二是使换流电容的电压能够施加到换流过程中刚刚关断的晶闸管上，使晶闸管在关断之后能够承受一定时间的反向电压，确保晶闸管可靠关断，从而确保晶闸管换流成功。
以VTl和VT3之间的换流为例，串联二极管式电流型逆变电路的换流过程可简述如下：
给VT3施加触发脉冲，由于换流电容C13电压的作用，使VT3导通，而VTl被施以反向电压而关断。直流电流Id从VTl换到VT3上，C13通过VDl、U相负载、W相负载、VD2、VT2、直流电源和VT3放电，如图5-16b所示。因放电电流恒为Id,故称恒流放电阶段。在C13电压Uc13下降到零之前，VTl一直承受反压，只要反压时间大于晶闸管关断时间，就能保证可靠关断。
Uc13降到零之后在U相负载电感的作用下，开始对C13反向充电。如忽略负载冲电阻的压降，则在Uc13=0时刻后，二极管VD3受到正向偏置而导通，开始流过电流，两个二极管同时导通，进入二极管换流阶段，如图5-16c所示。随着C13充电电压不断增高，充电电流逐渐减小，到某一时刻充电电流减到零，VDl承受反压而关断，二极管换流阶段结束。之后，进入VT2、VT3稳定导通阶段，电流路径如图5-16d所示。
5.8 逆变电路多重化的目的是什么？如何实现？串联多重和并联多重逆变电路备用于什么场合？
答：逆变电路多重化的目的：一是使总体上装置的功率等级提高；二是可以改善输出电压的波形。因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波，还是电流型逆变电路输出的矩形电流波，都含有较多谐波，对负载有不利影响，采用多重逆变电路，可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。
逆变电路多重化就是把若干个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来，使它们所含的某些主要谐波分量相互抵消，就可以得到较为接近正弦波的波形。组合方式有串联多重和并联多重两种方式。串联多重是把几个逆变电路的输出串联起来，并联多重是把几个逆变电路的输出并联起来。
串联多重逆变电路多用于电压型逆变电路的多重化； 并联多重逆变电路多用于电流型逆变电路的多重化。
5.9 画出单相半桥电压型逆变电路电气原理图以及负载电压U0,负载电流I的波形，注明开关器件和二极管的导通关断状态。 解：图5－6
5.10 单相桥式电流型并联谐振式逆变电路，如图5－12，逆变器输出功率P=100KW,逆变频率f=1000HZ,直流电压Ud=500V,电流Id=250A, 电流变化率di/dt=200A/?s, cos?1= 0.8; 请选择晶闸管VT,晶闸管可以
触发引前时间t? 解：（1）晶闸管的选择
?500???700V Ud22?0.8则UT≥（2－3）2U0?(1.5?2)2?700 取UT=2000V
4Id?0.9Id?0.9?250?225A I0=
2?I0225IT=?1.5?2? 取IT=250A ?(1.5?2)1.571.57(2) t??t??t?
Id250??12.5?s 换流时间t??di/dt20??6?4.5? ???t??2??1000?12.5?10?40负载电压有效值U0=
承受反压时间t??
? ?4.5??33.75? 2233.75?/180??100?s t? =
2??1000 则：触发引前时间 t??t??t?＝12.5＋100＝112.5?s
??????arctan0.8?
5.11 三相电压型逆变电路基本电路的工作方式是（ ）导电方式，输出的交流电压波形为（ ），线电压宽度为（ ）其幅值为（ ）；相电压宽度为（ ），幅值为（ ），相电压宽度为（ ），其幅值为（ ）。
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解：180?，矩形，180?，Ud，120?，Ud
5.12 三相电流型逆变电路基本电路的工作方式是（ ）导电方式，输出交流电流波形为（ ），电流宽度为（ ），其基波有效值为（ ）。 答案：120?，矩形，120?，0.78Id
5.13 什么是电压换流换流，电流换流，纵向换流，横向换流？ 答：电压换流：给晶闸管加反向电压使其关断的换流。
电流换流：现使晶闸管的电流为0，而后导通反并联二极管使其加上反向电压的换流。
纵向换流：换流发生在同一相上下两桥臂间进行的换流。 横向换流：换流使在上桥臂组或下桥臂组内进行换流。
5.14 三相电压型二重逆变电路，输出交流相电压为三个阶梯的梯形波，电平均值（ ）（ ）（ ），直流侧电流脉动次数为（ ）。 答： 1?2323Ed，1?13Ed，
13Ed，12
5.15 三相桥电压型交电平逆变电路，对于两电平逆变电路，输出电压的电平为（ ），对于三电平逆变电路输出线电压的电平为（ ）。
答：＋Ud ， －Ud ，0；＋Ud ，－Ud＋Ud/2， 0 。
电力电子技术试题(第五章)
三、 填空题
1、整流是把 电变换为 电的过程；逆变是把 电变换为 电的过程。1、交流、直流；直流、交流。
2、逆变电路分为 有源 逆变电路和 无源 逆变电路两种。 3、逆变角β与控制角α之间的关系为 。3、α=π－β 4、逆变角β的起算点为对应相邻相 负半周 的交点往左 度量。
5、当电源电压发生瞬时与直流侧电源 联，电路中会出现很大的短路电流流过晶闸管与负载，这称为 或 。
5、顺极性串、逆变失败、逆变颠覆。
6、为了保证逆变器能正常工作，最小逆变角应为 。6、30°～35°
7、由两套晶闸管组成的变流可逆装置中，每组晶闸管都有四种工作状态，分别是 状态、 状态、 状态和 状态。7、待整流、整流、待逆变、逆变。 8、将直流电源的恒定电压， 通过电子器件的开关控制，变换为可调的直流电压的装置称为 器。8、斩波。
9、反并联可逆电路常用的工作方式为 ， 以及 三种。在工业上得到广泛应用的是 方式。9、逻辑无环流、有环流、错位无环流、逻辑无环流。
10、采用接触器的可逆电路适用于对 要求不高、 不大的场合。10、快速性，容量。
11、某半导体器件的型号为KN 100 / 50 — 7，其中KN表示该器件的名称为 100表示 ，50表示 ，7表示 。11、逆导晶闸管，晶闸管额定电流为100A，二极管额定电流为50A，额定电压100V。
12、晶闸管整流装置的功率因数定义为 侧 与 之比。12、交流、有功功率、视在功率
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13、晶闸管装置的容量愈大，则高次谐波 ，对电网的影响 。
13、愈大，愈大。
14、在装置容量大的场合，为了保证电网电压稳定，需要有 补偿，最常用的方法是在负载侧 。14、无功功率；并联电容。
15、变频电路从变频过程可分为 变频和 变频两大类。15、交流—交流，交流—直流—交流。
16、脉宽调制变频电路的基本原理是：控制逆变器开关元件的 和 时间比，即调节 来控制逆变电压的大小和频率。
16、导通，关断，脉冲宽度。
四、 判断题 对的用√表示、错的用×表示（每小题1分、共10分） 1、把交流电变成直流电的过程称为逆变。 （×）
2、应急电源中将直流电变为交流电供灯照明，其电路中发生的“逆变”称有源逆变。 （×）
3、晶闸管变流可逆装置中出现的“环流”是一种有害的不经过电动机的电流，必须想办法减少或将它去掉。 （√）
4、晶闸管变流装置会对电网电压波形产生畸变。 （√）
5、对低电压大电流的负载供电，应该用带平衡电抗器的双反星型可控整流装置。 （√）
6、晶闸管触发电路与主电路的同步，主要是通过同步变压器的不同结线方式来实现的 （√）
7、电源总是向外输出功率的。 （×） 8、晶闸管可控整流电路就是变流电路。 （×） 9、只要控制角α＞90°，变流器就可以实现逆变。 （×） 10、采用接触器的可逆电路适用于对快速性要求不高的场合。（√） 11、逻辑控制无环流可逆电路的动态性能较差。 （√） 12、逻辑控制无环流可逆电路在运行过程中存在有死区。 （√） 13、晶闸管装置的容量愈大，对电网的影响就愈小。 （×） 14、采用晶体管的变流器，其成本比晶闸管变流器高。 （√）
三、单项选择题 把正确答案的番号填在括号内（每小题1分，共10分） 1、下列不可以实现逆变的电路是（）式晶闸管电路。
A 单相全波， B 三相半控桥， C三相全控桥 2、变流器必须工作在α（）区域，才能进行逆变。
A ＞90°， B ＞0°， C ＜90°， D ＝0°。 3、为了保证逆变能正常工作，变流器的逆变角不得小于（）。
A 5°， B 15°， C 20°， D 30°。 4、串联谐振式逆变器属于（ ）逆变器。
A 电压型 B 电流型 C 电阻型 5、并联谐振式逆变器属于（ ）逆变器。
A 电压型 B 电流型 C 电阻型 四、问答题 （每小题6分，共计24分）
1、什么叫整流？什么叫逆变？什么叫有源逆变？什么叫无源逆变？
答：把交流电变为直流电的过程叫整流；把直流电变为交流电的过程叫逆变；将直流电
变为和电网同频率的交流电并反送到交流电网去的过程称为有源逆变；将直流电变为交流电直接供给负载使用的过程叫无源逆变。
2、 为什么有源逆变工作时，变流器直流侧会出现负的直流电压，而电阻负载或电阻串大电感负载则不能？
3、实现有源逆变的条件有哪些？
答：直流侧必须外接与直流电流Id同方向的直流电源E。其数值要稍大于Ud，才能提供
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逆变能量；变流器必须工作在β＜90°（α＞90°）区域，使Ud＜0，才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。
4、什么是晶闸管整流装置中的环流？环流是怎样产生的？在不同的α或β（α = β）时环流是否相同？当α＞β或α＜β时，环流会如何变化？
5、 什么叫有环流反并联可逆电路的α=β工作制？
答：在有环流反并联可逆电路中，为了防止在两组变流器中出现环流，当一组工作在整流状态时，另一组必须工作在逆变状态，并且α=β，也就是两组变流器的控制角之和必须保持180°，才能使两组直流侧电压大小相等方向相反。这种运行方式称为α=β工作制。
6、 晶闸管整流装置的功率因数是怎样定义的？它与哪些因素有关？改善功率因数通常有哪些方法？
答：晶闸管整流装置的功率因数定义为交流侧有功功率与视在功率之比。晶闸管整流装置的功率因数与电路的畸变系数与位移因数的乘积大小成正比。改善功率因数通常有以下几种方法：①小控制角（逆变角）运行；②采用两组变流器的串联供电；③增加整流相数；④设置补偿电容。
7、 晶闸管整流装置对电网的不良影响有哪些？用什么办法可以抑制或减小这些影响？ 8、 什么是有源逆变？逆变时α角至少为多少度？为什么？ 9、 什么情况下才能实现有源逆变？ 10、 试区分和简要说明下列概念： 11、无源逆变和有源逆变； 12、串联逆变和并联逆变；
13、负载谐振换流和脉冲强迫换流； 14、电压逆变器和电流逆变器。
15、串联谐振式逆变器有哪些特点？适用于哪些场合？
答：串联谐振式逆变器的启动和关断较容易，但对负载的适应性较差，当负载参数变动较大配合不当时，会影响功率输出或引起电容电压过高。因此，串联谐振式逆变器适用于负载性质变化不大，需要频繁启动和工作频率较高的场合，如热锻、弯管、淬火等。
第6章 PWM控制技术
6. l 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控制为例。把正弦半波分成Ⅳ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
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