P?U0I0?(?150)?(?300)?45kW

9．试说明升降压斩波电路（Buck-Boost）与Cuk斩波电路的异同点。 答：相同点：

1） 二者都可以通过对占空比的调节来改变输出电压的大小，均能完成升降压的功能。 2） 二者均为反极性斩波电路，输出电压极性与输入电压极性相反。 不同点：

1） 升降压斩波电路的输入、输出均为脉动电流，为了平滑必须在输出端增加滤波装置，

从而使电路结构复杂，对提高系统的可靠性不利。

2） Cuk斩波电路的输入、输出回路均有电感，因此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。

10．在单相交流调压器中，电源电压U1=120V，电阻负载R=10Ω，触发角α=900，试计算：负载电压有效值UO、负载电流有效值IO、负载功率PO和输入功率因数λ 。 解：Uo?I0?11π??12(2Usin?t)d(?t)?Usin2???120?sin2?900?11?π?2?π2?ππ?π?2?84.85V

U084.85??8.49A R10P?U0I0?84.85?8.49?720.38W

P720.38??0.707 S120?8.49??

11．一电阻性负载加热炉有单相交流调压电路供电，在α＝00时位输出功率最大值，试求输出功率分别为80％及50％最大功率时的触发角α。 U02U121π??解：输出功率：P??(sin2??)

RR2?π 当：P?0.8Pmax即：

U12 ?0.8R1π??sin2???0.8?sin(2?)?2???0.4???1.2566，得：??60.54? 2?π（注意上式中α应用弧度计算） 又当：P?0.5Pmax 即：

1π??sin2???0.5?sin(2?)?2????，得：??90? 2?π

12．一晶闸管单相交流调压器带阻感性负载，电源电压为220V的交流电源，负载R=10Ω，L=1mH，试求：

1）触发角α的移相范围； 2）最大负载电流的有效值；

3）最大输出功率及此时电源侧的功率因数；

4）当α＝900时，晶闸管电流的有效值、晶闸管导通角和电源侧功率因数。 解：1）负载阻抗角为：??arctan(?LR)?arctan(314?0.001)?1.8?，所以触发角的移相范围为：10??1.8?~180?

2）当触发角为????1.8?时，输出电压最大，负载电流也达到最大，即

Imax?U1(?L)?R22?220(314?0.001)?1022?21.99A

3）Pmax?Imax2R?21.992?10?4835.60W；??cos??cos1.8??0.9995 4）当触发角α＝900时，先计算晶闸管的导通角 由式sin(90????1.8?)?sin(90??1.8?)e当α＝900时，导通角为900，使计算简化

U0?U1I0???tan1.8?，可得导通角。

也可查图3－30得出估计值，方法是：因??1.8?，所以负载可认为是纯电阻负载，

U?1?[sin(2?)?sin(2??2?)]?1?155.56V， ??2U0(?L)?R22?155.56(314?0.001)?1022?15.55A

??U01??0.707 U12

13．某单相反并联调功电路，采用过零触发。电源电压U1=220V，电阻负载R=1Ω，控制的设定周期TC内，使晶闸管导通0.3s，断开0.2s，使计算送到电阻负载上的功率与假定晶闸管一直导通时所送出的功率。

解：假定晶闸管一直导通时，所送出的功率为：

PmaxU122202???48.4kW R1N0.3Pmax??48.4?29.04kW M0.2?0.3晶闸管导通0.3s，断开0.2s，送到电阻负载上的功率为： P?

14．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。

交流调压是在交流电源的每个周期都对输出电压进行控制；而交流调功电路是在一定的周期内接通几个电源周期，再断开几个周期，通过改变接通和断开的比来宏观上调节输出电压的有效值。

交流调压电路广泛用于灯光控制以及异步电机的软启动，也可用于异步电机的小范围调速，在一些简单的场合可以取代变压器实现降压，这样的电路体积小成本低；交流调功电路常用于电炉等大时间常数的负载，由于负载的时间常数远大于工频周期，没有必要对交流电源的每个周期都进行控制，这样可以简化控制。

15．用一对反并联的晶闸管和使用一只双向晶闸管进行交流调压时，他们的主要差别是什么？

答：二者主电路结构形式和控制效果相同，差别主要是触发脉冲不同。用一对反并联的晶闸

管时，必须对2个晶闸管采用分别触发控制，2个晶闸管的触发脉冲波形对称、互差180

度；而采用双向晶闸管，控制脉冲只需一路，脉冲间隔也是180度。另外对于大功率场合由于双向晶闸管的容量限制，普遍采用一对晶闸管反并联结构。

16．反并联的晶闸管和负载接成内三角形的三相交流调压电路，问该电路有何优点？

答：1）负载接成内三角形的三相交流调压电路，每一相都可以当作独立的单相交流调压电

路进行控制，只是这时的每相负载的电压为交流输入的线电压。三相负载的控制不像星型接法那样互相影响，每相控制具有相对独立性。 2）各相负载电流中的3及3的倍数次谐波具有相同的相位，在负载三角形内形成环流，所以输入的线电流中不含有3及3的倍数次谐波，电源侧输入电流的谐波比星形接法的电路要小。

17．什么是TCR？什么是TSC？它们的基本原理是什么？各有何特点？ 答：TCR（Thyristor Controlled Reactor）是晶闸管控制电抗器的简称；TSC（Thyristor Switched

Capacitor）是晶闸管投切电容器的简称。 二者的基本原理如下：

TCR是利用电抗器来向电网中提供感性无功的装置。通过对晶闸管的触发控制角的控制，可以调节加到电抗器上的交流电压，也即可以连续调节流过电抗器的电流，从而能够调节电抗器向电网吸收的感性无功功率的大小。由于TCR只能从电网吸收感性无功，所以在实际使用中往往需要配以固定电容器（FC），这样就可以在容性到感性的范围内连续调节装置向系统提供的无功了。

TSC则是利用晶闸管来投入或切除连接到电网的电容器，这样可以控制电容器从电网吸收容性无功的大小，减小投切电容器时的冲击电流，使电容器可以迅速频繁投切。TSC符合大多数无功补偿的要求，但是其补偿是有级调节的，不能连续调节无功，但只要设计合理还是可以达到较理想的动态补偿效果的。

第四章 无源逆变电路

一、本章主要内容及重点与难点

【主要内容】

本章主要讨论换流方式以及无源逆变电路的工作原理，主要应掌握以下内容： 1. 逆变的概念以及有源逆变电路与无源逆变电路的区别； 2. 换流方式及其应用；

3. 电压型逆变电路的特点、工作原理及其波形分析； 4. 电流型逆变电路的特点、工作原理及其波形分析； 【重点与难点】

本章重点在于理解“换流”的概念，体会无源逆变电路中的换流问题，进而分析无源逆变电路的工作原理。主要包括以下内容：

1. 电压型逆变电路的特点；三相桥式电压型逆变电路的工作原理及其波形分析； 2. 电流型逆变电路的特点；谐振型逆变电路的工作原理及其波形分析； 3. 无源逆变电路的谐波分析。 本章难点在于无源逆变电路的“换流”问题以及三相桥式电压型逆变电路的工作原理及其波形分析。

二、典型习题解析

例4-1 采用晶闸管的无源逆变电路能够采用的换流方式有（ ）。

A 器件换流 B 电网换流 C 负载换流 D 强迫换流 【答案】C、D

【解析】本题主要考察换流方式的应用。由于晶闸管是半控型器件，不具备自关断能力，因此不能采用器件换流方式；无源逆变电路交流侧接负载而不是交流电网，因此不能采用电网换流方式。采用晶闸管的无源逆变电路能够采用的换流方式只有负载换流与强迫换流方式。

例4-2 电压型逆变电路的输出电压波形为（ ）。

A 矩形波 B 三角波 C 正弦波 D 与负载性质有关 【答案】A

【解析】本题主要考察电压型逆变电路的特点。电压型逆变电路的直流侧为电压源，器件的开通与关断只改变负载电压的方向，其波形为矩形波，而与负载的性质无关。

例4-3 并联谐振型电流逆变电路的输出电压波形为（ ）。

A 矩形波 B 三角波 C 正弦波 D 与负载性质有关 【答案】C

【解析】本题主要考察谐振型电流逆变电路的特点。电流型逆变电路的直流侧为电流源，器件的开通与关断只改变负载电流的方向，其波形为矩形波，与负载的性质无关，负载电压的波形取决于负载的性质。并联谐振型电流逆变电路工作在容性小失谐状态，因此其负载电压波形为正弦波。

例4-4 三相桥式电压型逆变电路的负载线电压中含有的谐波分量为（ ）次。

A 2k±1 （k>1） B 3k±1 （k≥1） C 6k±1 （k≥1） D 12k±1 （k≥1） 【答案】C 【解析】本题主要考察无源逆变电路的谐波分析。三相桥式电压型逆变电路的负载线电压为