电力电子技术答案第五版.docx

电子电力课后习题答案第一章 电力电子器件1.1 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流脉冲。或者UAK >0且UGK>01.2 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使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。1.3 图143中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im ，试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3及电流有效值I1、I2、I3。解：a) Id1= I1= b) Id2=I2= c) Id3= I3=1.4.上题中假设不考虑平安裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流Id1、Id2、Id3各为多少这时，相应的电流最大值Im1、Im2、Im3各为多少解：额定电流IT(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知a) Im1A, Id1m1b) Im2 Id2 c) Im3=2I=314 Id3= 和一般晶闸管同为PNPN构造,为什么GTO可以自关断,而一般晶闸管不能答：GTO和一般晶阐管同为PNPN构造，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益和，由一般晶阐管的分析可得，是器件临界导通的条件。两个等效晶体管过饱和而导通；不能维持饱和导通而关断。 GTO之所以可以自行关断，而一般晶闸管不能，是因为GTO及一般晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同： l)GTO在设计时较大，这样晶体管V2限制灵敏，易于GTO关断； 2)GTO导通时的更接近于l，一般晶闸管，而GTO那么为，GTO的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极限制关断供应了有利条件； 3)多元集成构造使每个GTO元阴极面积很小，门极和阴极间的间隔 大为缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。1.6.如何防止电力MOSFET因静电感应应起的损坏答：电力MOSFET的栅极绝缘层很薄弱，简洁被击穿而损坏。MOSFET的输入电容是低泄漏电容，当栅极开路时极易受静电干扰而充上超过±20的击穿电压，所以为防止MOSFET因静电感应而引起的损坏，应留意以下几点： 一般在不用时将其三个电极短接； 装配时人体、工作台、电烙铁必需接地，测试时全部仪器外壳必需接地； 电路中，栅、源极间常并联齐纳二极管以防止电压过高； 漏、源极间也要实行缓冲电路等措施汲取过电压。、GTR、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点答：IGBT驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻，GBT是电压驱动型器件，IGBT的驱动多承受专用的混合集成驱动器。 GTR驱动电路的特点是：驱动电路供应的驱动电流有足够陡的前沿，并有确定的过冲，这样可加速开通过程，减小开通损耗；关断时，驱动电路能供应幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。 GTO驱动电路的特点是：GTO要求其驱动电路供应的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度，且一般须要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。 电力MOSFET驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简洁。1.8.全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么试分析RCD缓冲电路中各元件的作用。答：全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压，du/dt或过电流和di/dt,，减小器件的开关损耗。 RCD缓冲电路中，各元件的作用是：开通时，Cs经Rs放电，Rs起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经VDs从Cs分流，使du/dt减小，抑制过电压。 1.9.试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。解:对GBT、GTR、GTO和电力MOSFET的优缺点的比较如下表：器件优点缺点IGBT开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的实力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。开关速度低于电力MOSFET，电压,电流容量不及GTO 。GTR耐压高，电流大，开关特性好，通流实力强，饱和压降低。开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路困难，存在二次击穿问题。GTO电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电导调制效应，其通流实力很强。电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路困难，开关频率低。电力MOSFET开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简洁，工作频率高，不存在二次击穿问题。电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。什么是晶闸管的额定电流？答：晶闸管的额定电流就是它的通态平均电流，国标规定：是晶闸管在环境温度为40和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温所允许的最大工频正弦半波电流的平均值。为什么要限制晶闸管断电电压上升律du/dt答：正向电压在阻断状态下，反向结J2相当的一个电容加在晶闸管两端电压上升率过大，就会有过大的充电电流，此电流流过J3，起到触发电流的作用，易使晶闸管误触发，所以要限制du/dt。为什么要限制晶闸管导通电流上升率di/dt答：在晶闸管导通开始时刻，假设电流上升过快，会有较大的电流集中在门集旁边的小区域内，虽然平均电流没有超过额定值，但在小的区域内部分过热而损坏了晶闸管，所以要限制通态di/dt。电力电子器件工作时产生过电压的缘由及防止措施有哪些？答：产生缘由：1、由分闸、合闸产生的操作过电压；2、雷击引起的雷击过电压；3、晶闸管或及全控型器件反并联的续流二极管换相过程中产生的换相电压。措施：压敏电阻，沟通侧RC抑制电路，直流侧RC限制电路，直流侧RC抑制电路，变压器屏蔽层，避雷器，器件关断过电压RC抑制电路。第2章 整流电路 2.1.单相半波可控整流电路对电感负载供电，L=20Mh，U2=100V，求当时和时的负载电流Id，并画出Ud及Id波形。解：时，在电源电压U2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压U2的负半周期，负载电感L释放能量，晶闸管接着导通。因此，在电源电压U2的一个周期中以下方程成立：考虑到初始条件：当时id=0可解方程：Ud及Id的波形如以下图： 当a=时，在U2的正半周期期间，晶闸管导通使电感L储能，电感L贮存的能量在U2负半周期期间释放，因此在U2的一个周期中期间，以下微分方程成立：考虑到初始条件：当时id=0可解方程得：id=其平均值为Id=此时Ud及id的波形如以下图：2. 2图1为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,问该变压器还有直流磁化问题吗试说明:晶闸管承受的最大反向电压为2U2;当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形及单相全控桥时一样。答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化问题。因为单相全波可控整流电路变压器二次侧绕组中，在正负半周上下绕组中的电流方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不存在直流磁化的问题。以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的状况。 以晶闸管VT2为例。当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1及2个变压器二次绕组并联，所以VT2承受的最大电压为2U2。 当单相全波整流电路及单相全控桥式整流电路的触发角一样时，对于电阻负载：(O)期间无晶闸管导通，输出电压为0；()期间,单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VTl、VT4导通，输出电压均及电源电压U2相等；( )期间均无晶闸管导通，输出电压为0；(2)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出电压等于U2。 对于电感负载： ( )期间，单相全波电路中VTl导通，单相全控桥电路中VTl、VT4导通，输出电压均及电源电压U2相等； (2)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形等于-U2。可见，两者的输出电压一样，加到同样的负载上时，那么输出电流也一样。2.3.单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=20，L值极大，当=时，要求：作出Ud、Id、和I2的波形；求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2； 考虑平安裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：Ud、Id、和I2的波形如以下图：输出平均电压Ud、电流Id、变压器二次电流有效值I2分别为： Ud×100×cosV IdUd/R=77.97/2=38.99(A) I2=Id=38.99(A)晶闸管承受的最大反向电压为： U2=100=141.4(V) - 考虑平安裕量，晶闸管的额定电压为： UN=(23)×141.4=283424(V) 详细数值可按晶闸管产品系列参数选取。 流过晶闸管的电流有效值为： IVT=Id/=27.57(A) 晶闸管的额定电流为： IN=(1.52)×27.57/1.57=2635(A) 详细数值可按晶闸管产品系列参数选取。2.4.单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。解：留意到二极管的特点:承受电压为正即导通。因此，二极管承受的电压不会出现正的部分。在电路中器件均不导通的阶段，沟通电源电压由晶闸管平衡。整流二极管在一周内承受的电压波形如下：2.5.单相桥式全控整流电路，U2 =100V，负载R=20，L值极大，反电势E=60V，当时，要求：作出Ud、Id和I2的波形；求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2；考虑平安裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：Ud、Id和I2的波形如以下图：整流输出平均电压Ud、电流Id、变压器二次测电流有效值I分别为： Ud2cos×100×cos=77.97(V) Id=(Ud一一60)/2=9(A) I2=Id=9(A)晶闸管承受的最大反向电压为： U2=100=141.4(V) 流过每个晶闸管的电流有效值为： IVT=Id/=6.36(A) 故晶闸管的额定电压为： UN=(23)×141.4=283424(V)晶闸管的额定电流为： IN=(1.52)×6.36/1.57=68(A)晶闸管额定电压和电流的详细敢值可按晶闸管产品系列参数选取。2.6.晶闸管串联的单相半控桥(桥中VT1、VT2为晶闸管)，电路如图2所示，U2=100V电阻电感负载,，R=20，L值很大，当=时求流过器件电流的有效值，并作出Ud、Id、IVT、ID的波形。解：Ud、Id、IVT、ID的波形如以下图：负载电压的平均值为 Ud= 负载电流的平均值为 Id=Ud/R=67.52/2=33.75(A) 流过晶闸管VTl、VT2的电流有效值为 IVT=19.49(A) 流过二极管VD3、VD4的电流有效值为 IVD=27.56(A)2.7.在三相半波整流电路中，假设a相的触发脉冲消逝，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压Ud的波形。解：假设=，当负载为电阻时，Ud的波形如下：当负载为电感时，Ud的波形如下：2.8.三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段的电动势一样，其分段布置及其矢量如下图，此时线圈的绕组增加了一些，铜的用料约增加10%，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么图 变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图答：变压器铁心不会被直流磁化。缘由如下：变压器二次绕组在一个周期内，当a1c2对应的晶闸管导通时，al的电流向下流，c3的电流向上流；当clb2对应的晶闸管导通时，cl的电流向下流，b2的电流向上流；当bla2对应的晶闸管导通时，bl的电流向下流，a2的电流向上流；就变压器的一次绕组而言，每一周期中有两段时间(各为)有电流流过，流过的电流大小相等而方向相反，故一周期内流过的电流平均值为零，所以变压器铁心不会被直流磁化。2.9.三相半波整流电路的共阴极接法及共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点吗？假设不是，它们在相位上差多少度？答：三相半波整流电路的共阴极接法及共阳极接法，a、b两相之间换相的的自然换相点不是同一点。它们在相位上相差。2.10.有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，假设它们的触发角都是，那么共阴极组的触发脉冲及共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如都是a相，在相位上差多少度？答：相差。2.ll.三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=50，L值极大，当时，要求：画出Ud、Id和IVT1的波形； 计算Ud、Id、IdT和IVT。解：Ud、Id和IVT1的波形如以下图：Ud、Id、IdT和IVT分别如下 Ud2cos×100×cos=58.5(V) IdUd/R=58.5/5=11.7(A) IdVT=Id/3=11.7/3=3.9(A) IVT=Id/=6.755(A)12.在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，假设有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压Ud波形如何？假设有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响？答：假设VTl不能导通，整流电压波形如下：假设VT1被击穿而短路，那么当晶闸管VT3或VT5导通时，将发生电源相间短路，使得VT3、VT5也可能分别被击穿。2.13.三相桥式全控整流电路，U2 =100V，带电阻电感负载R=50，L值极大，当=时，要求：画出Ud、Id和IVT1的波形计算Ud、Id、IdT和IVT解：Ud、Id和IVT1的波形如下：Ud、Id、IdT和IVT分别如下 Ud2cos×100×cos=117(V) Id=Ud/R=117/5=23.4(A) IDVT =Id/3=23.4/3=7.8(A) IVT=Id/=13.51(A)2.14.单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1，L=，E=40V，U2=100V，LB，当=时，求Ud、Id及的数值，并画出整流电压Ud的波形。解： 考虑LB时，有Ud2cos-udud=2XBId/Id(Ud-E)/R由方程组得IdA又 换相重叠角整流电压Ud的波形2.15.三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U2=100V，R=1，LB=lmH，求当=时、E=50V时Ud、Id、的值并作出Ud及IVT1和IVT2的波形。解：考虑LB时，有： Ud2cos-ud ud=3XBId/2p Id(Ud-E)/R 解方程组得： Ud Ud=6.7(V) Id=44.63(A) 又因为： 即得出 cos( 换相重叠角= Ud及IVTl和IVT2的波形如下:2.16.单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪儿次？答：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有2K (K=l、2、3)次谐波，其中幅值最大的是2次谐波。变压器二次侧电流中含有2K+l(K=、2,3)次即奇次谐波，其中主要的有3次、5次谐波。2.17.三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？答：三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有6K(K=l、2、3)次的谐波，其中幅值最大的是6次谐波。变压器二次侧电流中含有6K+l(K=l、2、3)次的谐波，其中主要的是5、7次谐波。2.18.试计算第题中I2的3、5、7次谐波重量的有效值I23,I25,I27解：在第3题中己知电路为单相全控桥，其输出电流平均值为Id=38.99 (A)于是可得： I23=×=11.7(A) I25=×=7.02(A) I37=×=5.01(A)2.19.带平衡电抗器的双反星形可控整流电路及三相桥式全控整流电路相比有何主要异同答：带平衡电抗器的双反星形可控整流电路及三相桥式全控整流电路相比有以下异同点： 三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者须要用平衡电抗器； 当变压器二次电压有效值U2相等时，双反星形电路的整流电压平均值Ud是三相桥式电路的1/2，而整流电流平均值Id是三相桥式电路的2倍。 在两种电路中，晶闸营的导通及触发脉冲的支配关系是一样的，整流电压Ud和整流电流Id的波形形态一样。 2.20.整流电路多重化的主要目的是什么答：整流电路多重化的目的主要包括两个方面：一是可以使装置总体的功率容量大，二是可以削减整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。 2.21.十二脉波、二十四脉波整流电路的整流输出电压和沟通输入电流中各含哪些次数的谐 波？答：12脉波电路整流电路的沟通输入电流中含有ll次、13次、23次、25次等即12Kl(K=1,2,3.)次谐波，整流输出电压中含有12、24等即12K(K=1,2,3.)次谐波。24脉波整流电路的沟通输入电流中含有23次、25次、47次、49次等即24K1(K=l, 2,3.)次谐波，整流输出电压中含有24、48等即24K(K=1,2,3.)次谐波。2.22.使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么答：条件有二：直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一样，其值应大于变流电路直流侧的平均电压； 要求晶闸管的限制角使Ud为负值。2.23.什么是逆变失败？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。防止逆变夫败的方法有：承受精确牢靠的触发电路，运用性能良好的晶闸管，保证沟通电源的质量，留出足够的换向裕量角等。 2.24.单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0。三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0。2.25.三相全控桥，电动机负载，要求可逆运行，整流变压器的接法是D/Y-5，承受NPN锯齿波触发器，并附有滞后30°的R-C滤波器，确定晶闸管的同步电压和同步变压器的联结形式。答：1考虑踞齿波底宽240°；2信号USA及对应晶闸管阳极电压UA 同相，同步信号USA 超前对应晶闸管阳极电压UA 30°3共阴极组：Y/Y-4、共阳极组：Y/Y-10第3章 直流斩波电路1简述图3-la所示的降压斩波电路工作原理。答：降压斩波器的原理是：在一个限制周期中，让V导通一段时间。，由电源E向L、R、M供电，在此期间，Uo=E。然后使V关断一段时间，此时电感L通过二极管VD向R和M供电，Uo=0。一个周期内的平均电压输出电压小于电源电压,起到降压的作用。2在图3-1a所示的降压斩波电路中，E=200V，R=10，L值微大，E=30V，T=50s，ton=20s，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为输出电流平均值为3在图3-la所示的降压斩波电路中，E=100V，L=lmH，R=05，=10V，承受脉宽调制限制方式，T=20s，当=5s时，计算输出电压平均值，输出电流平均值，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并推断负载电流是否连续。当=3s时，重新进展上述计算。解：由题目条件可得：当时，有 由于所以输出电流连续。4简述图3-2a所示升压斩波电路的根本工作原理。答：假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通态时，电源E向电感L充电，放的能量相等，即：化简得：式中的T1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。5在图3-2a所示的升压斩波电路中，E=50V，L值和C值极大，R=20，承受脉宽调制限制方式，当T=40s，=25s时，计算输出电压平均值，输出电流平均值。解：输出电压平均值为：输出电流平均值为： 6试分别简述升降压斩波电路和Cuk斩波电路的根本原理，并比较其异同点。答：升降压斩波电路的根本原理：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L供电使其贮存能量，此时电流为，方向如图。3-4中所示。同时，电容C维持输出电压根本恒定并向负载R供电。此后，使V关断，电感L中贮存的能量向负载释放，电流为i2，方向如图3-4所示。可见，负载电压极性为上负下正，及电源电压极性相反。稳态时，一个周期T内电感L两端电压对时间的积分为零，即当V处于通态期间，=E：而当V处于断态期间。于是变更导通比，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<<l2时为降压，当l2<<l时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。，A点电压；相反，当S合到A点时，。因此，B点电压的平均值为(Uc为电容电压“c的平均值)，又因电感Ll的电压平均值为零，所以。另一方面，A点的电压平均值为，且的电压平均值为零，按图35b中输出电压Uo的极性，有。于是可得出输出电压Uo及电源电压E的关系：两个电路实现的功能是一样的，均可便利的实现升降压斩波。及升降压斩波电路相比，Cuk斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进展滤波。7试绘制Speic斩波电路和Zeta斩波电路的原理图，并推导其输入输出关系。解：Sepic电路的原理图如下：在V导通期间，左V关断期间当电路工作于稳态时，电感L、L的电压平均值均为零，那么下面的式子成立由以上两式即可得出Zeta电路的原理图如下：在V导通期间在V关断期间当电路工作稳定时，电感、的电压平均值为零，那么下面的式子成立由以上两式即可得出8分析图3-7a所示的电流可逆斩波电路，并结合图3-7b的波形，绘制出各个阶段电流流通的途径并标明电流方向。解：电流可逆斩波电路中，Vl和VDl构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，电动机为电动运行，工作于第l象限：V2和构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变为电能反响到电源，使电动机作再生制动运行，工作于第2象限。 图3-7b中，各阶段器件导通状况及电流途径等如下：导通，电源向负载供电：关断，VD，续流：也导通，L上蓄能:关断，导通，向电源回馈能量 9.对于图3-8所示的桥式可逆斩波电路，假设需使电动机工作于反转电动状态，试分析此时电路的工作状况，并绘制相应的电流流通途径图，同时标明电流流向。解：需使电动机工作于反转电动状态时，由V3和VD3构成的降压斩波电路工作，此时须要V2保持导通，及V3和VD3构成的降压斩波电路相协作。当V3导通时，电源向M供电，使其反转电动，电流途径如以下图：当V3关断时，负载通过VD3续流，电流途径如以下图： 10多相多重斩波电路有何优点答：多相多重斩波电路因在电源及负载间接入了多个构造一样的根本斩波电路，使得输入电源电流和输出负载电流的脉动次数增加、脉动幅度减小，对输入和输出电流滤波更简洁，滤波电感减小。 此外，多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波单元之间互为备用，总体牢靠性进步。第4章 沟通电力限制电路和交交变频电路 一台调光台灯由单相沟通调压电路供电，设该台灯可看作电阻负载，在=0°时输出 功率为最大值，试求功率为最大输出功率的80%、50%时的开通角。解：=0°时的输出电压最大，为 Uomax= 此时负载电流最大，为 Iomax= 因此最大输出功率为 Pmax=Uomax Iomax 输出功率为最大输出功率的80%时，有： Pmax=Uomax Iomax= 此时 Uo= 又由 Uo=U1 解得 同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有： Uo= 又由 Uo=U1 一单相沟通调压器，电源为工频220V，阻感串联作为负载，其中，L=2mH。 试求：开通角a的变更范围；负载电流的最大有效值；最大输出功率及此时电源侧的功率因数；当a=p/2 时，晶闸管电流有效值晶闸管导通角和电源侧功率因数。解：1 所以 2时， 电流连续，电流最大且导通角q=p Io=(3) P= (4)由公式当时 对上式q求导 那么由得 沟通调压电路和沟通调功电路有什么区分？二者各运用于什么样的负载？为什么？ 答：:沟通调压电路和沟通调功电路的电路形式完全一样，二者的区分在于限制方式不同。 沟通调压电路是在沟通电源的每个周期对输出电压波形进展限制。而沟通调功电路是将负载及沟通电源接通几个波，再断开几个周波，通过变更接通周波数及断开周波数的比值来调整负载所消耗的平均功率。 沟通调压电路广泛用于灯光限制如调光台灯和舞台灯光限制及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供用电系统中,还常用于对无功功率的连续调整。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常承受沟通调压电路调整变压器一次电压。如承受晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就须要许多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源须要许多晶闸管并联。这都是特别不合理的。承受沟通调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、本钱低、易于设计制造。 沟通调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的限制对象。由于限制对象的时间常数大，没有必要对沟通电源的每个周期进展频繁限制。 4.4. 什么是TCR，什么是TSC？它们的根本原理是什么？各有何特点？答：TCR是晶闸管限制电抗器。TSC是晶闸管投切电容器。 二者的根本原理如下： TCR是利用电抗器来汲取电网中的无功功率或供应感性的无功功率，通过对晶闸管开通角角的限制，可以连续调整流过电抗器的电流，从而调整TCR从电网中汲取的无功功率的大小。 TSC那么是利用晶闸管来限制用于补偿无功功率的电容器的投入和切除来向电网供应无功功率(供应容性的无功功率)。 二者的特点是： TCR只能供应感性的无功功率，但无功功率的大小是连续的。实际应用中往往配以固定电容器FC，就可以在冷静性到感性的范围内连续调整无功功率。TSC供应容性的无功功率，符合大多数无功功率补偿的须要。其供应的无功功率不能连续调整但在好用中只要分组合理，就可以到达比较志向的动态补偿效果。单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同答：单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路的电路组成是一样的，均由两组反并联的可控整流电路组成。但两者的功能和工作方式不同。单相交交变频电路是将沟通电变成不同频率的沟通电，通常用于沟通电动机传动，两组可控整流电路在输出沟通电压一个周期里，交替工作各半个周期，从而输出沟通电。而直流电动机传动用的反并联可控整流电路是将沟通电变为直流电，两组可控整流路中哪丁组工作并没有像交交变频电路那样的固定交替关系，而是由电动机工作状态的须要确定。4.6.交交变频电路的最高输出频率是多少制约输出频率进步的因素是什么答：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。当交交变频电路中承受常用的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1/31/2。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削减，波形畸变严峻，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进步的主要因素。 交交变频电路的主要特点和缺乏是什么？其主要用处是什么？答：交交变频电路的主要特点是：只用一次变流效率较高；可便利实现四象限工作，低频输出时的特性接近正弦波。交交变频电路的主要缺乏是：接线困难，如承受三相桥式电路的三相交交变频器至少要用36只晶闸管；受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低；输出功率因数较低；输入电流谐波含量大，频谱困难。 主要用处：500千瓦或1000千瓦以下的大功率、低转速的沟通调速电路，如轧机主传动装置、鼓风机、球磨机等场合。 4.8.三相交交变频电路有那两种接线方式？它们有什么区分？答：三相交交变频电路有公共沟通母线进线方式和输出星形联结方式两种接线方式。两种方式的主要区分在于：公共沟通母线进线方式中，因为电源进线端公用，所以三组单相交交变频电路输出端必需隔离。为此，沟通电动机三个绕组必需拆开，共引出六根线。而在输出星形联结方式中，因为电动机中性点和变频器中中性点在一起；电动机只引三根线即可，但是因其三组单相交交变频器的输出联在一起，其电源进线必需隔离，因此三组单相交交变频器要分别用三个变压器供电。 4.9.在三相交交变频电路中，承受梯形波输出限制的好处是什么？为什么？答：在三相交交变频电路中承受梯形波限制的好处是可以改善输入功率因数。因为梯形波的主要谐波成分是三次谐波，在线电压中，三次谐波互相抵消，结果线电压仍为正弦波。在这种限制方式中，因为桥式电路可以较长时间工作在高输出电压区域对应梯形波的平顶区，角较小，因此输入功率因数可进步15%左右。 4.10.试述矩阵式变频电路的根本原理和优缺点。为什么说这种电路有较好的开展前景？答：矩阵式变频电路的根本原理是：对输入的单相或三相沟通电压进展斩波限制，使输出成为正弦沟通输出。矩阵式变频电路的主要优点是：输出电压为正弦波；输出频率不受电网频率的限制；输入电流也可限制为正弦波且和电压同相；功率因数为l，也可限制为须要的功率因数；能量可双向流淌，适用于沟通电动机的四象限运行；不通过中间直流环节而干脆实现变频，效率较高。矩阵式交交变频电路的主要缺点是：所用的开关器件为18个，电路构造较困难，本钱较高，限制方法还不算成熟；输出输入最大电压比只有，用于沟通电机调速时输出电压偏低。因为矩阵式变频电路有特别良好的电气性能，使输出电压和输入电流均为正弦波，输入功率因数为l，且能量双向流淌，可实现四象限运行；其次，和目前广泛应用的交直交变频电路相比，虽然多用了6个开关器件，却省去直流侧大电容，使体积削减，且简洁实现集成化和功率模块化。随着当前器件制造技术的飞速进步和计算机技术的日新月异，矩阵式变频电路将有很好的开展前景。第5章 逆变电路5.l.无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的沟通侧接电网即沟通侧接有电源。而无源逆变电路的沟通侧干脆和负载联接。5.2.换流方式各有那儿种？各有什么特点？答：换流方式