电力电子陈坚第3章

第3章复习题及思考题解答1. 直流/直流电压变换中开关器件的占空比D是什么？推证图 3.1(c)所示脉宽时间为onT、脉宽角度为θ、周期为ST、幅值为SV的方波脉冲电压O()v t的直流平均值及各次谐波的幅值。

图3.1 Buck变换器电路结构及降压答：占空比D是开关管导通时间onT与开关周期ST的比值。

图 3.1(c)中方波脉冲电压O()v t可以表示为如下傅里叶表达式：SO S12()sin(π)cos()πnVV t DV nD n tnωω∞==+⋅∑，其中常数项为直流平均值，即O SV DV=，各余弦项为各次谐波，其幅值为：S Sn22sin()sin(π)π2πV Va n nDn nθ==。

2. 脉冲宽度调制PWM和脉冲频率调制PFM的优缺点是什么？答：脉冲宽度调制方式PWM，保持ST不变（开关频率不变），改变onT调控输出电压V；脉冲频率调制方式PFM，保持onT不变，改变开关频率或周期调控输出电压V。

实际应用中广泛采用PWM方式。

因为采用定频PWM开关时，输出电压中谐波的频率固定，滤波器设计容易，开关过程所产生电磁干扰容易控制。

此外由控制系统获得可变脉宽信号比获得可变频率信号容易实现。

但是在谐振软开关变换器中为了保证谐振过程的完成，采用PFM控制较容易实现。

3. Buck变换器中电感电流的脉动和输出电压的脉动与哪些因数有关，试从物理上给以解释。

答：电感电流的脉动量与电感量L、开关频率Sf、输入电压SV、输出电压OV有关，输出电压的脉动量与电感量L、电容量C、开关频率S f、输出电压O V有关。

电感量L、电容量C越大其滤波效果越好，而开关频率S f越高，滤波电感的交流阻抗Lω就越大，它对直流电压的阻抗基本为0，同时滤波电容的交流阻抗1/Cω越小。

4. Buck变换器断流工况下的变压比M与哪些因数有关，试从物理上给以解释。

答：Buck变换器在电流断续工况下其变压比M不仅与占空比D有关，还与负载电流OI的大小、电感L 、开关频率S f 以及电压O V 等有关。

3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
实验二 安装测试三相半波有源逆变电路
实验二 安装测试三相半波有源逆变电路
实验二 安装测试三相半波有源逆变电路
实验一 安装测试单相桥式有源逆变电路
实验一 安装测试单相桥式有源逆变电路
实验一 安装测试单相桥式有源逆变电路
实验一 安装测试单相桥式有源逆变电路
实验一 安装测试单相桥式有源逆变电路
实验二 安装测试三相半波有源逆变电路
实验二 安装测试三相半波有源逆变电路
实验二 安装测试三相半波有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.1 单相桥式有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.2 三相有源逆变电路
3.3 有源逆变电路的应用
3.3 有源逆变电路的应用
3.3 有源逆变电路的应用
3.3 有源

当a = 0°时，整流输出直流电压平均值最大，用Ud0
表示，Ud=Ud0=0.45 U2 ；
当a =π时，Ud = 0 ；
输出直流电压平均值围0 ~ π 。
3.2.1单相可控整流电路 ②输出电流平均值
IdU Rd0.45U R2.1c2osa
+ q
f) 0
2p
wt
wt +
wt
wt
wt
图3.4 电感负载的单相半波 可控整流电路及其波形
3.2.1单相可控整流电路
求得在一般情况下的控制特性，可以建立晶闸管 导通时的电压平衡微分方程，求解在一定φ值情况
下，控制角a与导通角θ的关系。
当R为一定值，L越大，导通角θ越大。其平均 值Ud越接近零，输出的直流电流平均值也越小， 负载上得不到所需的功率。
第三章 AC/DC变换技术
交流电能（AC）转换为直流电能（DC）的过程称为 整流，完成整流过程的电力电子变换电路称为整流电 路。
本章主要内容 重点掌握整流电路的结构形式及其工作原理 重点掌握整流电路的工作波形 重点掌握整流电路的数学关系以及设计方法 熟悉变压器漏抗对整流电路的影响 掌握整流电路的谐波和功率因数分析 了解新型的PWM整流电路。
路转移的过程称为换流，也称换相。 ⑧自然换相点：当电路中可控元件全部由不可控
元件代替时，各元件的导电转换点，成为自然 换相点。
3.2.1单相可控整流电路
（3）基本数量关系 ①输出直流电压平均值
p ω tω t) p a a U d 2 1a p2 U 2 s i nd ( 2 2 U 2 ( 1 c o s) 0 .4 5 U 2 1 c 2 o s
③晶闸管电流平均值 流过晶闸管的电流等于负载电流，即：

第三章 可控整流电路 习题与思考题解3-1．分别画出三相半波可控整流电路电阻负载和大电感负载在α为60°、90°的输出电压和晶闸管电压、电流、变压器二次电流i2的波形图。

晶闸管导通角各为多少？输出电压各为多少？解：(1)电阻性负载α=60°时，输出电压和晶闸管电压、电流波形参阅教材P48中的图3-4，其中晶闸管电流波形可在图3-4(c)中读出，变压器二次相电流i2的波形图与相对应相的晶闸管电流波形相同。

α=90°时，可参照上述波形，将控制角α移至90°处开始即可，晶闸管仍导通至相电压正变负的过零点处。

由于α>30°时，u d波形断续，每相晶闸管导电期间为α至本相的正变负过零点，故有晶闸管导通角为 θ＝π-α-30°整流输出电压平均值当α=60°时，θ=90°，Ｕd=0.675U2 。

当α=90°时，θ=60°，Ｕd=0.675U2[1-0.5]=0.3375U2 。

(2)大电感负载α=60°时，输出电压和晶闸管电压、电流波形参阅教材P49中的图3-5，变压器二次相电流i2的波形图与相对应相的晶闸管电流波形相同。

α=90°时，可参照上述波形，将控制角α移至90°处开始即可，但晶闸管导通角仍为θ＝120°。

由于大电感负载电流连续，则晶闸管导通角为 θ＝120°整流输出平均电压为当α=60°时，θ=120°，Ｕd=1.17U2cos60°=0.585U2。

当α=90°时，θ=120°，Ｕd=1.17U2cos90°=03-2．三相半波可控整流电路向大电感性负载供电，已知U2=220V、R=11.7Ω。

计算α=60°时负载电流i d、晶闸管电流i V1、变压器副边电流i2的平均值、有效值和晶闸管上最大可能正向阻断电压值。