2022年电力电子学陈坚课后习题答案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 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、高频 PWM整流 . 答：半波整流： 整流器只在沟通电源的半个周波输出整流电压,沟通电源仅半个周期中有电流；全波整流： 整流器在沟通电源的正、负半波都有直流电压输出,沟通电源在正负半周期均有电流；全控整流：指整流主电路中开关器件均为可控器件；半控整流：指整流主电路中开关器件不全是可控器件,而有不控器件二极管；相控整流： 全控整流电路中的开关管为半控器件晶闸管,掌握触发脉冲显现的时刻（即转变晶闸管的移相掌握角的大小）,从而掌握负载的整流电压；高频 PWM整流： 整流主电路中开关器件均为全控器件,内高频转变开关管的导通状况；采纳高频 PWM掌握, 即在一个电源周期案答5.2 什么是电压纹波系数、脉动系数、基波电流数值因数、基波电流位移因数（基波功率因数）和整流输入功率因数？答：电压纹波系数RF：输出电压中全部沟通谐波重量有效值VH与输出电压直流平均值Vd 之比值,；电压脉动系数Sn：整流输出电压中最低次谐波幅值Vnm与直流平均值Vd之比 Sn=Vnm/Vd基波电流数值因数：电流畸变因数也称基波电流数值因数,是基波电流有效值 与总电流有效值 之比,即基波电流位移因数 DPF（基波功率因数）：输入电压与输入电流基波重量之间的相位角（位移角）的余弦,即整流输入功率因数 PF：5.3 三相桥式不控整流任何瞬时均有两个二极管导电,整流电压的瞬时值与三相沟通相电压、线答案 电压瞬时值有什么关系？答：共阴连接的三个二极管中,三相沟通相电压瞬时值最正的那一相自然导通,把最正的相电压接到负载的一端；共阳连接的三个二极管中,三相沟通相电压瞬时值最负的那一相自然导通,把名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 最负的相电压接到负载的另一端；因此,任何时刻负载得到的整流电压瞬时值是线电压的最大瞬时值；答案 5.4 单相桥全控整流和单相桥半控整流特性有哪些区分？答：与单相全控桥相比,（1）在主电路上,半控整流少了两个晶闸管；因而,触发装置较简洁,较经济；答（2）为防止失控而增加了一个续流二极管,使得输出整流电压的波形中没有为负的电压波形；尽管晶闸管的触发移相范畴也是 ,但是,晶闸管的导通角；（3）输出电压平均值：；当范畴内移相掌握时,只能为正值,而全控整流电路在时可为负值；5.5 单相桥全控整流有反电势负载时输出电压波形如何确定？E时,晶闸管才会承担正向电案答：如整流电路中电感L0,就仅在电源电压的瞬时值大于反电势压,才可能触发导通；在晶闸管导通期间,输出整流电压为相应的电源电压瞬时值；时,晶闸管承担反压阻断；在晶闸管阻断期间,负载端电压保持为反电势 E；故整流电流断流；如掌握角 小于（,称为停止导电角）,就负载端电压始终保持为 E；如 大于,就在 wt k 至 wt k 期间载端电压保持为 E；如在负载回路中串联足够大的平波电抗器,使电留恋续、晶闸管的导电角,就电流脉动减小；这时,整流电路输出电压波形是由掌握角均值； 唯独对应的、依次为电源电压的包络线,其直流电压平如在负载回路中串联的平波电抗器不足以使电留恋续,情形介于上述两种情形之间；答5.6 沟通电路电感不为零时引起的换相重叠过程中整流器输出电压的瞬时值如何确定,在换相期间是案什么因素促使负载电流从一个晶闸管向另一个晶闸管转移？,换相后 b答：设换相前a 相的 Ta 导电, Tb 截止,这时（负载电流）,整流电压名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 相的 Tb 导电,换相终止后；假如,一旦 Tb 导通,Ta 立刻受反压截止, 负载电流 立刻从 a 相的 Ta 转到 b 相的 Tb,换相（或换流）过程瞬时完成； 假如,由于电感的储能不能突变为零,原先导电的 A相电流 不能从 突降为零而必需经受一个历时（对应的相位角 称为换相重叠角）过渡过程；在此期间, Ta、Tb 同时导通, a、b 两相电源经电感 2LC 短接状态,如假定 恒定,就；又,所以,即；上式说明, 是作用在两个换流电感上得电源电压之差使得负载电流从一个晶闸管向另一个晶闸管（从 Id 降为零、从零上升到 ； 仍可推得；这说明整流电压的瞬时值是参加换流的 2 相电源电压的平均值；5.7 同一个整流电压波形,时间坐标原点取在不同位置时用傅立叶级数分析得到的谐波特性是否相答案 同,为什么？答：同一个整流电压波形,时间坐标原点取在不同位置时用傅立叶级数分析得到的谐波特性相同；由于,整流电压是以沟通电源的周期为周期的周期性函数；而任何周期性函数在进行傅立叶级数分解的物理意义是用无限项正弦量来等价,从等价的成效来看,自变量（这里指时间）的坐标原点的选定在什么位置,是不影响各正弦（余弦）重量的频率和幅值的大小；时间坐标原点取在不同位置时仅对各重量的相位产生肯定的影响；答5.8 为什么 m脉波的整流电压中只含有Km次谐波, K = 1 ,2, 3, ？案答：整流电压 udc 是从频率为 1/T 周期为 T 的沟通电源变换而来的周期性函数；而任何周期性函数都能写出其傅立叶级数表达式；就整流电压 udc 在周期 T 内的傅立叶级数表达式为：m脉波的整流电压是指在周期 T 中显现了 m个脉波, 由于掌握的对称性,使得这 m个脉波在理论上是相名师归纳总结 同的,也就意味着m脉波的整流电压是频率为1/mT周期为 T/m 的周期性函数；如将这个函数在周期第 3 页,共 6 页为 T/m 的区间进行傅立叶分解,就整流电压udc 可以表示为- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - ,相当于得到的谐波重量得频率为电源电压频率的 mk,这里 k = 1 ,2, 3, 等；答案5.9 为什么要限制有源逆变时的触发掌握角？依据什么原就确定有源逆变时的最大掌握角. 答：为了防止逆变器换相失败,有必要限制有源逆变时的触发掌握角 ,也就是不能让 达到其理论最大值 ；逆变器换相失败的可能缘由有：（1）被关断的晶闸管承担反压的时间不足,小于其安全关断时间（这段时间对应的角度称为关断角,记为）；如不计沟通电源电路中电感 Lc 的影响,认为换相过程瞬时完成,就要求 max ,如 超过此值,就被关断的晶闸管承担反压的时间小于其安全关断时间,之后会因承担正向而可能再次误导通；（2）实际沟通电源电路中电感,存在换相重叠过程； 换相过程在触发脉冲到来后经受对应的换相重叠时间才终止；之后,依旧要求被关断的晶闸管承担足够的反压时间才不致于再次误导答案通；为了确保相控有源逆变的安全牢靠运行,要限制有源逆变时的触发掌握角 不能太大； 假如再考虑留一个安全角,就有源逆变的最大掌握角max 0 5.10 三相桥式相控整流电路触发脉冲的最小宽度应是多少？答：为了保证三相桥式相控整流桥开头工作时共阴极组和共阳极组各有一晶闸管导电形成电流回路,或者在电流断流后能再次形成电流通道回路,必需使两组中（正组 T1、T3、T5 和反组 T4、T6、T2）应导通的那两个晶闸管同时有触发脉冲；有两种方法：一种是采纳宽脉冲触发,使每个触发脉冲的宽度大于（一般取 80° 100° ）；另一种是采纳双脉冲触发,在触发某一晶闸管的同时给前一号晶闸管补发一个触发脉冲,相当于用两个窄脉冲替代一个宽度大于60° 的宽脉冲；所以,三相桥式相控整流电路触发脉冲的最小宽度应是 60° 元件能够被牢靠触发导通所需要施加的脉冲宽度；答5.11 图 5.36 Boost型功率因数校正器为什么能实现输入沟通电流基本正弦,并与沟通电源电压同相？案名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 答：图 5.36 Boost型功率因数校正器中,虚线框内的掌握电路：电压误差放大器VAR、电流误差放大器 CAR、乘法器、比较器 C和驱动器等；采纳了双闭环掌握,电压外环为负载供应恒定的电压；电流内环, 使沟通电源电流 波形跟踪沟通输入正弦电压波形,使 接近正弦并与 同相； 外环的PI 型电压误差放大器 VAR的输出是个直流量 K,当 时保持不变；将整流电压 检测值 交流电源电压瞬时值的肯定值 与 K的乘积作为电感电流 的指令值,保证了指令电流 与沟通电源 同相位；将 与电感电流 的检测值（）一起送入 PI 型电流误差比较器 CAR；结果,使电感电流 跟踪指令值,也就是输入电流 与沟通电源电压 同相,输入端功率因数接近于 1；输入电流（）的波形被高频 PWM调制成接近正弦,但含有很小的高频纹波,经过很小的 LC滤波后即可得到较光滑的正弦波电流；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 答案5.12 三相 PWM整流与三相PWM逆变有什么异、同之处？答： 01 PWM逆变器实现直流到沟通的变换,是无源逆变,掌握方式为他控式,也就是逆变电压的大小、频率和相位都可以依据需要进行掌握；PWM整流器能实现沟通到直流的变换,也可以实现直流到沟通的变换；但这时得逆变是有源逆变,即对逆变电压的大小、频率和相位的掌握,要依据沟通侧电源的频率、相位的实际情形和掌握目的进行掌握,否就就达不到相应得目的；02 在主电路结构上基本相同,两者均采纳全控型半导体开关器件,开关管按正弦规律作脉宽调制；但 PWM整流器的主电路结构必需要有输入电感,整流器沟通侧的电压 输入电感上；03 能量可以双向流淌：可以通过适当掌握整流器沟通端的电压和沟通电源电压之差加到了的幅值和相位,就可以获得所需大小和相位的输入电流；从而可以把沟通输入电流的功率因数掌握为任意值,实现交、 直流侧的双向能量流淌；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页