电力电子技术6

第六章 谐振开关电路与电力公害抑制

1.开关器件有几种功率损耗?

答: 开通损耗、关断损耗、通态损耗、断态损耗；还有驱动损耗。

2.谐振开关工作的特点是什么?

答: 谐振开关电路在开关过程引入谐振过程，使器件在开通前电压先下降到0，或在关断前电流先降到0，这样就可以消除开关过程中的电压电流重叠，使器件的开关损耗降到很小，因而也可以提高电力电子器件的开关频率，提高装置的效率，减小装置的体积。

3.试分析谐振开关电路的优缺点。

答: 谐振开关技术可以使器件的开关损耗降到很小，因而也可以提高电力电子器件的开关频率，提高装置的效率，减小装置的体积。但也带来一些负面影响：谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高；谐振电流有效值很大，电路中存在大量的无功功率的交换，造成电路道通损耗加大；谐振周期随输入电压，负载变化而改变，因此电路只能采用脉冲频率调制方式来控制。

4.何谓软开关模式和硬开关模式?

答:采用准谐振技术的零电压开关电路和零电流开关电路，这种技术被称为软开关技术。谐振开关技术是以谐振辅助换流方式来解决开关损耗问题的，提高了器件的开关频率，减小了装置的体积，提高了效率。谐振开关模式也称为软开关模式。非谐振开关模式也称为硬开关模式。

5.简述零电流开关谐振电路的工作原理。 答: 零电流开关谐振电路中，谐振电容rC与二极管VD并联，而谐振电感rL与开关管串联。在0T时刻以前，开关管VT处于关断状态，输出滤波电感fL与二极管VD构成续流通道，流过负载电流0I。谐振电感rL中的电感为0，谐振电容rC电压也为0。零电流开关谐振电路工作原理见书中214页

6. 简述零电压开关谐振电路的工作原理。

答：零电压开关谐振电路工作原理见书中215页。

7.软开关PWM的含义是什么？

答：在逆变器和直流输入电源之间加入谐振电路，当谐振电路工作时，逆变器的端电压在零和直流输入电源电压之间振荡，从而实现逆变器上开关管的零电压关断。

第6章 交流—交流变换电路 课后复习题及答案

第1部分：填空题

1.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 交直交变频 电路两种形式，前者又称为 直接变频电路 ，后者也称为 间接变频电路 。

2.单相调压电路带电阻负载，其导通控制角的移相范围为 0~180O ，随的增大， Uo

减小 ，功率因数 减小 。

3.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

越来越短 ,VT2的导通时间 越来越长 。

4.根据三相联接形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式，TCR属于 支路控制三角形 联结方式，TCR的控制角的移相范围为 90°~ 180° ，线电流中所含谐波的次数为

,2,1,16kk 。

5.晶闸管投切电容器 选择晶闸管投入时刻的原则是：

该时刻交流电源电压和电容器预充电电压相等 。

第2部分：简答题

1.交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？

答：在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断。改变通态周期 数和断态周期数的比，可以方便地调节输出功率的平均值，这种电路称为交流调功电路。

交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。交流调功电路常用于电炉的温度控制，像电炉温度这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁的控制，只要以周波数为单位进行控制就足够了。

2.简述交流电力电子开关与交流调功电路的区别。

答：交流调功电路和交流电力电子开关都是控制电路的接通和断开，但交流调功电路是以控制电路的平均输出功率为目的，其控制手段是改变控制周期内电路导通周波数和断开周波数的比。而交流电力电子开关并不去控制电路的平均输出功率，通常也没有明确的控制周期，而只是根据需要控制电路的开通和断开。另外，交流电力电子开关的控制频度通常比交流调功电路低得多。

考试试卷六

一、填空题（本题共17小题，每空1分，共20分）

1、晶闸管的内部结构具有 端、 层、 个PN结。

2、在螺栓式晶闸管上有螺栓的一端是 极。

3、晶闸管的关断条件是 。

4、额定电流为100A的晶闸管，流过单向正弦全波时的最大可能平均电流是 。

5、当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极为何种极性触发电压，管子都将工作在 状态。

6、考虑变压器漏抗的可控整流电路中，在换相过程期间，两个相邻的晶闸管同时导通，对应的电角度称为 。

7、在三相全控桥中，接在同一相的两个晶闸管触发脉冲的相位应相差 。

8、在三相半波可控整流电路中，电阻性负载，当控制角 时，电流连续。

9、三相桥式可控整流电路适宜在 电压而电流不太大的场合使用。

10、带平衡电抗器的双反星形可控整流电路是由两组三相半波可控整流电路

组成。

11、三相半波可控整流电路，供电变压器每相漏感折合到次级的ＬB为100μH，直流负载电流Id＝150A，则换相压降△Ｕγ= 。

12、将直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电直接输出到

的过程称为无源逆变。

13、在单相全控桥式变流器控制直流电动机卷扬机拖动系统中，当a>π/2时，电流主要是依靠电动势Ed来维持的，所以总的能量是电动机回馈给 。

14、有环流可逆电路常见的主电路联结方式有 、 。

15、在无源逆变与直接斩波电路中，都必须设置换流 ，强迫导通的晶闸管可靠关断。

16、晶闸管元件并联时，要保证每一路元件所分担的电流 。

第6章 PWM控制技术

1．试说明PWM控制的基本原理。

答：PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。

在采样控制理论中有一条重要的结论：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，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理

以正弦PWM控制为例。把正弦半波分成N等份，就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。

2．设图6-3中半周期的脉冲数是5，脉冲幅值是相应正弦波幅值的两倍，试按面积等效原理计算脉冲宽度。 解：将各脉冲的宽度用i（i=1, 2, 3, 4, 5）表示，根据面积等效原理可得

1=m50m2dsinUttU=502cost =0.09549(rad)=0.3040(ms)

2 =m525m2dsinUttU=5252cost =0.2500(rad)=0.7958(ms)

3 =m5352m2dsinUttU=53522cost =0.3090(rad)=0.9836(ms)

4 =m5453m2dsinUttU=2 =0.2500(rad)=0.7958(ms)

5 =m54m2dsinUttU=1 =0.0955(rad)=0.3040(ms)