1、 第 1 章 电力电子器件1. 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 AK0 且 uGK0。2. 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。3. 图 1-43 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Im，试计算各波形的电流平均值 Id1、I d2、I
2、d3 与电流有效值 I1、I 2、I 3。0 02 22 44 254a) b) c)图 1-430图 1-43 晶闸管导电波形解：a) Id1= = ( ) 0.2717 Im214)(sintdIm2mII1= = 0.4767 Im4i(t14b) Id2 = = ( ) 0.5434 Im 4)(sintdIm mI2I2 = = 0.6741I42i(1t143c) Id3= = Im120)(tdImI3 = = Imt214. 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 Id1、I d2、I d3 各为多少？这时，相应的电流最大值 Im1、I m2、I m3
3、 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) Im1 329.35， Id1 0.2717 Im1 89.48476.0b) Im2 232.90, Id2 0.5434 Im2 126.566741.0c) Im3=2 I = 314, Id3= Im3=78.5419. 试说明 IGBT、GTR、GTO 和电力 MOSFET 各自的优缺点。解：对 IGBT、GTR、GTO 和电力 MOSFET 的优缺点的比较如下表：器 件 优 点 缺 点IGBT开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗
4、高，为电压驱动，驱动功率小开关速度低于电力 MOSFET,电压，电流容量不及 GTOGTR 耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题GTO电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电导调制效应，其通流能力很强电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低电 力MOSFET开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过 10kW 的电力电子装置第 2 章 整流电路3单相桥式全控整流电路
5、，U 2100V ，负载中 R 2，L 值极大，当 30时，要求：作出 ud、i d、和 i2 的波形；求整流输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次电流有效值 I2；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：u d、i d、和 i2 的波形如下图： u2O tO tO tudidi2O tIdId输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次电流有效值 I2 分别为Ud0.9 U2 cos0.9100cos30 77.97（V）IdU d /R77.97/238.99（A）I2I d 38.99（A）晶闸管承受的最大反向电压为：U2100 141.4（V）考虑安全裕量，晶闸管的额定电压
6、为：UN（23）141.4283424 （V）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。流过晶闸管的电流有效值为：IVTI d 27.57（A）2晶闸管的额定电流为：IN（ 1.52）27.571.572635（A）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。5单相桥式全控整流电路，U 2=100V，负载中 R=2，L 值极大，反电势 E=60V，当=30时，要求： 作出 ud、i d 和 i2 的波形； 求整流输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次侧电流有效值 I2； 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：u d、i d 和 i2 的波形如下图：u2O tO tO tudidi2O tId
7、IdId 整流输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次侧电流有效值 I2 分别为Ud0.9 U 2 cos0.9100cos3077.97(A)Id (U dE)/R(77.9760)/29(A)I2I d 9(A)晶闸管承受的最大反向电压为：U2100 141.4（V）流过每个晶闸管的电流的有效值为：IVTI d 6.36（A）故晶闸管的额定电压为：UN(23)141.4283424（V）晶闸管的额定电流为：IN(1.52)6.361.5768（A）晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。13三相桥式全控整流电路，U 2=100V，带电阻电感负载，R=5，L 值极大，当
8、=60时，要求： 画出 ud、i d 和 iVT1 的波形； 计算 Ud、I d、I dT 和 IVT。解：u d、i d 和 iVT1 的波形如下：= 60u2uduabuacubcubaucaucbuabuacua ub ucO tt1O tid tO tOiVT1U d、I d、I dT 和 IVT 分别如下Ud2.34 U2cos2.34100cos60117（V）IdU dR117523.4（A）IDVTI d323.437.8（A）IVTI d 23.4 13.51（A）14单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1，L=， E=40V，U 2=100V，L B=0.5mH，当 =60时
9、求 Ud、I d 与 的数值，并画出整流电压 ud 的波形。解：考虑 LB 时，有：Ud0.9U 2cosU dU d2X BIdId（U dE）R解方程组得：Ud（R 0.9U 2cos 2X BE）（R2X B）44.55（V）U d0.455（V ）Id4.55（A ）又 U 2cos)(BdI即得出=0.479860换流重叠角 61.33 60=1.33最后，作出整流电压 Ud 的波形如下：O tO tudu215三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U 2=100V，R=1，L=，L B=1mH，求当 =30时、 E=50V 时 Ud、I d、 的值并作出 ud 与 iVT1 和
10、iVT2 的波形。解：考虑 LB 时，有：Ud1.17U 2cosU dU d3X BId2Id（U dE）R解方程组得：Ud（R 1.17U 2cos 3X BE）（2R3X B）94.63（V）U d6.7（V ）Id44.63（A ）又 2 U2cos)(BdI6即得出=0.75230换流重叠角 41.28 30=11.28ud、i VT1 和 iVT2 的波形如下：udiVT1 tO tO Idua ub uciVT2 tO IdOua ub ucu218单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是
11、哪几次？答：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有 2k（k=1、2、3）次谐波，其中幅值最大的是 2 次谐波。变压器二次侧电流中含有 2k1（k1、2、3）次即奇次谐波，其中主要的有 3 次、5 次谐波。19三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？答：三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有 6k（k1、2、3）次的谐波，其中幅值最大的是 6 次谐波。变压器二次侧电流中含有 6k1(k=1、2、3) 次的谐波，其中主要的是 5、7 次谐波。16三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5，L=
12、，U 2=220V，X B=0.3，求Ud、I d、I VD、I 2 和 的值并作出 ud、i VD 和 i2 的波形。解：三相桥式不可控整流电路相当于三相桥式可控整流电路 0时的情况。Ud2.34U 2cosU dU d3X BIdIdU dR解方程组得：Ud2.34U 2cos （13X B/R）486.9（V）Id97.38（A ）又 2 U2cos)(BdI6即得出=0.892cs换流重叠角 26.93二极管电流和变压器二次测电流的有效值分别为IVDI d397.38332.46（A）I2a Id79.51（A）2ud、i VD1 和 i2a 的波形如下：u2udiVD1 tO tO
13、tOtOua ub uct1uabuacubcubaucaucbuabuac i2a IdId20试计算第 3 题中 i2 的 3、 5、7 次谐波分量的有效值 I23、I 25、I 27。解：在第 3 题中已知电路为单相全控桥，其输出电流平均值为Id38.99（A ）于是可得：I232 Id32 38.993 11.7（A ）I252 Id52 38.995 7.02（A ）I272 Id72 38.997 5.01（A ）21试计算第 13 题中 i2 的 5、7 次谐波分量的有效值 I25、I 27。解：第 13 题中，电路为三相桥式全控整流电路，且已知Id23.4（A ）由此可计算出
14、5 次和 7 次谐波分量的有效值为：I25 Id5 23.45 3.65（A ）6I27 Id7 23.47 2.61（A ）22试分别计算第 3 题和第 13 题电路的输入功率因数。解：第 3 题中基波电流的有效值为：I12 Id2 38.99 35.1（A ）基波因数为I 1I I 1I d35.138.99 0.9电路的输入功率因数为： 0.9 cos300.78cos第 13 题中基波电流的有效值：I1 Id 23.39 18.243（A ）6基波因数为I 1I I 1I d0.955电路的输入功率因数为： 0.955 cos600.48cos.2512 脉波、24 脉波整流电路的整流
15、输出电压和交流输入电流中各含哪些次数的谐波？答：12 脉波电路整流电路的交流输入电流中含有 11 次、13 次、23 次、25 次等即12k1、 （k=1， 2，3）次谐波，整流输出电压中含有 12、24 等即12k（k=1，2， 3）次谐波。24 脉波整流电路的交流输入电流中含有 23 次、25 次、47 次、49 次等，即24k1（k=1，2 ，3）次谐波，整流输出电压中含有 24、48 等即24k（k=1，2， 3）次谐波。26使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？答：条件有二：直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；要求晶闸管的控制角 /
16、2 ，使 Ud 为负值。29什么是逆变失败？如何防止逆变失败？答：逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角 等。30单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是 0 180，当负载为电感负载时，要求的晶闸管
17、移相范围是 0 90。三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是 0 120，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是 0 90。第二章 17三相全控桥，反电动势阻感负载，E=200V，R=1，L =，U 2=220V， =60，当L B=0 和L B=1mH 情况下分别求 Ud、I d的值，后者还应求 并分别作出 ud 与 iT 的波形。解：当 LB0 时：Ud2.34 U2cos2.34220cos60257.4（V）Id（U d E）R（257.4200）157.4（A ）当 LB1mH 时Ud2.34U 2cosU dU d3X BIdId（U dE）R解方程组
18、得：Ud（2.34U 2R cos3X BE）（R3X B）244.15（V）Id44.15（A ）U d13.25（V ）又 2X BId U2cos)(60.4485)0cos( 63.35603.35 ud、I VT1 和 IVT2 的波形如下： u2udiVT1 tO tOtOua ub ucuabuacubcubaucaucbuabuac IdiVT2 tOId第 3 章 直流斩波电路1简述图 3-1a 所示的降压斩波电路工作原理。答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让 V 导通一段时间 ton，由电源 E 向L、R、M 供电，在此期间， uoE。然后使 V 关断一段时间 to
19、ff，此时电感 L 通过二极管VD 向 R 和 M 供电，u o0。一个周期内的平均电压 Uo 。输出电压小于电ofn源电压，起到降压的作用。2在图 3-1a 所示的降压斩波电路中，已知 E=200V，R=10，L 值极大，EM=30V，T=50s,t on=20s ,计算输出电压平均值 Uo，输出电流平均值 Io。解：由于 L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为Uo= = =80(V)ETtn502输出电流平均值为Io = = =5(A)RM-1384简述图 3-2a 所示升压斩波电路的基本工作原理。答：假设电路中电感 L 值很大，电容 C 值也很大。当 V 处于通态时，电源 E
20、向电感 L 充电，充电电流基本恒定为 I1，同时电容 C 上的电压向负载 R 供电，因 C 值很大，基本保持输出电压为恒值 Uo。设 V 处于通态的时间为 ton，此阶段电感 L 上积蓄的能量为 。on1tI当 V 处于断态时 E 和 L 共同向电容 C 充电并向负载 R 提供能量。设 V 处于断态的时间为toff，则在此期间电感 L 释放的能量为 。当电路工作于稳态时，一个周期 T 中of1otIEU电感 L 积蓄的能量与释放的能量相等，即： fn1ttI化简得： EtTtofof式中的 ，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。1/oftT5在图 3-2a 所示的升压斩波电路中，已
21、知 E=50V， L 值和 C 值极大， R=20，采用脉宽调制控制方式，当 T=40s， ton=25s 时，计算输出电压平均值 Uo，输出电流平均值Io。解：输出电压平均值为：Uo = = =133.3(V)tf5024输出电流平均值为：Io = = =6.667(A)R3.16试分别简述升降压斩波电路和 Cuk 斩波电路的基本原理，并比较其异同点。答：升降压斩波电路的基本原理：当可控开关 V 处于通态时，电源 E 经 V 向电感 L 供电使其贮存能量，此时电流为 i1，方向如图 3-4 中所示。同时，电容 C 维持输出电压基本恒定并向负载 R 供电。此后，使 V 关断，电感 L 中贮存的
22、能量向负载释放，电流为 i2，方向如图 3-4 所示。可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反。稳态时，一个周期 T 内电感 L 两端电压 uL 对时间的积分为零，即Tt0d当 V 处于通态期间，u L = E；而当 V 处于断态期间，u L = - uo。于是：ofontUt所以输出电压为： EtTEtU1onofn改变导通比 ，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当 01/2 时为降压，当 1/21 时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。Cuk 斩波电路的基本原理：当 V 处于通态时，E L1V 回路和 RL2CV 回路分别流过电流。当 V 处于断态时， EL1CV
23、D 回路和 RL2VD 回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路如图 3-5b 所示，相当于开关 S 在A、B 两点之间交替切换。假设电容 C 很大使电容电压 uC 的脉动足够小时。当开关 S 合到 B 点时，B 点电压uB=0，A 点电压 uA= - uC；相反，当 S 合到 A 点时，u B= uC，u A=0。因此，B 点电压 uB 的平均值为 （U C 为电容电压 uC 的平均值） ，又因电感 L1 的电压平均值为零，所ofTt以 。另一方面，A 点的电压平均值为 ，且 L2 的电压平均fBE ConAUTt值为零，按图 3-5b 中输出电压 Uo 的极性，
24、有 。于是可得出输出电压 Uo 与电Cont源电压 E 的关系： EtTEt 1onofn两个电路实现的功能是一致的，均可方便的实现升降压斩波。与升降压斩波电路相比，Cuk 斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。第 4 章 交流电力控制电路和交交变频电路3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：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周波，再断开几个周波，通过改
25、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。交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供用电系统中，还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。交流调功电路常用于电炉温度
26、这样时间常数很大的控制对象。由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。6交交变频电路的最高输出频率是多少？制约输出频率提高的因素是什么？答：一般来讲，构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出频率就越高。当交交变频电路中采用常用的 6 脉波三相桥式整流电路时，最高输出频率不应高于电网频率的 1/31/2。当电网频率为 50Hz 时，交交变频电路输出的上限频率为 20Hz 左右。当输出频率增高时，输出电压一周期所包含的电网电压段数减少，波形畸变严重，电压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。9 在三相交交变频电路中，
27、采用梯形波输出控制的好处是什么？为什么？答：在三相交交变频电路中采用梯形波控制的好处是可以改善输入功率因数。因为梯形波的主要谐波成分是三次谐波，在线电压中，三次谐波相互抵消，结果线电压仍为正弦波。在这种控制方式中，因为桥式电路能够较长时间工作在高输出电压区域（对应梯形波的平顶区） ， 角较小，因此输入功率因数可提高 15%左右。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
28、。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
29、压型逆变电路的主要特点是：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。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。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：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。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。而交流侧输
30、出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。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
31、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 /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。3. 单极性和双极性 PWM 调
32、制有什么区别？三相桥式 PWM 型逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流电源中点的电压）和线电压 SPWM 波形各有几种电平？答：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的 PWM 波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性 PWM 控制方式。三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的 PWM 波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性 PWM 控制方式。三相桥式 PWM 型逆变电路中，输出相电压有两种电平：0.5U d 和-0.5 Ud。输出线电压有三种电平 Ud、0、- U d。5什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？答：载波信
33、号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。在异步调制方式中，通常保持载波频率 fc 固定不变，因而当信号波频率 fr 变化时，载波比 N 是变化的。异步调制的主要特点是：在信号波的半个周期内，PWM 波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后 1/4 周期的脉冲也不对称。这样，当信号波频率较低时，载波比 N 较大，一周期内的脉冲数较多，正负半周期脉冲不对称和半周期内前后 1/4 周期脉冲不对称产生的不利影响都较小，PWM 波形接近正弦波。而当信号波频率增高时，载波比 N 减小，一周期内的脉冲数减少，PWM 脉冲不对称的影响就变大，有时信号波的微小变化还会产生 P
34、WM 脉冲的跳动。这就使得输出 PWM波和正弦波的差异变大。对于三相 PWM 型逆变电路来说，三相输出的对称性也变差。载波比 N 等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。同步调制的主要特点是：在同步调制方式中，信号波频率变化时载波比 N 不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。当逆变电路输出频率很低时，同步调制时的载波频率 fc 也很低。f c 过低时由调制带来的谐波不易滤除。当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声。当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的载波频率 fc 会过高，使开关器件难以承受。此外，同步调制方式比异步调制方式复杂一些。分段
35、同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。6什么是 SPWM 波形的规则化采样法？和自然采样法比规则采样法有什么优点？答：规则采样法是一种在采用微机实现时实用的 PWM 波形生成方法。规则采样法是在自然采样法的基础上得出的。规则采样法的基本思路是：取三角波载波两个正峰值之间为一个采样周期。使每个 PWM 脉冲的中点和三角波一周期的中点（即负峰点）重合，在三角波的负峰时刻对正弦信号波采样而
36、得到正弦波的值，用幅值与该正弦波值相等的一条水平直线近似代替正弦信号波，用该直线与三角波载波的交点代替正弦波与载波的交点，即可得出控制功率开关器件通断的时刻。比起自然采样法，规则采样法的计算非常简单，计算量大大减少，而效果接近自然采样法，得到的 SPWM 波形仍然很接近正弦波，克服了自然采样法难以在实时控制中在线计算，在工程中实际应用不多的缺点。9什么是电流跟踪型 PWM 变流电路？采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器有何特点？答：电流跟踪型 PWM 变流电路就是对变流电路采用电流跟踪控制。也就是，不用信号波对载波进行调制，而是把希望输出的电流作为指令信号，把实际电流作为反馈信号，通过二者的瞬时
37、值比较来决定逆变电路各功率器件的通断，使实际的输出跟踪电流的变化。采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器的特点：硬件电路简单；属于实时控制方式，电流响应快；不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波分量；与计算法和调制法相比，相同开关频率时输出电流中高次谐波含量较多；采用闭环控制。第 7 章 软开关技术1高频化的意义是什么？为什么提高开关频率可以减小滤波器的体积和重量？为什么提高关频率可以减小变压器的体积和重量？答：高频化可以减小滤波器的参数，并使变压器小型化，从而有效的降低装置的体积和重量。使装置小型化，轻量化是高频化的意义所在。提高开关频率，周期变短，可使滤除开关频率中谐波的电感和电容的参数变
38、小，从而减轻了滤波器的体积和重量；对于变压器来说，当输入电压为正弦波时，U =4.44.f.N.B.S，当频率 f 提高时，可减小 N、S 参数值，从而减小了变压器的体积和重量。2软开关电路可以分为哪几类？其典型拓扑分别是什么样子的？各有什么特点？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；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。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。SLrCrV
39、DL SVDLr LCr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。S LrCrVDLS1 SVDLr LCrS1零电压开关 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
40、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。SLrVDLS1CrVD1Lr Cr S1S VDVD1L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第 8 章 组合变流电路1. 什么是组合变流电路？答：组合变流电路是将某几种基本的变流电路（AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/DC）组合起来，以实现一定新功能的变流电路。2. 试阐明图 8-1 间接交流变流电路的工作原理，并说明该电路有何局限性。答：间接交流变流电路是先将交流电整流为直流电，在将直流电逆变为交流电，图 8-1 所示的是不能再生反馈电力的电压型间接交流变流电路。该电路中整流部分
41、采用的是不可控整流，它和电容器之间的直流电压和直流电流极性不变，只能由电源向直流电路输送功率，而不能由直流电路向电源反馈电力，这是它的一个局限。图中逆变电路的能量是可以双向流动的，若负载能量反馈到中间直流电路，导致电容电压升高。由于该能量无法反馈回交流电源，故电容只能承担少量的反馈能量，这是它的另一个局限。3. 试分析图 8-2 间接交流变流电路的工作原理，并说明其局限性。答：图 8-2 是带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路，它是在图 8-1 的基础上，在中间直流电容两端并联一个由电力晶体管 V0 和能耗电阻 R0 组成的泵升电压限制电路。当泵升电压超过一定数值时，使 V0 导通，把
42、从负载反馈的能量消耗在 R0 上。其局限性是当负载为交流电动机，并且要求电动机频繁快速加减速时，电路中消耗的能量较多，能耗电阻 R0 也需要较大功率，反馈的能量都消耗在电阻上，不能得到利用。4. 试说明图 8-3 间接交流变流电路是如何实现负载能量回馈的。答：图 8-3 为利用可控变流器实现再生反馈的电压型间接交流变流电路，它增加了一套变流电路，使其工作于有源逆变状态。当负载回馈能量时，中间直流电压上升，使不可控整流电路停止工作，可控变流器工作于有源逆变状态，中间直流电压极性不变，而电流反向，通过可控变流器将电能反馈回电网。5. 何为双 PWM 电路？其优点是什么？答：双 PWM 电路中，整流电路和逆变电路都采用 PWM 控制，可以使电路的输入输出电流均为正弦波，输入功率因数高，中间直流电路的电压可调。当负载为电动机时，可工作在电动运行状态，也可工作在再生制动状态；通过改变输出交流电压的相序可使电动机正转或反转，因此，可实现电动机四象限运行10. 全桥和半桥电路对驱动电路有什么要求？答：全桥电路需要四组驱动电路，由于有两个管子的发射极连在一起，可共用一个电源，所以只需要三组电源；半桥电路需要两组驱动电路，两组电源。
