而导致长期导通而可能过载损坏。 （2）电源缺一相时，

① 会使输出电压波形缺少四个波头。

② 在电流连续的情况下输出电压约降低2/3。 如果是逆变电路，将造成短路故障，使逆变失败。

24分别画三相半波整流电路电感性负载α=0°和三相全控有源逆变电路电感性负载β=60°的输出电压u d 波

26在三相半波整流电路中，α=90°，试绘出在电阻性负载整流电压ud 和电流id 的波形；

25对三相桥式全控变流电路实施触发时，如采用单宽脉冲触发，单宽脉冲的宽度一般取 >60o 度较合适；如采用双窄脉冲触发时，双窄脉冲的间隔应为 60o 度。 27 晶闸管触发电路的要求？

答：晶闸管触发电路应满足下列要求：

1） 触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（结合擎住电流的概念）。 2） 触发脉冲应有足够的幅度。

3） 不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内。

4） 应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。

28 阻感负载的特点是 电流不能突变 ，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是 180 ，其承受的最大正反向电压均为 22U ，续流二极管承受的最大反向电压为22U （设U2为相电压有效值）。

第四章

1. 确定最小逆变角βmin 要考虑的三个因素是晶闸管关断时间t af 所对应的电角度δ，安全裕量角?0和 换相重叠角 。

2.电压型逆变器中间直流环节以 电容 贮能。

3.适用于全控型器件的换流方式是 器件换流。

4．什么是电压型逆变电路？有什么特点？

答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路。 电压型逆变电路的主要特点是：

①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。 ②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。

③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。 5.画出负载换流电路的输出电压电流波形图，并分析其工作原理。

电阻电感串联后再和电容并联，工作在接近并联谐振状态而略呈容性，电容为改善负载功率因数使其略

呈容性而接入直流侧串入大电感L d ， i d 基本没有脉动。

t 1前：VT1、VT4通，VT2、VT3断，u o 、i o 均为正，VT2、VT3电压即为u o 。

t 1时：触发VT2、VT3使其开通，u o 加到VT4、VT1上使其承受反压而关断，电流从VT1、VT4换到VT3、VT2。 t 1必须在u o 过零前并留有足够裕量，才能使换流顺利完成。

6.电流型逆变器中间直流环节以 电感 贮能。

7 画出三相桥式逆变电路图。 8．画出单相半桥电压型逆变电路原理图，并简述其工作原理。

i b)u i

u V

V1和V2栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，两者互补，输出电压u o为矩形波，幅值为U m=U d/2。

V1或V2通时，i o和u o同方向，直流侧向负载提供能量；VD1或VD2通时，i o和u o反向，电感中贮能向直流侧反馈。VD1、VD2称为反馈二极管,它又起着使负载电流连续的作用。

或者

（设开关器件V1和V2的驱动信号在一个周期内各有半周正偏、半周反偏，且两者互补。设t2时刻以前V1为通态，V2为断态。t2时刻给V1关断信号，给V2开通关断信号，则V1关断，但感性负载中的电流i0不能立即改变方向，于是VD2导通续流。当t3时刻i0降为0时，VD2截止，V2开通，i0反向。同样，在t4时刻给V2关断信号，给V1开通关断信号后，V2关断，VD1先续流，t5时刻V1才开通。）

9 逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为电压型逆变器和电流型逆变器。

10 电压型三相桥式逆变电路的每只晶闸管导电的角度是 180°度。

11 通常变流电路实现换流的方式有器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流四种。12．高压直流输电系统原理如图所示，若使功率从左向右传输，变流器Ⅰ、Ⅱ分别工作于什么状态?控制角α如何?输出电压大小、极性如何?

答：变流器Ⅰ工作在整流状态，α1<90o，变流器Ⅱ分别工作在逆变状态, α2>90o。Ud1上正下负。Ud2上正下负。Ud1> Ud2。

13．180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120o 导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。

14．在无源逆变器中，为使晶闸管可靠关断，常采用__负载换流__和__强迫换流__两种。

15．将直流电变为频率、电压可调的交流电称为逆变，交流测接电源称为有源逆变。

16．为保证晶闸管安全可靠工作，需对它进行过电压、过电流保护及吸收电路保护。

17．画出单相全桥逆变电路的原理图和采用移相调压方式时的控制信号波形图、输出电压波形图，并分析其工作原理。

工作原理：

① V1， V4导通, U0=Ud ② V1， VD3导通, U0=0 ③ VD2， VD3导通, U0=-Ud ④ V3， V2导通, U0=-Ud ⑤ V2， VD4导通, U0=0

⑥ VD1， VD4导通, U0=Ud

u o 成为正负各为θ的脉冲，改变θ 即可调节输出电压有效值。

18.在桥式全控有源逆变电路中，理论上逆变角β的范围是__0o ~ 90o 。 19．画出单相半桥逆变电路的原理图和输出电压电流波形图，并分析其工作原理。

V1和V2栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，两者互补，输出电压u o 为矩形波，幅值为

U m=U d/2。

V1或V2通时，i o 和u o 同方向，直流侧向负载提供能量；VD1或VD2通时，i o 和u o 反向，电感中

贮能向直流侧反馈。VD1、VD2称为反馈二极管,它又起着使负载电流连续的作用。

20三相电压型逆变电路中，每个桥臂的导电角度为 180 ，各相开始导电的角度依次相差 120 ，在任一时刻，有 3 个桥臂导通。 21．无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？

答：交流侧接电网，为有源逆变，交流侧接负载，为无源逆变。

22. 全桥逆变电路输出交流电压的幅值Um 为 1 （填上倍数）Ud 。

23电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流，从大的方面，换流可以分为两类，即外部换流和 自换流 ，进一步划分，前者又包括 电网换流 和 负载换流 两种换流方式，后者包括 器件换流 和 强迫换流 两种换流方式。

24半桥逆变电路输出交流电压的幅值Um 为 0.5 Ud ，全桥逆变电路输出交流电压的幅值Um 为 1 Ud 。

第五章：

1、直流斩波电路按照输入电压与输出电压的高低变化来分类有 降压 斩波电路； 升压 斩波电路； 升降压 斩波电路。

2．对于桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于正转电动状态，试分析此时电路的工作情况，并绘制相应的电流流通路径图，同时标明电流流向。

解：需使电动机工作于正转电动状态时，由V 3和VD 3构成的降压斩波电路工作，此时需要V 2保持导通，与V 3

和VD 3构成的降压斩波电路相配合。

3

VD 3

4

当V 3关断时，负载通过VD 3续流，电流路径如（2）图：

3、分析Cuk 斩波电路的工作原理。

Cuk 斩波电路工作原理

V 导通时，E —L1—V 回路和R —L2—C —V 回路分别流过电流。 V 关断时，E —L1—C —VD 回路和R —L2—VD 回路分别流过电流。 输出电压的极性与电源电压极性相反。 ◆基本的数量关系

C 的电流在一周期内的平均值应为零，即

得

从而可得

由L1和L2的电压平均值为零，可得出输出电压Uo 与电源电压E 的关系

4． 如图所示斩波电路，直流电源电压E=100V ，斩波频率f=1kHz 。若要求输出电压ud 的平均值=25V~75V 可调，试计算斩波器V 的占空比α的变化范围以及相应的斩波器V 的导通时间t0n 的变化范围。

解：E u α=0 75.0~25.0=α

ms T 1=

T

t on

=

α ms t on 75.0~25.0=

5．分析下图所示斩波电路的基本工作原理。 形状Q 是可以代替什么元件?

解：

Q 通时，E 向L 充电，充电电流恒为I 1，同时C 的电压向负载供电，因C 值很大，输出电压u o 为恒值，记为U o 。设Q 通的时间为t on ，此阶段L 上积蓄的能量为

Q 断时，E 和L 共同向C 充电并向负载R 供电。设Q 断的时间为t off ，则此期间电感L 释放能量为

稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等:

()off

1o t I E U -on

t EI 1?

=T

C t i 0

d off

on t I t I 12=α

α-=-==112on on on off t t T t t I I E

E t T t E t t U on

on off on o α

α-=

-=

=

1

T/t off>1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路.

形状Q 是可以代替晶闸管或全控型器件。 6．下图所示的降压斩波电路中，E ＝100V ，L ＝100mH ，R ＝0.5Ω，EM ＝10V ，采用脉宽调制控制方式，T ＝20μs ，当Ton ＝4μs 时。求：（1）输出电压平均值U o ；（2）输出电流平均值I o ；（3并判断负载电流是否连续。

m =

E E M =10010

=0.1 τ=R L =5

.01.0=0. 2

当t on =4μs 时，有

ρ=

τT

=0.0001 =τ

on t

=0.00002

由于

11--ρ

αρe e =11

1000.002000.0--e

e =0.2>m 所以输出电流连续。

此时输出平均电压为

U o =

E T

t on =204

100

?

=20(V)

输出平均电流为

I o =R

E U M o -=5.01020-=20(A)

7.画出升压斩波电路的原理图和输出电流波形图，并分析其工作原理。

V 通时，E 向L 充电，充电电流恒为I 1，同时C 的电压向负载供电，因C 值很大，输出电压u o 为恒值，记为U o 。设V 通的时间为t on ，此阶段L 上积蓄的能量为 。

V 断时，E 和L 共同向C 充电并向负载R 供电。设V 断的时间为t off ，则此期间电感L 释放能量

= on

t EI 1()off

1o

t I E U

-on

t EI 1

为 。 稳态时，一个周期

T 中L 积蓄能量与释放能量相等

T/t off>1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。

8. 画出降压斩波电路的原理图和输出电压电流波形图（电流连续），并分析其工作原理。

工作原理

t =0时刻驱动V 导通，电源E 向负载供电，负载电压u o=E ，负载电流i o 按指数曲线上升；

t =t 1时刻控制V 关断，负载电流经二极管VD 续流，负载电压u o 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小通常使串接的电感L 值较大 。

9．如图所示为一降压斩波电路，试画出输出电压u0和输出电流i0的波形(电流断续)。

= on t EI 1()off

o t I E U 1-()off

1o t I E U -E

t T E t t t U off

off off on o =+=

10 交流电能转换成直流电能称 整流 ，把一种直流电能转换成另一种直流电能称 直流斩波，而把直流电

能转换成交流电能称逆变 。

11 .直流斩波电路按照输入电压与输出电压的高低变化来分类有 降压 斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路。

12．画出升降压斩波电路的原理图和电源i1、电流负载i2波形图。

13.分别写出降压斩波电路、升压斩波电路和升降压斩波电路的直流输出电压U0与电源电压E 的关系式。

答：降压斩波电路

升压斩波电路 升 降压斩波电路

14．降压斩波电路，已知E=200V ，R=10Ω，L 值极大。采用脉宽调制控制方式，当控制周期T=50μs ，全控开关VT 的导通时间t on =20μs ，试完成下列各项要求。

①画出降压斩波电路图 ②计算稳态时输出电压的平均值U O 、输出电流的平均值I O 。 解：① ②

15. 升压斩波电路的典型应用有 直流电动机传动 和 单向功率因素校正 等。

1、直流斩波电路按照输入电压与输出电压的高低变化来分类有 降压 斩波电路； 升压 斩波电路； 升降压 斩波电路。

E U α

-=

11

0E U α=0E U α

α-10

=

V

E T t

E t t t U 80==+=

on off on on o A

R

U

I 8==o o

第六、七章：

1.交交变频电路（采用三相桥式整流电路）的最高输出频率是多少？制约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1/3~1/2错误！未指定书签。。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。 2．单相交流调压电路带阻感负载，当控制角＜(=arctan(L/R) )时,VT1的导通时间 大于π ,VT2的导通时间小于π 。

3．根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM 调制方式可分为 同步调制和异步调制。一般为综合两种方法的优点，在低频输出时采用方法是 异步调制 。

4．改变频率的电路称为变频电路，变频电路有交交变频电路和 交直交 电路两种形式，前者又称为直接变频，后者也称为间接变频。 5．什么叫交—交变频电路？

答：晶闸管交交变频电路，也称周波变流器(Cycloconvertor)。

交交变频电路——把电网频率的交流电变成可调频率的交流电，属于直接变频电路。 6．什么是电压型逆变电路？有什么特点？

答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路。 电压型逆变电路的主要特点是：

①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。 ②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。

③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直

流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。

7. 改变SPWM 逆变器中的调制比，可以改变_ 输出电压基波__的幅值。 8.交流调压电路和交流调功电路有什么区别？

答：交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。

交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。

9、一台工业炉原由额定电压为单相交流220∨供电，额定功率为10千瓦。现改用双向晶闸管组成的单相交

流调压电源供电，如果正常工作时负载只需要5千瓦。试问双向晶闸管的触发角α应为多少度？试求此时的电流有效值，以及电源侧的功率因数值。

解：10

21m ax 0)sin 2(

1

U t d t u U ==

?π

ωωπ

此时负载电流最大，为 R

U

R U I

1

m ax 0m ax

0==

因此最大输出功率为 R

U I U P 2

1max

0max 0max == 输出功率为最大输出功率的50％时，有：

R

U P 2

1)5.0(=

10U 5.0=U

又 10U 22sin π

α

ππα-+=

U 得

90=α

Ω==84.42

1P

U R

A R U I 14.322sin 211

0=-+=π

απαπ

707.02sin 21=-+=

π

απαπλ 10.交流调功电路的调节方式。

答：将负载与电源接通几个周波，再断开几个周波，改变通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率，因其直接调节对象是电路的平均输出功率,所以称为交流调功电路。

11. 已知自耦变压器基本绕组为1-0，调整绕组1-3与1-2之间的匝数是1-0的10％。试分析图示两组反并

联晶闸管组成的电路，是如何实现在输入电压波动时，使输出电压∪0保持稳定？

解 通过对电压检测，实施对两组反并联晶闸管门极予以控制。例如：输入电压高于10%时，让VT1、VT2

这组反并联的晶闸管的触发脉冲移到180°，使它不输出电压，而让VT3、VT4这组反并联晶闸管的触发脉冲移到0°，使他们分别在正负半周全导通时输出电压降低；当输入电压低于额定值10%时，让VT1、VT2这组反并联晶闸管的触发脉冲移到0°，使他们分别在正负半周全导通。让VT3、VT4反并联晶闸管的触发脉冲移到180°使他们截止，从而使输出电压提高10%，达到稳定输出电压的目的。

12．一单相交流调压器，电源为工频220V ，阻感串联作为负载，其中R=1Ω，L=2mH 。试求：①开通角α的变化范围；②负载电流的最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧的功率因数。

解：①负载阻抗角为：

φ=arctan （R

L

ω）=arctan （11025023-???π）= 0.5610

开通角α的变化范围为：

φ≤α<π

②当α=φ时，输出电压最大，负载电流也为最大

22max o )

(220

L R I ω+== 186.28A

③，此时输出功率最大，为

P omax =R L R R I 2

222

max o )(220???

?

?

?+=ω= 34.7(KW) 功率因数为

8467.028

.186********

o 1max o =?==

I U P λ 实际上，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦，即

cos 0.8467

13. 正弦脉宽调制（SPWM ）技术运用于电压型逆变电路中， 改变载波频率 可改变开关管的工作频率。 14. 分析单相交交变频电路的整流与逆变工作状态。(10分)

工作状态

t1~t3期间：io 处于正半周，正组工作，反组被封锁。 t1~t2阶段：uo 和io 均为正，正组整流，输出功率为正。 t2~t3阶段：uo 反向，io 仍为正，正组逆变，输出

功率为负。 t3~t5期间：io 处于负半周，反组工作，正组被封锁。

t3~t4阶段：uo 和io 均为负，反组整流，输出功率为正。 t4~t5阶段：uo 反向，io 仍为负，反组逆变，输出功率为负。

15、正弦脉宽调制（SPWM ）技术运用于电压型逆变电路中，当改变 调制波的幅值 可改变逆变器输出电压

幅值；改变 调制波的频率 可改变逆变器输出电压频率。

16.画出电阻电感负载单相交流调压电路的输出电压波形和晶闸管承受的电压波形（触发角为α）。

17 相调压电路带电阻负载，其导通控制角的移相范围为 0～180。

，随的增大， Uo 逐渐减低 ，

功率因数 逐渐减低 。

18 单相交交变频电路带阻感负载时，哪组变流电路工作是由 输出电流的方向 决定的，交流电路工作在整流还是逆变状态是根据 输出电压与输出电流方向是否相同 决定的。

19 M 控制就是对脉冲的 宽度 进行调制的技术；直流斩波电路得到的PWM 波是 等效直流波形 ，

SPWM 波得到的是 等效正弦波形 。

20 据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM 调制方式可分为 异步调制 和 同步调制 。一

般为综合两种方法的优点，在低频输出时采用 异步调制 方法，在高频输出时采用 同步调制 方法。 21．试说明PWM 控制的基本原理。

答: 脉宽调制技术：通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效获得所需要的波形（含形状和幅值）。 面积等效原理：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。

把正弦半波分成N 等分，就可把其看成是N 个彼此相连的脉冲列组成的波形。如果把上述脉冲利用相同数量的等幅不等宽的矩形脉冲替代，且两者中点重合，面积相等，就得到PWM 波。

22 三相交交变频电路主要有两种接线方式，即 公共交流母线进线方式 和 输出星形连结方式 ，其中主要用于中等容量的交流调速系统是公共交流母线进线方式__。

23 WM 波形只在单个极性范围内变化的控制方式称 单极性 控制方式，三相桥式PWM 型逆变电路采用

双极性 控制方式。

24. 采用两晶闸管反并联相控的交流调压电路，输入电压U i ＝220V ，负载电阻R ＝5Ω，L=0。如1＝2＝

/3,求： (1) 试画出输出电压u 0的波形； (2) 计算输出电压有效值； (3) 计算晶闸管的平均电流。 （1）

（2）π

απαπωωπ

π

α

-+==?2sin 21)()sin 2(1

1

210U t d t U U U0＝97.3V （3）

2

cos 145

.0)()/sin 2(2111α

ωωπ

π

α

+==

?R U t d R t U I VT

IVT ＝4.95V