Vi1EuLi2VDILLCuoc)Uo?tonton?E?E?E toffT?ton1??

I1ton?I2toff

5、电压型逆变电路的特点。

（1）直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动； (2)输出电压为矩形波（电流为正弦波），输出电流因负载阻抗不同而不同；

(3)阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。 电流型压型逆变电路的特点

② 流侧串联有大电感，

②交流侧输出电流为矩形波（电压为正弦波），并且与负载阻抗角无关。

③ 不必给开关器件反并联二极管

6、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？ （频率高异步调制，频率低同步调制）

分段调制优点：1载波频率不会太高 2开关损耗不会太大 3载波频率在低频时不会太低

波信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PWM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。fc过低时由调制带来的谐小组不易滤除。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。

分段同步高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

(1) 答：

载波频率fc与调制信号频率fr之比，N= fc / fr，根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式分为异步调制和同步调制。

异步调制：通常保持fc固定不变，当fr变化时，载波比N是变化的。在信号波的半周期内，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。当fr较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利影响都较小。当fr增高时，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。

同步调制：fr变化时N不变，信号波一周期内输出脉冲数固定。三相电路中公用一个三角波载波，且取N为3的整数倍，使三相输出对称；为使一相的PWM波正负半周镜对称，N应取奇数。fr很低时，fc也很低，由调制带来的谐波不易滤除。fr很高时，fc会过高，使开关器件难以承受。 简述PWM调制方式的同步调制和异步调制的定义及特点。

1.

如下图所示（L和R串联后作为负载），说明晶闸管导通的条件是什么？关断时和导通后晶闸管的端电压、流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定?

答：晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持

通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。导通后的晶闸管管压降很小。 晶闸管的关断时其两端电压大小由电源电压UA决定，电流近似为零。

导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压UA决定。

2.

缓冲电路的作用是什么？关断缓冲与开通缓冲在电路形式上有何区别，各自的功能是什么？

答：缓冲电路的作用是抑制电力电子器件的内因过电压du/dt或者过电流di/dt,减少器件的开关损耗。缓冲电路分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路是对du/dt抑制的

电路，用于抑制器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。开通缓冲电路是对di/dt抑制的电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。

3.

变压器漏抗对整流电路有什么影响?

答：出现换相重叠角?，整流输出电压平均值Ud降低；整流电路的工作状态增多；晶闸管的di/dt减小，有利于晶闸管的安全导通。有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。

换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的 du/di，可能使晶闸管误导通，为此，必须加吸收电路。换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。

4.

在三相桥式整流电路中，为什么三相电压的六个交点就是对应桥臂的自然换流（相）点？（请以a、b两相电压正半周交点为例，说明自然换向原理）

答：三相桥式整流电路中，每只二级管承受的是相邻二相的线电压，承受正向电压时导通，反向电压时截止。三相电压的六个交点是其各线电压的过零点，是二级管承受正反向电压

的分界点，所以，是对应桥臂的自然换流点。

5.

试述斩波电路时间比控制方式中的三种控制模式？

答：斩波电路时间比控制方式中的三种控制模式为： （1）定频调宽控制模式

定频就是指开关元件的开、关频率固定不变，也就是开、关周期T固定不变，调宽是指通过改变斩波电路的开关元件导通的时间Ton来改变导通比Kt值，从而改变输出电压的平均值。 （2）定宽调频控制模式

定宽就是斩波电路的开关元件的导通时间Ton固定不变，调频是指用改变开关元件的开关周期T来改变导通比Kt。 （3）调频调宽混合控制模式

这种方式是前两种控制方式的综合，是指在控制驱动的过程中，即改变开关周期T，又改变斩波电路导通时间Ton的控制方式。通常用于需要大幅度改变输出电压数值的场合.

6.

SPWM调制方式是怎样实现变压功能的？又是怎样实现变频功能的？

答：改变调制比M可以改变输出电压uO基波的幅值，所以，SPWM调制是通过改变调制波ur的幅值实现变压功能的。 改变正弦调制波的频率时，可以改变输出电压u0的基波频率，所以，SPWM调制是通过改变调制波ur的频率实现变频功能的。 (2) 答：

静态性能指标：

电压定额：断态重复峰值电压、反向重复峰值电压、通态电压。 电流定额：通态平均电流、维持电流、擎住电流、浪涌电流。

动态参数：

开通时间、关断时间、断态电压临界上升率、通态电流临界上升率。

晶闸管触发导通后，触发脉冲结束时它又关断的原因是：a：刚刚导通后电流小于擎住电流，脉冲撤除后晶闸管关断；b：完全导通后，由于电路电流小于维持电流，晶闸管关断。 (3) 答：

a：出现换相重叠角γ,整流输出电压平均值Ud降低。 b：整流电路的工作状态增多。

c：晶体管的di/dt减小,有利于晶闸管的安全开通。

d：换相时晶闸管电压出现缺口,产生正的du/dt,可能使晶闸管误导通,为此必须加吸收电路。 .e：换相使电网电压出现缺口,成为干扰源。

(4) 答：

逆变失败指的是：逆变过程中因某种原因使换流失败，该关断的器件末关断，该导通的器件末导通。从而使逆变桥进入整流状态，造成两电源顺向联接，形成短路。逆变失败会在逆变桥与逆变电源之间产生强大的环流，损坏开关器件。

产生逆变失败的原因：（1）触发电路工作不可靠，造成脉冲丢失、脉冲延迟等。（2）晶闸管发生故障，失去正常通断能力。（3）交流电源发生异常现象，如断电、缺相、或电压过低。（4）换相的裕量角不足，晶闸管不能可靠关断。

(5)

说明下图单相半桥电压逆变电路中二极管VD1和VD2的作用。 什么是逆变失败，逆变失败的原因是什么？ 变压器漏感对整流电路的影响是什么？

晶闸管的主要动静态性能参数是哪些？晶闸管触发导通后，触发脉冲结束时它又关断的原因是什么？

答：

VD1或VD2通时，io和uo反向，电感中贮能向直流侧反馈，VD1、VD2称为反馈二极管,还使io连续，又称续流二极管。

三、 分析计算题：

1、在下图中，E=50V, R=0.5Ω，L=0.5H，晶闸管擎住电流为15mA,要使晶闸管导通，门极触发电流脉冲宽度至少应为多少？

解：晶闸管导通后，主回路电压方程为

L主电路电流id按下式由零上升

did?Rid?E dt id?E?1?e?tR/L? R晶闸管要维持导通，id必须上升达到擎住电流值以上，在此期间，门极脉冲应继续维持，将Id=15mA代入，得 取e?t?1?t，

t≥150μs。 所以，门极触发电流脉冲宽度至少应大于150μs。

2、三相桥式整流电路，U2=100V，带电阻电感负载R=50Ω，L值极大，当α=60度时，计算Ud,Id,IdT和Ivt。

501?e?t?15?10?3 0.5??Ud?2.34U2cos?

Ud RIIdt?d3 Id?Ivt?

☆单相桥式全控整流： ☆Ud?0.9U2cos? ☆Id?Id 3Ud R☆I2?Id ☆Ivt?

Id 2

某一电热装置（电阻性负载），要求直流平均电压为75V，电流为20A，采用单相半波可控整流电路直接从220V交流电网供电。计算晶闸管的控制角α、导通角θ、负载电流有效值， 解：(1)整流输出平均电压 1 Ｕ=

2?d

??2?12U2sin?.td(?.t)=

2????2U2sin?.td(?.t)

=

1?cos??1?cos?? U2???0.45U2?22??2

cosα=

2Ud2?75?1??1?0.51520.45U20.45?220则 控制角α≈60° 导通角θ=π-α=120° (2).负载电流平均值

Id=

UdR=20(A)

则 R＝Ud／Id＝75／20=3.75Ω 负载电流有效值I，即为晶闸管电流有效值IV1，所以

I=IV1=

?U2U21???d??t?=2sin?t?R2?????R??21???sin2??4?2?＝37.6(A)

分析下图示升压斩波电路原理并计算，已知E=50V，负载电阻R=20Ω，L值和C值极大，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs，ton=25μs时，计算输出电压平均值U0，输出电流平均值I0。

解：

开关元件导通（模式1）时，电感L储能，负载R上的电压uo和电流io由电容器C上的电压uc提供。 开关元件关断（模式2）时，直流电源Ud和电感L储能向负载R和电容器C提供能量，电容器C充电。 因此，可达到输出平均直流电压高于电源输入的直流电压。输出电压平均值Uo为

Uo?Ud?TUd?T?Ton1?Kt

其中，Ton为导通时间，T为开关周期，Kt为导通比。

Uo?Ud?T50*40??133.3VT?Ton40?25

Io?U0133.3??6.67A R20

设流过晶闸管的周期电流波形如下图所示，其最大值均为Im，当采用额定电流为200A的晶闸管，当不考虑安全余量时，所能送出的平均电流为多少?相应的电流最大值是多少？(7分)。

(在环境温度为40℃和规定的散热冷却条件下，晶闸管在电阻性负载的单相、工频正弦半波导电、结温稳定在额定值125℃时，所对应的通态平均电流值定义为晶闸管的额定电流。

I2U2d??R

2I???2U?2sin?t?a?12??0R??d?t?2U22

??R因此当晶闸管的额定电流为200A时，其允许通过的电流有效值为314A。 )

IIm23?2?t

2?解：电流平均值: I=

1db32??0Imd(?t)?Im3 2? 电流有效值I1a=

32??0(Im)2d(?t)=

Im3

200A的晶闸管允许通过电流的有效值为314A，因此相应的电流最大值为314*3A，所能送出的平均电流I

Db

=314/3 =181A。

三相全控桥整流电路，带阻感负载，U?

2＝100V，R＝10

，?L>>R R，求当?＝??时，输出电压平均值Ud，输出电流平均值Id，变压器二次侧电流有效值I2。

解：

Ud?2.34U2cos??2.34*100*cos30?202.6V

IUdd?R?202.610?20.26A 整流变压器二次侧电流为正负半周各宽120°、前沿相差180°的矩形波，其有效值为：

I2?0.816Id?0.816*20.26?16.54A

8分） （