电力电子学课后习题答案 华科电气 下载本文

答:

4.11 三相三电平逆变器中12 个开关器件的通断控制可以获得多少个特定的电压空间矢量?图4.20中二极管D5、D6起到什么作用?如果直流电源电压为

,在断态时,开关器件所承受的反压是多大?

答:可采用从逆变器的6个处于空间特定位置的开关状态矢量中,选择两个相邻的矢量与零矢量合成一个等效的旋转空间矢量

。通过调控

的大小和旋转速度,来调节三相逆变器输出电压的大小和频率,这就是电压空间矢量PWM方法。 区域划分为6个

的扇区,如果要求

的相位角

为任意指令值,则可用矢量

所在的扇

将图4-16(d)中的

区边界的那两个相邻的特定矢量 存在

、来合成矢量,即可用逆变器的3个开关状态x、y、0在一个周期

(存在时间为

),即:

中各自

时间来合成等效的任意位置的空间矢量

。由该式可求出

当直流电压

一定时,通过调节零矢量作用时间

、、。

大,输出电压将减小。一定的

,可调控输出电压大小。

决定了输出电压具有一定的相位角和电压大小。

4.12 复合结构逆变器消除低阶谐波的原理是什么?图4.22(d)中12阶梯波输出电压的半周由6段组成,每段

,高度

分别、和,已知图4.6所示的脉宽为的矩形电压波的傅立叶级数表达式

为(时间坐标,即相位角的起点选在正半波脉宽的中点),利用这个傅立叶级

数表达式求12阶梯波的傅立叶级数表达式4-76式。

(4-76)

答:复合结构逆变器采用多个三相桥式逆变电路,每个开关都按都是

导电方式工作,每个三相桥逆变电路输出线电压

方波。令各个三相桥式逆变器的同一相(例如A相)的输出电压彼此相差一定的相位角,通过几个变压器将

各个三相逆变器的输出电压复合相加后输出一个总逆变电压,适当的设计各个变压器的变比和付方电压的连接方式,并安排各逆变器输出电压的相差角,就可以消除总的输出电压中的3、5、7、11、13等低次谐波。

图4.22中的12阶梯波可以用三个脉宽分别为

,高度分别为

的矩

形波叠加得到。利用式

阶梯波的傅立叶技术表达式(4-76)。

4.13 逆变器有哪些类型?其最基本的应用领域有哪些? 答:逆变器的类型有:

1. 电压型和电流型逆变器。

将三个矩形波的傅立叶级数展开,叠加后即可得到12

2. 恒频恒压正弦波和方波逆变器,变频变压逆变器,高频脉冲电压(电流)逆变器。

3. 单相半桥、单相全桥、推挽式、三相桥式逆变器。

4. 自关断换流逆变器,强迫关断晶闸管逆变器。晶闸管逆变器可利用负载侧交流电源电压换流,负载反电动

势换流或负载谐振换流。

逆变器的基本应用包括:交流电动机变频调速,不停电电源UPS,电子镇流器,中频或高频感应加热电源等等。还可应用于电力系统作为无功补偿器或谐波补偿器。

第五章

5.1 什么是半波整流、全波整流、半控整流、全控整流、相控整流、高频PWM整流?

答:半波整流:整流器只在交流电源的半个周波输出整流电压,交流电源仅半个周期中有电流。 全波整流:整流器在交流电源的正、负半波都有直流电压输出,交流电源在正负半周期均有电流。 全控整流:指整流主电路中开关器件均为可控器件。

半控整流:指整流主电路中开关器件不全是可控器件,而有不控器件二极管。

相控整流:全控整流电路中的开关管为半控器件晶闸管,控制触发脉冲出现的时刻(即改变晶闸管的移相控制角从而控制负载的整流电压。

高频PWM整流:整流主电路中开关器件均为全控器件,采用高频PWM控制,即在一个电源周期内高频改变开关管的导通状况。

5.2 什么是电压纹波系数、脉动系数、基波电流数值因数、基波电流位移因数(基波功率因数)和整流输入功率因数? 答:电压纹波系数RF:输出电压中全部交流谐波分量有效值VH与输出电压直流平均值Vd之比值,

电压脉动系数Sn:整流输出电压中最低次谐波幅值Vnm与直流平均值Vd之比Sn=Vnm/Vd基波电流数值因数: 电流畸变因数也称基波电流数值因数,是基波电流有效值

与总电流有效值

之比,即

。 的大小),

基波电流位移因数DPF(基波功率因数):输入电压与输入电流基波分量之间的相位角(位移角)的余弦,即

整流输入功率因数PF:

5.3 三相桥式不控整流任何瞬间均有两个二极管导电,整流电压的瞬时值与三相交流相电压、线电压瞬时值有什么关系? 答:共阴连接的三个二极管中,三相交流相电压瞬时值最正的那一相自然导通,把最正的相电压接到负载的一端;共阳连 接的三个二极管中,三相交流相电压瞬时值最负的那一相自然导通,把最负的相电压接到负载的另一端。因此,任何时刻负载得到的整流电压瞬时值是线电压的最大瞬时值。 5.4 单相桥全控整流和单相桥半控整流特性有哪些区别? 答:与单相全控桥相比,

(1)在主电路上,半控整流少了两个晶闸管。因而,触发装置较简单,较经济。 (2)为防止失控而增加了一个续流二极管,使得输出整流电压 范围也是π,但是,晶闸管的导通角(3)输出电压平均值:为正值,而全控整流电路

时可为负值。

。当

范围内移相控制时,

只能

的波形中没有为负的电压波形。尽管晶闸管的触发移相