电力电子技术习题解2答.pdf

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1、电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 电电力力电电子技子技术习题术习题解答（解答（仅仅供参考）供参考）【 【巩固巩固练习练习】 】习题习题1 11.1 晶闸管的导通条件是什么，导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定？答：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：0且0。导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上的AKuGKu电压由阳极电压决定。Au1.2 晶闸管的关断条件是什么，如何实现，晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定？答：答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流减小，下

2、降到维持电流以下时，晶闸管内部建AIAIHI立的正反馈无法进行。处于阻断状态时其两端的电压由电源电压决定。1.3 温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化？答：答：温度升高时，晶闸管的触发电流减小、正反向漏电流增大、维持电流减小、正向转折电压和反向击穿电压减小。1.4 晶闸管的非正常导通方式有哪几种？答：答：非正常导通方式有：(1) ，阳极电压升高至相当高的数值；(1) gI0阳极电压上升率过高；(3) 结温过高。dudt1.5 试简述晶闸管的关断时间定义。电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 答：答：晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正

3、向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。1.6 型号为KP100-3，维持电流IH = 4mA的晶闸管，使用在图1-42（习题1.6图）所示电路中是否合理，为什么（暂不考虑电压电流裕量）？答：答：（ （a a） ）不合理不合理100V250KHmAI（ （b b） ）AVIA2010200, KP100KP100的的电电流流额额定定值为值为100100，裕量达倍，太大了。，裕量达倍，太大了。（ （c c） ）不合理不合理150V1501001AA1.7 在图1-43（习题1.7图）所示若要使用单次脉冲触发晶闸管VT导通，门极触发信号（触发电压为脉冲）的宽度最小应多少微秒（设计晶闸管的擎住电流IL

4、=15mA）?答：答：由题意可得晶闸管导通时的回路方程： 可解得可解得AiAtdLRiEd1tAEieR图1-42 习题1.6图 100V150V50k10200VVTVTVT（a） （b） （c） 1图1-43 习题1.7图 50V0.5VTRUR200VVT图1-44 习题1.8图 0.5H电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 ， ，要维维持持晶闸管导通，必须在擎住电流以上，即1LR AitLI， ，所以脉冲宽度必须大于150。350115 100.5e6150 10150tss1.8 单相正弦交流电源、晶闸管和负载电阻串联电路如图1-44（习题图1.8）所示，交流电源电压有效值为22

5、0V。（1）考虑安全裕量，应如何选取晶闸管的额定电压？（2）若电流的波形系数为Kf = 2.22，通过晶闸管的有效电流为100A，考虑晶闸管的安全裕量，应如何选择晶闸管的额定电流？答：答：晶闸管的额定电压:取及8级晶闸管2 32 32220622 933TnTMuuVV800V晶闸管的额定电流 取22.22222TT AVIIA111T AVIA100A1.9 什么是GTR的一次击穿，什么是GTR的二次击穿？答：答：处于工作状态的GTR，当其集电极反偏电压UCE渐增大电压定额BUCEO时，集电极电流IC急剧增大（雪崩击穿），但此时集电极的电压基本保持不变，这叫一次击穿。发生一次击穿时，如果继续

6、增大UCE，又不限制IC，IC上升到临界值时，UCE突然下降，而IC继续增大（负载效应），这个现象称为二次击穿。1.10 GTR对基极驱动电路的要求是什么？答：答：要求如下：（1）提供合适的正反向基流以保证GTR可靠导通与关断，（2）实现主电路与控制电路隔离，（3）自动保护功能，以便在故障发生时快速自动切除驱动信号避免损坏GTR。（4）电路尽可能简单，工作稳定可靠，抗干扰能力强。1.11 在大功率GTR组成的开关电路中为什么要加缓冲电路？电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 答：答：缓冲电路可以使GTR在开通中的集电极电流缓升，关断中的集电极电压缓升，避免了GTR同时承受高电压、大电流。另

7、一方面，缓冲电路也可以使GTR的集电极电压变化率dtdu和集电极电流变化率dtdi得到有效值抑制，减小开关损耗和防止高压击穿和硅片局部过热熔通而损坏GTR。1.12 与GTR相比功率MOS管有何优缺点？答：答：GTR是电流型器件，功率MOS是电压型器件，与GTR相比，功率MOS管的工作速度快，开关频率高，驱动功率小且驱动电路简单，无二次击穿问题，安全工作区宽，并且输入阻抗可达几十兆欧。但功率MOS的缺点有：电流容量低，承受反向电压小。1.13 从结构上来讲，功率MOS管与VDMOS管有何区别？答：答：功率MOS采用水平结构，器件的源极S，栅极G和漏极D均被置于硅片的一侧，通态电阻大，性能差，硅

8、片利用率低。VDMOS采用二次扩散形式的P形区的N+型区在硅片表面的结深之差来形成极短的、可精确控制的沟道长度（13m）、制成垂直导电结构可以直接装漏极、电流容量大、集成度高。1.14 试简述功率场效应晶体管在应用中应注意事项。答：答：（1）过电流保护，（2）过电压保护，（3）过热保护，（4）防静电。1.15 与GTR、VDMOS管相比，IGBT有何特点？答：答：IGBT的开关速度快，其开关时间是同容量GTR的1/10，IGBT电流容量大，是同容量MOS的10倍；与VDMOS、GTR相比，IGBT的耐压可以做得很高，最大允许电压UCEM可达4500V，IGBT的最高允许结温TJM为150，而且

9、IGBT的通态压降在室温和最高结温之间变化很小，具有良好的温度特性；通态压降是同一耐压规格VDMOS的1/10，输入阻抗与MOS同。【 【巩固巩固练习练习】 】习题习题2 2电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 一、判断题（正确的打。错误的打）2.1 在半控桥整流带大电感负载不加续流二极管电路在，电路出故障时会出现失控现象。（ ）2.2 在单相全控桥整流电路中，晶闸管的额定电压应取u2。（ ）2.3 在三相半波可控整流电路中，电路输出电压波形的密度频率为300HZ。（ ）2.4 三相半波可控整流电路不需要用大于60小于120的宽脉冲触发，也不需要用相隔60的双脉冲触发，只用符合要求的相隔1

10、20的三组脉冲触发就能正常工作。（ ）2.5 三相桥式半控整流电路带大电感负载，有续流二极管时，当电路出故障时会发生失控现象。（ ）2.6 三相桥式全控整流电路输出电压波形的脉动频率是150HZ。（ ）2.7 在普通晶闸管组成的全控整流电路中，带电感性负载，没有续流二极管时，导通的晶闸管在电源电压过零时不关断。（ ）2.8 在桥式半控整流电路中，带大电感负载，不带续流二极管时，输出电压波形中没有负面积。（ ）二、计算题2.9 单相半波可控整流电路中，试分析下述三种情况负载两端电压ud和晶闸管两端电电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 压uT波形：（1）晶闸管门极不加触发脉冲；（2）晶闸管内

11、部短路（3）晶闸管内部断路。答：答： 2.10 某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电，在流过负载电流平均值相同的情况下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些？答：答：带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些。由于具有电感，当其电流增大时，在电感上会产生感应电动势，抑制电流增加。电阻性负载时整流输出电流的峰值大些，在流过负载电流平均值相同的情况下，为防此时管子烧坏，应选择额定电流大一些的管子。2.11 相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的Ud与Id的乘积是否等于负载有功功率，为什么？带大电感负载时，负载电阻Rd上的Ud与Id的乘积是否等于负载有功功率，为什么？答：答：相控整流

12、电路带电阻性负载时，负载电阻上的平均功率dddIUP 不等于负载有功功率UIP 。因为负载上的电压、电流是非正弦波，除了直流Ud与Id外还有谐波分量,21UU和,21II， ，负载上有功功率为22212PPPPddddIUP 。相控整流电路带大电感负载时，虽然Ud存在谐波，但电流是恒定的直流，故负载电阻Rd上的Ud与Id的乘积等于负载有功功率。电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 2.12 某电阻性负载要求024V直流电压，最大负载电流Id=30A，如果采用220V交流直接供电或由变压器降到60V供电的单相半波可控整流电路，那么两种方案是否都能满足要求？试比较两种供电方案的晶闸管的导通角、

13、额定电压、额定电流、电路的功率因素及对电源容量的要求。答：答：采用由220V交流直接供电当0时： Udo=0.45U2=0.45220 =99V 由变压器降压到60V供电当0时：Ud=0.45U2=0.4560 =27V因此，只要调节都可以满足输出024V直流电压要求。(1) 采用由220V交流直接供电时：2cos145. 02UUd，Ud=24V时121 59121180 VUUT31122AtdtRUIT84sin2210228 . 03024ddIURAIITAVT5457. 18457. 1)(取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为622V和108A。电源提供有功功率 WRI

14、P8 .56448 . 084222电源提供视在功率 kVAIUS58.182208422电源侧功率因数 305. 0SPPF(2) 采用变压器降压到60V供电：电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 2cos145. 02UUd，Ud=24V时39, 14139180 VUUT4 .8422AtdtRUIT38.51sin2210228 . 03024ddIURAIITAVT7 .3257. 138.5157. 1)(取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为168.8V和65.4A。变压器二次侧有功功率 WRIP21128 . 038.51222变压器二次侧视在功率 kVAIUS0

15、8. 338.516022电源侧功率因数 2.13 某电阻性负载，Rd=50，要求Ud在0600V范围内可调，试用单相半波和单相全控桥两种整流电路来供给，分别计算：（1）晶闸管额定电压、电流值；（2）连接负载的导线截面积(导线允许电流密度j=6A/mm2)；（3）负载电阻上消耗的最大功率。答：答：（1）单相半波0时,VUUd133345. 060045. 02,ARUIddd1250600晶闸管的最大电流有效值 AIIdT8 .1857. 1晶闸管额定电流为 IT(AV)57. 1TI12(A) 晶闸管承受最大电压为 22UURM=1885V 取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为4

16、000V和30A。所选导线截面积为 213. 368 .18mmJIS 负载电阻上最大功率 kWRIPTR7 .172电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 （2）单相全控桥0时,VUUd6679 . 06009 . 02,ARUIddd1250600负载电流有效值 AIId3 .1311. 1 (Kf=1.11)晶闸管的额定电流为 IT(AV)57. 1TI6(A) IT=2I晶闸管承受最大电压为 22UURM=1885V取2倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为4000V和20A。所选导线截面积为 222. 263 .13mmJIS 负载电阻上最大功率 kWRIPR9 . 822.

17、14 现有单相半波、单相桥式、三相半波三种整流电路带电阻性负载，负载电流都是40A，问流过与晶闸管串联的熔断器电流的平均值、有效值各为多大？答：答：设0单相半波：IdT=Id=40A AIIdTT8 .6257. 1 (Kf=1.57)单相桥式：IdT=21Id=20AAIIdT3 .2821三相半波：IdT=31Id=13.3A当00时 Ud=1.17U2U2=Ud/1.1730o时 )2cos2332(212dTRUI【 【巩固巩固练习练习】 】习题习题3 33.1 开关器件的开关损耗大小同哪些因素有关？电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 答：答：开关损耗与开关的频率和变换电路的形态

18、性能等因素有关。3.2 试比较Buck电路和boost 电路的异同。答：答：相同点：Buck电路和Boost电路多以主控型电力电子器件（如GTO，GTR，VDMOS和IGBT等）作为开关器件，其开关频率高，变换效率也高。不同点：Buck电路在T关断时，只有电感L储存的能量提供给负载，实现降压变换，且输入电流是脉动的。而Boost电路在T处于通态时，电源Ud向电感L充电，同时电容C集结的能量提供给负载，而在T处于关断状态时，由L与电源E同时向负载提供能量，从而实现了升压，在连续工作状态下输入电流是连续的。3.3 试说明直流斩波器主要有哪几种电路结构，是反向它们各有什么特点。答：答：直流斩波电路主

19、要有降压斩波电路（Buck），升压斩波电路（Boost），升降压斩波电路（BuckBoost）和库克（Cook）斩波电路。降压斩波电路是：一种输出电压的平均值低于输入直流电压的变换电路。它主要用于直流稳压电源和直流直流电机的调速。升压斩波电路是：输出电压的平均值高于输入电压的变换电路，它可用于直流稳压电源和直流电机的再生制动。升降压变换电路是输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相反。主要用于要求输出与输入电压反向，其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源。库克电路也属升降压型直流变换电路，但输入端电流纹波小，输出直流电压平稳，降低了对滤波器的要求。3.4 试简述Buc

20、k-Boost电路同Cuk电路的异同。答：答：这两种电路都有升降压变换功能，其输出电压与输入电压极性相反，而且两种电路的输入、输出关系式完全相同，Buck-Buck-BoostBoost电路是在关断期内电感L给滤波电容C补充能量，输出电流脉动很大，而Cuk电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 电路中接入了传送能量的耦合电容C1，若使C1足够大，输入输出电流都是平滑的，有效的降低了纹波，降低了对滤波电路的要求。3.5 试分析反激式变换器的工作原理。答：答： 反激变换器：当开关管T导通，输入电压Ud便加到变压器TR初级N1上，变压器储存能量。根据变压器对应端的极性，可得次级N2中的感应电动势为

21、下正上负，二极管D截止，次级N2中没有电流流过。当T截止时，N2中的感应电动势极性上正下负，二极管D导通。在T导通期间储存在变压器中的能量便通过二极管D向负载释放。在工作的过程中，变压器起储能电感的作用。输出电压为 dOUDDNNU1123.6试分析正激式变换器的工作原理，为什么正激式变换器需要磁场复位电路？答：答：正激变换器：当开关管T导通时，它在高频变压器初级绕组中储存能量，同时将能量传递到次级绕组，根据变压器对应端的感应电压极性，二极管D1导通，此时D2反向截止，把能量储存到电感L中，同时提供负载电流OI；当开关管T截止时，变压器次级绕组中的电压极性反转过来，使得续流二极管D2导通（而此

22、时D1反向截止），储存在电感中的能量继续提供电流给负载。变换器的输出电压为： dODUNNU12 电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 3.7 试分析正激式电路和反激式电路中的开关和整流二极管在工作时承受的最大电压。答：答：正激式电路中开关在工作时承受的最大电压131siNuUN反激式电路中开关在工作时承受的最大电压13sioNuUUN3.8 试比较几种隔离型变换电路的优缺点。答：答：隔离型变换电路有正激、反激、半桥、全桥和推勉几种。正激电路优点：电路简单，成本低，可靠性高，驱动电路简单。 缺点：变压器单向激磁，利用率低。反激优点：电路简单，成本低，可靠性高，驱动电路简单。缺点：难以达到较

23、大的功率，变压器单向激磁，利用率低。半桥优点：变压器双向励磁，没有偏磁问题，开关少，成本低。 缺点：有直通问题，可靠性低，需要隔离驱动电路。全桥优点：变压器双向励磁，容易达到大功率。缺点：结构复杂，有直通问题，需要多组复杂的隔离驱动电路。推勉优点：变压器双向励磁，变压器一侧回路只有一个开关，损耗小，驱动简单。电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 缺点：有偏磁问题3.9 对于升降压直流斩波器，当其输出电压小于其电源电压时，有（ C ）（注：下列选项中的K为占空比）A.K无法确定 B.0.5K1 C.0K0.5 D.以上说法均是错误的3.10 直流斩波电路是一种（C ）变换电路。A.AC/AC

24、 B.DC/AC C.DC/DC D.AC/DC3.11 下面哪种功能不属于变流的功能（ C ）A.有源逆变 B.交流调压 C.变压器降压 D.直流斩波3.12 降压斩波电路中，已知电源电压Ud = 16V,负载电压U0 = 16V,斩波周期T=4ms，则开通是Ton =( D )A.1ms B.2ms C.3ms D.4ms3.13 有一开关频率为50KHZ的Buck变换电路工作在电感电流连续的情况下，L=0.05mH，输入电压Ud = 15V, 输出电压U0 = 10V,试进行以下计算。（1）求占空比K的大小。（2）当RL=40，求电感中电流的峰-峰值I。（3）若允许输出电压纹波U0/U0

25、=5%，求滤波电容C的最小值。答：答：（1）DUUd10， 667. 015100dUUD（2）AfLDDUfLUUUUIddOdOL333. 11005. 01050)667. 01 (667. 015)1 ()(33(3)因为 2200)(1 (2ftDUUckHzf50 LCfc21则 22)(1 (205. 0ffDc 电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 )1 (205. 0222Dffc66. 61066. 6)1050(1005. 0805. 0667. 01805. 0162332minFLfDCF【 【巩固巩固练习练习】 】习题习题4 44.1 SPWM逆变器有两种调制方

26、法：双极性和（ A ）A单极性；B.多极性；C.三极性；D.四极性。4.2 若增大SPWM逆变器的输出电压基波频率，可采用的控制方法是（ C ）A.增大三角波幅度； B. 增大三角波频率C.增大正弦调制波频率；C.增大正弦调制波幅度。4.3 电压型逆变电路，为了反馈感性负载上的无功能量，必须在电力开关器件上反向并联反馈二极管。（ ）4.4 无源逆变电路，是把直流电能逆变成交流电能送给电网。（）4.5 无源逆变指的是不需要逆变电源的逆变电路。（）4.6 并联谐振逆变电路采用负载换流方式时，谐振回路不一定要呈电容性。（）4.7 电压型并联谐振逆变电路，负载电压波形是很好的正弦波。（ ）4.8 什么

27、是电压型和电流型逆变电路，各有何特点？答：答：按照逆变电路直流侧电源性质分类，直流侧为电压源的逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。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。直流电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 2由于直流电压源的钳位作用，交流侧电压波形为矩形波，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，其波形接近于三角波或正弦波。3当交流侧为阻感性负载时，需提供无功功率，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

28、变桥各臂都并联了二极管。4逆变电路从直流侧向交流侧传送的功率是脉动的，因直流电压无脉动，故功率的脉动是由交流电压来提供。5当用于交直交变频器中，负载为电动机时，如果电动机工作在再生制动状态，就必须向交流电源反馈能量。因直流侧电压方向不能改变，所以只能靠改变直流电流的方向来实现，这就需要给交直整流桥再反并联一套逆变桥。电流型逆变电路的主要特点是：1直流侧串联有大电感，相当于电流源，直流电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。2因为各开关器件主要起改变直流电流流通路径的作用，故交流侧电流为矩形波，与负载性质无关，而交流侧电压波形和相位因负载阻抗角的不同而不同。3直流侧电感起缓冲无功能量的作用，因电流不

29、能反向，故可控器件不必反并联二极管。4当用于交直交变频器且负载为电动机时，若交直变换为可控整流，则很方便地实现再生制动。4.9 电压型逆变电路中的反馈二极管的作用是什么？答：答：在电压型逆变电路中，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。当输出交流电压与电流的极性相同时，电电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压与电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。4.10 为什么在电流型逆变电路的可控器件上要串联二极管？答：答：由于全电路开关管采用自关断器

30、件，其反向不能承受高电压，所以需要在各开关器件支路串入二极管。4.11 全控型器件组成的电压型三相桥式逆变电路能否构成120导电型，为什么？答：答：全控型器件组成的电压型三相桥式逆变电路能构成0120导电型。由于三相桥式逆变电路每个桥臂导通0120，同一相上下两臂的导通有060间隔，各相导通依次相差0120，且不存在上下直通的问题，所以其能构成0120导电型。但当直流电压一定时，其输出交流线电压有效值比 180导电型低得多，直流电源电压利用率低。4.12 并联谐振型逆变电路利用负载电压进行换流，为了保证换流成功应满足什么条件？答：答：为了保证电路可靠换流，必须在输出电压u0过零前t时刻触发T2

31、、T3，称t为触发引前时间。为了安全起见，必须使qrfkttt 式中k为大于1的安全系数，一般取为23。4.13 试说明PWM控制的工作原理。答：答：将一个任意波电压分成N等份，并把该任意波曲线每一等份所包围的面积都用一个与其面积相等的等幅矩形脉冲来代替，且矩形脉冲的中点与相应任意波等份的中点重合，得到一系列脉冲列。这就是PWM波形。但在实际应用中，人们采用任意波与等到腰三角形相交的方法来确定各矩形脉冲的宽度。PWM控制就是利用PWM脉冲对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替所需要的波形。电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 4.1

32、4 单极性和双极性PWM调制有什么区别？答：答：单极性控制方式在调制信号rU的正半个周期或负半个周期内，三角波载波是单极性输出的，所得的波也是单极性范围内变化的。而双极性控制方式中，三角波载波始终是有正有负，而输出的波是双极性的。4.15 三相桥式电压型逆变电路采用180导电方式，当其直流侧电压Ud = 100V时。（1）求输出相电压基波幅值和有效值，（2）求输出线电压基波幅值和有效值。答：答：（1）输出相电压基波幅值 120.63763.7dAN mdUUUV输出相电压基波有效值110.45452AN mANdUUUV（2）输出线电压基波幅值12 32 3 100110dAB mUUV输出线

33、电压基波有效值16 100782AB mABmUUV【 【巩固巩固练习练习】 】习题习题5 55.1 交流调压和交流调功电路有何区别？答：答：交流调功能电路和交流调压电路的电路形式完全相同，但控制方式不同。交流调压电路都是通过控制晶闸管在每一个电源周期内的导通角的大小（相位控制）来调节输出电压的大小。晶闸管交流调功能电路采用整周波的通、断控制方法，例如以n个电源周波为一个大周期，改变导通周波数与阻断周波数的比值来改变变换器在整个大周期内输出的平均功率，实现交流调功。5.2 在单相交流调压电路中，当控制角小于负载功率时为什么输出电压不可控？电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 答：答：当时电

34、源接通，如果先触发T1，则T1的导通角180如果采用窄脉冲触发，当下的电流下降为零，T2的门极脉冲已经消失而无法导通，然后T1重复第一周期的工作，这样导致先触发一只晶闸管导通，而另一只管子不能导通，因此出现失控。5.3 晶闸管相控整流电路和晶闸管交流调压电路在控制上有何区别？答：答：相控整流电路和交流调压电路都是通过控制晶闸管在每一个电源周期内的导通角的大小（相位控制）来调节输出电压的大小。但二者电路结构不同，在控制上也有区别。相控整流电路的输出电压在正负半周同极性加到负载上，输出直流电压。交流调压电路，在负载和交流电源间用两个反并联的晶闸管T1 、T2 或采用双向晶闸管T相联。当电源处于正半

35、周时，触发T1 导通，电源的正半周施加到负载上；当电源处于负半周时，触发T2 导通，电源负半周便加到负载上。电源过零时交替触发T1、T2 ，则电源电压全部加到负载。输出交流电压。5.4 交-交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？答：答：主要特点：只用一次变流效率高；可方便实现四象限工作，低频率输出时的特性接近正弦波。主要不足：接线复杂，如采用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，输出频率低；输出功率因素低；输入电流谐波含量大，频谱复杂。主要用途：500千瓦或1000千瓦以下的大功率、低转速的交流调速电路。5.5 单相交-交变频电路和直

36、流电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同？电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 答：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相同的，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交流电变成不同频率的交流电，通常用于交流电动机传动，两组可控整流电路在输出交流电压一个周期里，交替工作各半个周期，从而输出交流电。而直流电动机传动用的反并联可控整流电路是将交流电变为直流电，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需要决定。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

37、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。5.6 什么是软开关？采用软开关技术的目的是什么？答：答：软开关：在电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开关过程前后引入谐振，使开关条件得以改善。软开关有时也被称为谐振开关。采用软开关技术的目的降低开关损耗和开关噪声。5.7 软开关电路可以分为哪几类？其典型的拓扑分别是什么样子的？各有什么特点？答：答：根据电路中主要的开关元件开通及关断时的电压电流状态，可将软开关电路分为零电压电路和零电流电路两大类

38、；根据软开关技术发展的历程可将软开关电路分为准谐振电路，零开关PWM电路和零转换PWM电路。电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 准谐振电路：准谐振电路中电压或电流的波形为正弦波，电路结构比较简单，但谐振电压或谐振电流很大，对器件要求高，只能采用脉冲频率调制控制方式。 零电压开关准谐振电路的基本开关单元 零电流开关准谐振电路的基本开关单元 零开关PWM电路：这类电路中引入辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过程前后，此电路的电压和电流基本上是方波，开关承受的电压明显降低，电路可以采用开关频率固定的PWM控制方式。 零电压开关PWM电路的基本开关单元 零电流开关PWM电路的基本开

39、关单元 零转换PWM电路：这类软开关电路还是采用辅助开关控制谐振的开始时刻，所不同的是，谐振电路是与主开关并联的，输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小，电路在很宽的输入电压范围内并从零负载到满负载都能工作在软开关状态，无功率的交换被消减到最小。 零电压转换PWM电路的基本开关单元 零电流转换PWM电路的基本开关单元5.8 什么叫准谐振？零电压和零电流开关电路各有什么特点？答：答：正向和反向LC回路值不一样，即振荡频率不同，电流幅值不同，所以振荡不对称。一般正向正弦半波大过负向正弦半波，所以常称为准谐振。无论是串联LC或并联LC都会产生准谐振。电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 零

40、电压特点：谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高。零电流特点：开关谐振电流有效值很大，电路中存在大量无功功率的交换，电路导通损耗加大。5.9 零开关，即零电压开通和零电流关断的含义是什么？答：答：使开关开通前的两端电压为零，则开关导通过程中就不会产生损耗和噪声，这种开通方式为零电压开通；而使开关关断时其电流为零，也不会产生损耗和噪声，称为零电流关断。5.10 试比较ZCS PWM与ZCT PWM这两种变换方式的优缺点。答：答：ZCT PWM电路主开关管在零电流下关断，降低了类似IGBT这种具有很大电流拖尾的大功率电力电子器件的关断损耗，并且没有明显增加主功率开关管及二极管的电压、电流应力。同时

41、，谐振网络可以自适应地根据输入电压与负载的变化调整自己的环流能力。更重要的是它的软开关条件与输入、输出无关，这就意味着它可在很宽的输入电压和输出负载变化范围内有效地实现软开关操作过程，并且用于保证ZVS条件所需的环流能量也不大。ZCT PWM电路变换器的开通是典型的硬开关方式，ZCSPWM变换电路的输入电压和负载在一个很大范围内变化时，可像常规的PWM变换电路那样通过恒定频率PWM控制调节输出电压，且主开关管电压应力小。其主要特点与ZCS QRS电路是一样的，即主开关管电流应力大，续流二极管电压应力大。由于谐振电感仍保持在主功率能量的传递通路上因此，实现 ZCS的条件与电网电压、负载变化有很大

42、的关系，这就制约了它在这些场合的作用。可以像QRC电路一样通过谐振为主功率开关管创造零电压或零电流开关条件，又可以使电路像常规PWM电路一样，通过恒频占空比调制来调节输出电压。电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 5.11 试比较ZVS PWM与ZVT PWM这两种变换方式的优缺点。答：答：ZVS PWM变换电路既有主开关零电压导通的优点，同时，当输入电压和负载在一个很大的范围内变化时又可像常规PWM那样通过恒频PWM调节其输出电压，从而给电路中变压器、电感器和滤波器的最优化设计创造了良好的条件，克服了QRC变换电路中变频控制带来的诸多问题。但其主要缺点是保持了原QRC变换电路中固有的电压

43、应力较大且与负载变化有关的缺陷。另外，谐振电感串联在主电路中，因此主开关管的ZVS条件与电源电压及负载有关。ZVT PWM电路主功率管在零电压下完成导通和关断，有效地消除了主功率二极管的反向恢复特性的影响，同时又不过多的增加主功率开关管与主功率二极管的电压和电流应力ZVT PWM变换器中的辅助开关是在高电压、大电流下关断，这就使辅助开关的开关损耗增加，从而影响整个电路的效率。然而，无论是ZCT PWM还是ZVT PWM的缺点都可以通过电路拓扑结构的改进来加以克服。【 【巩固巩固练习练习】 】习题习题6 66.1 开关电源与线性稳压电源相比有何优缺点？答：答：（1）功耗小、效率高。开关管中的开关

44、器件交替地工作在导通截止和截止-导通的开关状态，转换速度快，这使得开关管的功耗很小，电源的效率可以大幅度提高，可达90%95%。 （2）体积小、重量轻。 开关电源效率高，损耗小，则可以省去较大体积的散热器； 隔离变压用的高频变压器取代工频变压器，可大大减小体积，降低重量； 因为开关频率高，输出滤波电容的容量和体积可大为减小。 （3）稳压范围宽。开关电源的输出电压是由占空比来调节，输入电压的变化可以通过调节占空比的大小来补偿，这样在工频电网电压变化较大时，它仍能保证有较稳定的输出电压。电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 （4）电路形式灵活多样，设计者可以发挥各种类型电路的特长，设计出能满足

45、不同应用场合的开关电源。缺点为：存在开关噪声干扰。6.2 功率因数校正电路的作用是什么？有哪些校正方法，其基本原理是什么？答：答：功率因数校正电路的作用是抑制由交流输入电流严重畸变而产生的谐波注入电网。校正方法有：无源校正和有源校正。无源校正的基本原理是：在主电路中串入无源LC滤波器。有源校正的基本原理是：在传统的整流电路中加入有源开关，通过控制有源开关的通断来强迫输入电流跟随输入电压的变化，从而获得接近正弦波的输入电流和接近1的功率因数。6.3 UPS有何作用，它由几个部分组成，各部分的功能是什么？答：答：UPS电源装置在保证不间断供电的同时，还能提供稳压，稳频和波形失真度极小的高质量正弦波

46、电源。后备式UPS由充电器蓄电池、逆变器、交流稳压器、转换开关等部分组成。各部分的功能：当市电存在时，逆变器不工作，市电经交流稳压器稳压后，通过转换开关向负载供电，同时充电器工作，对蓄电池组浮充电。市电掉电时，逆变器工作，将蓄电池供给的直流电压变换成稳压，稳频的交流电压。转换开关同时断开市电通路，持通逆变器，继续向负载供电。在线式UPS由整流器、逆变器、蓄电池组、静态转换开关等部分组成。各部分功能：正常工作时，市电经整流器变换成直流，在经逆变器变换成稳压、稳频的正弦波交流电压供给负载。当市电掉电时，由蓄电池组向逆变器供电，以保证负载不间断供电，如果逆变器发生故障，则UPS通过静态开关切换到旁路

47、，直接由市电供电。6.4 变频调速装置分成哪两类？答答：变频调速装置一般可以分为交-交变频和交-直-交变频两类。电力电子技术习题解2答请勿盗版 尊重作者 6.5 阐述SPWM变频调速装置的能耗制动电路和控制电路的工作原理。答：答：SPWM变频调速装置的能耗制动电路：在变频调速系统中，电动机的降速和停机，是通过逐渐减小频率来实现的。构成： 制动电阻 制动单元BV 由功率管VB 、电压取样与比较电路和驱动电路组成。 能耗制能耗制动电动电路路控制电路：控制回路由下列回路构成：对频率、电压协调控制的运算回路；主回路的电压/电流检测回路；电动机的速度检测回路；驱动回路；逆变器和电动机的保护回路。控制回路没有接收异步电动机转速检测信号而根据设定运行参数工作时，为开环状态；若将电机运行的速度信号也作为控制信号，则控制回路工作于闭环状态。