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电力电子技术第五版课后习题答案第二章 电力电子器件2. 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：u AK >0且u GK >0。
3. 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。
要使晶闸管由导通变为关断，可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，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
4. 图2-27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I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。
002π2π2ππππ4π4π25π4a)b)c)图1-430图2-27 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈0.4767 I m b) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td I m =πm I (122+)≈0.5434 I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =22mI π2143+≈0.6741I m c) I d3=π21⎰20)(πωt d I m =41 I m I 3 =⎰202)(21πωπt d I m =21 I m5. 上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶闸管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少？这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少?解：额定电流I T(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) I m1≈4767.0I≈329.35， I d1≈0.2717 I m1≈89.48 b) I m2≈6741.0I≈232.90, I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314,I d3=41 I m3=78.5第三章 整流电路1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L ＝20mH ，U 2＝100V ，求当α＝0︒和60︒时的负载电流I d ，并画出u d 与i d 波形。
目录第1章电力电子器件 (1)第2章整流电路 (4)第3章直流斩波电路 (20)第4章交流电力控制电路和交交变频电路 (26)第5章逆变电路 (31)第6章PWM控制技术 (35)第7章软开关技术 (40)第8章组合变流电路 (42)第5章逆变电路1．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：有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。
而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。
2．换流方式各有那几种？各有什么特点？答：换流方式有4种：器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。
全控型器件采用此换流方式。
电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。
负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。
强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。
通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。
晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。
3．什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点。
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，直流侧是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。
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。
直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。
②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
三相电压型桥式逆变电路三相电压型桥式逆变电路是一种常用于交流电能转换为直流电能的电路。
它的作用是将三相变压器的交流输出转换成直流输出，使得直流设备可以正常工作。
下面我们将分步骤阐述三相电压型桥式逆变电路的原理和构成。
第一步：构成三相电压型桥式逆变电路由三相桥式整流器、滤波电路、三相逆变器以及控制电路构成。
其中，三相桥式整流器将三相交流电压转化为直流电压，而滤波电路则用于过滤直流电压中的脉动，使其变成平滑的直流电压。
三相逆变器则将直流电压转化为交流电压，以满足直流设备的使用需求。
第二步：原理在三相电压型桥式逆变电路中，三相桥式整流器的作用是将三相的交流电压转换成直流电压，其中，三相桥式整流器中的六个二极管分成三组，每组内部两个二极管互相导通，这样就可以将交流电源的正、负半周分别对三相变压器的正、负半周进行整流。
当交流电压为零时，就可以实现直流电压的输出。
滤波电路中通常采用大容量的电容进行滤波，以去除直流电压中的脉动。
三相逆变器则用于将直流电压转换成交流电压。
在三相逆变器中，采用6个双向可控硅管（thyristor）组成。
通过控制双向可控硅管的通断状态和导通角度，可以控制输出交流电压的幅值和频率，从而满足直流设备的使用需求。
而控制电路则是保证整个电路正常工作的关键，它通过对三相桥式整流器和三相逆变器进行控制，来保证直流电压的稳定输出。
第三步：应用三相电压型桥式逆变电路应用广泛，特别是在电力电子领域。
它可以用于直流电驱动电机、飞行器等需要输入直流电源的设备中，同时也可以用于UPS等应急设备中。
此外，它还可以用于电力系统中的稳定调节，从而实现电网负荷调节和功率控制等功能。
总体而言，三相电压型桥式逆变电路是一种十分重要的电路结构，其在工程实践中有着广泛的应用，不仅对电力系统和工业自动化系统的发展产生了深远的影响，也推动了电力电子学科的发展。
三相逆变器电路原理和工作过程图文说明单相逆变器电路由于受到功率开关器件的容量、零线（中性线）电流、电网负载平衡要求和用电负载性质等的限制，容量一般都在100kV A以下，大容量的逆变电路大多采用三相形式。
三相逆变器按照直流电源的性质不同分为三相电压型逆变器和三相电流型逆变器。
1.三相电压型逆变器。
电压型逆变器就是逆变电路中的输入直流能量由一个稳定的电压源提供，其特点是逆变器在脉宽调制时的输出电压的幅值等于电压源的幅值，而电流波形取决于实际的负载阻抗。
三相电压型逆变器的基本电路如图6-15所示。
该电路主要由6只功率开关器件和6只续流二板管以及带中性点的直流电源构成。
图中负载L和R表示三相负载的各路相电感和相电阻。
图6-15 三相电压型逆变器电路原理图图6-15三相电压型逆变器电路原理图功率开关器件VT1～VT6在控制电路的作用下，控制信号为三相互差1200的脉冲信号时，可以控制每个功率开关器件导通180度或120度，相邻两个开关器件的导通时间互差60度逆变器三个桥臂中上部和下部开关元件以180度间隔交替开通和关断，VT1～VT6以60度的电位差依次开通和关断，在逆变器输出端形成a、b、c三相电压。
控制电路输出的开关控制信号可以是方波、阶梯波、脉宽调制方波、脉宽调制三角波和锯齿波等，其中后三种脉宽调制的波形都是以基础波作为载波，正弦波作为调制波，最后输出正弦波波形。
普通方波和被正弦波调制的方波的区别如图6-16所示，与普通方波信号相比，被调制的方波信号是按照正弦波规律变化的系列方波信号，即普通方波信号是连续导通的，而被调制的方波信号要在正弦波调制的周期内导通和关断N次。
方波调制波形图6-16 方波与被调制方波波形示意图2.三相电流型逆变器。
电流型逆变器的直流输入电源是一个恒定的直流电流源，需要调制的是电流，若一个矩形电流注入负载，电压波形则是在负载阻抗的作用下生成的。
在电流型逆变器中，有两种不同的方法控制基波电流的幅值，一种方法是直流电流源的幅值变化法，这种万法使得交流电输出侧的电流控制比较简单；另一种方法是用脉宽调制来控制基波电流。
考试试卷( 1 )卷一、填空题（本题共8小题，每空1分，共20分）1、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____电压型____和_____电流型___两类。
2、电子技术包括__信息电子技术___和电力电子技术两大分支，通常所说的模拟电子技术和数字电子技术就属于前者。
2、为减少自身损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在____开关_____状态。
当器件的工作频率较高时，__开关_______损耗会成为主要的损耗。
3、在PWM控制电路中，载波频率与调制信号频率之比称为______载波比_______，当它为常数时的调制方式称为_____同步____调制。
在逆变电路的输出频率范围划分成若干频段，每个频段内载波频率与调制信号频率之比为桓定的调制方式称为_____分段同步_______调制。
4、面积等效原理指的是，_____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。
5、在GTR、GTO、IGBT与MOSFET中，开关速度最快的是___MOSFET______，单管输出功率最大的是____GTO_________，应用最为广泛的是___IGBT________。
6、设三相电源的相电压为U2，三相半波可控整流电路接电阻负载时，晶闸管可能承受的最大反向电压为电源线电压的峰值，即，其承受的最大正向电压为。
7、逆变电路的负载如果接到电源，则称为逆变，如果接到负载，则称为逆变。
8、如下图，指出单相半桥电压型逆变电路工作过程中各时间段电流流经的通路(用V1,VD1,V2,VD2表示)。
(1) 0~t1时间段内，电流的通路为________；(2) t1~t2时间段内，电流的通路为_______；(3) t2~t3时间段内，电流的通路为_______；(4) t3~t4时间段内，电流的通路为_______；(5) t4~t5时间段内，电流的通路为_______；二、选择题（本题共10小题，前4题每题2分，其余每题1分，共14分）1、单相桥式PWM逆变电路如下图，单极性调制工作时，在电压的正半周是（）A、V1与V4导通，V2与V3关断B、V1常通，V2常断，V3与V4交替通断C、V1与V4关断，V2与V3导通D、V1常断，V2常通，V3与V4交替通断2、对于单相交流调压电路，下面说法错误的是（）A、晶闸管的触发角大于电路的功率因素角时，晶闸管的导通角小于180度B、晶闸管的触发角小于电路的功率因素角时，必须加宽脉冲或脉冲列触发，电路才能正常工作C、晶闸管的触发角小于电路的功率因素角正常工作并达到稳态时，晶闸管的导通角为180度D、晶闸管的触发角等于电路的功率因素角时，晶闸管的导通角不为180度3、在三相三线交流调压电路中，输出电压的波形如下图所示，在t1~t2时间段内，有（）晶闸管导通。
一、引言： (2)二、交-直-交变压变频器的基本结构 (2)1、三相电压型桥式逆变电路拓扑图 (3)2、交-直-交变压变频器的工作原理 (3)三、三相电压型桥式逆变电路的Simulink建立及模型： 4四、仿真参数及仿真波形设置： (5)1．对脉冲触发器进行参数设置： (5)2. 用subplot作图： (6)3.仿真波形： (7)五、实验结果及分析： (13)六、结论及拓展： (13)七、设计心得： (14)八、参考文献： (14)交-直-交变压变频器中逆变器的仿真一、引言：逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为一定频率下交流电的装置。
相对于整流器将交流电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电，称为DC-AC变换。
这是与整流相反的变换，因而称为逆变。
逆变电路的作用是将直流电压转换成梯形脉冲波，经低通滤波器滤波后，从而使负载上得到的实际电压为正弦波。
现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类。
其主要的分类方式如下：1) 按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。
2) 按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。
3) 按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。
4) 按逆变主开关器件的类型，可分为晶闸管逆变、晶体管逆变、场效应管逆变等等。
5) 按输出稳定的参量，可分为电压型逆变和电流型逆变。
6) 按输出电压或电流的波形，可分为正弦波输出逆变和非正弦波输出逆变。
7) 按控制方式，可分为调频式(PFM)逆变和调脉宽式(PWM)逆变。
日常生活中使用的电源大都为单相交流电，而在工业生产中，由于诸多电力能量特殊要求的电气设备均需要使用三相交流电，例如三相电动机。
随着科技的日新月异，很多设备业已小型化，许多原来工厂中使用的大型三相电气设备都被改进为体积小、耗能低且便于携带的小型设备。
尽管这些设备外形发生了很大的变化，其使用的电源类型——三相交流电却始终无法被取代。
三相逆变器电路原理和工作过程图文说明单相逆变器电路由于受到功率开关器件的容量、零线（中性线）电流、电网负载平衡要求和用电负载性质等的限制，容量一般都在100kV A以下，大容量的逆变电路大多采用三相形式。
三相逆变器按照直流电源的性质不同分为三相电压型逆变器和三相电流型逆变器。
1.三相电压型逆变器。
电压型逆变器就是逆变电路中的输入直流能量由一个稳定的电压源提供，其特点是逆变器在脉宽调制时的输出电压的幅值等于电压源的幅值，而电流波形取决于实际的负载阻抗。
三相电压型逆变器的基本电路如图6-15所示。
该电路主要由6只功率开关器件和6只续流二板管以及带中性点的直流电源构成。
图中负载L和R表示三相负载的各路相电感和相电阻。
图6-15 三相电压型逆变器电路原理图图6-15三相电压型逆变器电路原理图功率开关器件VT1～VT6在控制电路的作用下，控制信号为三相互差1200的脉冲信号时，可以控制每个功率开关器件导通180度或120度，相邻两个开关器件的导通时间互差60度逆变器三个桥臂中上部和下部开关元件以180度间隔交替开通和关断，VT1～VT6以60度的电位差依次开通和关断，在逆变器输出端形成a、b、c三相电压。
控制电路输出的开关控制信号可以是方波、阶梯波、脉宽调制方波、脉宽调制三角波和锯齿波等，其中后三种脉宽调制的波形都是以基础波作为载波，正弦波作为调制波，最后输出正弦波波形。
普通方波和被正弦波调制的方波的区别如图6-16所示，与普通方波信号相比，被调制的方波信号是按照正弦波规律变化的系列方波信号，即普通方波信号是连续导通的，而被调制的方波信号要在正弦波调制的周期内导通和关断N次。
方波调制波形图6-16 方波与被调制方波波形示意图2.三相电流型逆变器。
电流型逆变器的直流输入电源是一个恒定的直流电流源，需要调制的是电流，若一个矩形电流注入负载，电压波形则是在负载阻抗的作用下生成的。
在电流型逆变器中，有两种不同的方法控制基波电流的幅值，一种方法是直流电流源的幅值变化法，这种万法使得交流电输出侧的电流控制比较简单；另一种方法是用脉宽调制来控制基波电流。
三相桥式晶闸管有源逆变电路介绍三相桥式晶闸管有源逆变电路是一种常见的电力电子器件，它将直流电源转换成交流电源。
这种电路广泛应用于工业自动化、电机驱动等领域。
本文将深入介绍三相桥式晶闸管有源逆变电路的工作原理、组成结构、特点以及应用等方面内容。
工作原理三相桥式晶闸管有源逆变电路主要由桥式整流电路、逆变电路和控制电路组成。
在工作过程中，交流电源先经过桥式整流电路，被转换成直流电源。
然后，直流电源经过逆变电路，被转换成交流电源输出。
具体来说，桥式整流电路由6个晶闸管组成，分为三相，每相两个晶闸管，形成全控整流电路。
逆变电路由6个晶闸管组成，同样分为三相，每相两个晶闸管，形成全控逆变电路。
控制电路负责控制晶闸管的开关情况，使整流和逆变的正负半周按照特定的时序进行。
通过控制电路，可以实现对输出交流电压的调节。
组成结构三相桥式晶闸管有源逆变电路的组成结构如下图所示：组成结构图•桥式整流电路由6个晶闸管组成，分为三相，每相两个晶闸管。
•逆变电路同样由6个晶闸管组成，分为三相，每相两个晶闸管。
•控制电路包括触发电路、保护电路等模块，用于控制晶闸管的开关情况。
特点三相桥式晶闸管有源逆变电路具有以下特点：1.高效率：逆变电路采用晶闸管进行开关控制，其性能优于传统的机械开关。
因此，有源逆变电路的效率高，能够节约能源。
2.可调性强：通过控制电路可以实现对输出交流电压的调节，使得电路具有较好的电压控制性能。
3.高可靠性：有源逆变电路采用晶闸管进行开关控制，晶闸管具有可靠性高、寿命长的优势，能够提高整个电路的可靠性。
4.体积小：有源逆变电路采用集成电路技术，使得整个电路的体积较小，方便集成到其他电子设备中。
应用三相桥式晶闸管有源逆变电路在工业自动化以及电机驱动等领域具有广泛的应用。
在工业自动化领域，有源逆变电路可以用于交流电动机的调速控制，实现对电机转速的精确控制。
在电机驱动领域，有源逆变电路可以将直流电源转换为交流电源，驱动交流电机工作。
1.考试试卷( 1 )卷一、填空题（本题共8小题，每空1分，共20分）1、电子技术包括______________和电力电子技术两大分支，通常所说的模拟电子技术和数字电子技术就属于前者。
2、为减少自身损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在_________状态。
当器件的工作频率较高时，_________损耗会成为主要的损耗。
3、在PWM控制电路中，载波频率与调制信号频率之比称为_____________，当它为常数时的调制方式称为_________调制。
在逆变电路的输出频率范围划分成若干频段，每个频段内载波频率与调制信号频率之比为桓定的调制方式称为____________调制。
4、面积等效原理指的是，_________相等而_______不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
5、在GTR、GTO、IGBT与MOSFET中，开关速度最快的是_________，单管输出功率最大的是_____________，应用最为广泛的是___________。
6、设三相电源的相电压为U2，三相半波可控整流电路接电阻负载时，晶闸管可能承受的最大反向电压为电源线电压的峰值，即，其承受的最大正向电压为。
7、逆变电路的负载如果接到电源，则称为逆变，如果接到负载，则称为逆变。
8、如下图，指出单相半桥电压型逆变电路工作过程中各时间段电流流经的通路(用V1,VD1,V2,VD2表示)。
(1) 0~t1时间段内，电流的通路为________；(2) t1~t2时间段内，电流的通路为_______；(3) t2~t3时间段内，电流的通路为_______；(4) t3~t4时间段内，电流的通路为_______；(5) t4~t5时间段内，电流的通路为_______；二、选择题（本题共10小题，前4题每题2分，其余每题1分，共14分）1、单相桥式PWM逆变电路如下图，单极性调制工作时，在电压的正半周是（）A、V1与V4导通，V2与V3关断B、V1常通，V2常断，V3与V4交替通断C、V1与V4关断，V2与V3导通D、V1常断，V2常通，V3与V4交替通断2、对于单相交流调压电路，下面说法错误的是（）A、晶闸管的触发角大于电路的功率因素角时，晶闸管的导通角小于180度B、晶闸管的触发角小于电路的功率因素角时，必须加宽脉冲或脉冲列触发，电路才能正常工作C、晶闸管的触发角小于电路的功率因素角正常工作并达到稳态时，晶闸管的导通角为180度D、晶闸管的触发角等于电路的功率因素角时，晶闸管的导通角不为180度3、在三相三线交流调压电路中，输出电压的波形如下图所示，在t1~t2时间段内，有（）晶闸管导通。
