电力电子技术习题解答高职高专第5版习题答案

1、第4章思考题与习题什么是电压型和电流型逆变电路？各有何特点？答：按照逆变电路直流侧电源性质分类，直流侧为电压源的逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。电压型逆变电路的主要特点是：(1)直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流电压基本无脉动， 直流回 路呈现低阻抗。(2)由于直流电压源的钳位作用， 交流侧电压波形为矩形波， 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，其波形接近于三角波或正弦 波。(3)当交流侧为阻感性负载时， 需提供无功功率，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

2、，逆变桥各臂都并联了二极管。(4)逆变电路从直流侧向交流侧传送的功率是脉动的，因直流电压无脉动，故功率的 脉动是由交流电压来提供。(5)当用于交一直一交变频器中， 负载为电动机时，如果电动机工作在再生制动状态， 就必须向交流电源反馈能量。因直流侧电压方向不能改变，所以只能靠改变直流电流的方向 来实现，这就需要给交一直整流桥再反并联一套逆变桥。电流型逆变电路的主要特点是：(1)直流侧串联有大电感，相当于电流源，直流电流基本无脉动，直流回路呈现高阻 抗。(2)因为各开关器件主要起改变直流电流流通路径的作用，故交流侧电流为矩形波， 与负载性质无关，而交流侧电压波形和相位因负载阻抗角的不同而不同。(3

3、)直流侧电感起缓冲无功能量的作用，因电流不能反向，故可控器件不必反并联二 极管。(4)当用于交一直一交变频器且负载为电动机时，若交一直变换为可控整流，则很方 便地实现再生制动。电压型逆变电路中的反馈二极管的作用是什么？答：在电压型逆变电路中， 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。当输出交流电压与电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压与电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。为什么在电流型逆变电路的可控器件上要串联二极管?解：由于全电路开关管采用自关断器件,其反向

4、不能承受高电压，所以需要在各开关器解：由于全电路开关管采用自关断器件,其反向不能承受高电压，所以需要在各开关器件支路串入二极管。4.4三相桥式电压型逆变电路采用1804.4三相桥式电压型逆变电路采用180导电方式,当其直流侧电压Ud=100V时。求输出相电压基波幅值和有效值求输出线电压基波幅值和有效值(3 )输出线电压中五欢谐波的有效值。解:输出相电压基波幅值U an 1m2Ud0.637Ud0.637 100 63.7V输出相电压基波有效值U AN 1U AN1m0.45U d0.45 100 45V输出线电压基波幅值U AB1 m 1.1 100 110V输出线电压基波有效值U 解:输出相

5、电压基波幅值U an 1m2Ud0.637Ud0.637 100 63.7V输出相电压基波有效值U AN 1U AN1m0.45U d0.45 100 45V输出线电压基波幅值U AB1 m 1.1 100 110V输出线电压基波有效值U ABmUAB1m 6Ud6 100 e78V4.5解:输出线电压中5次谐波UAB523Ud 1 .广、d( sin 5 t)5输出线电压中5次谐波有效值UAB52 3Ud5、215.59V全控型器件组成的电压型三相桥式逆变电路能否构成全控型器件组成的电压型三相桥式逆变电路能构成120导电型?为什么?120导电型。60600间隔，各相由于三相桥式逆变电路每个桥

6、臂导通120,同一相上下两臂的导通有导通依次相差1200,且不存在上下直通的问题，所以其能构成1200导电型。但当直流电压一定时，其输出交流线电压有效值比180。导电型低得多，直流电源电压利用率低。并联谐振型逆变电路利用负载电压进行换流，为了保证换流成功应满足什么条件？答：为了保证电路可靠换流，必须在输出电压U0过零前t?时刻触发T2、T3,称t?为触发引前时间。为了安全起见，必须使 tf tr kta I q式中k为大于1的安全系数，一般取为 23。试说明PWM控制的工作原理。答：将一个任意波电压分成N等份，并把该任意波曲线每一等份所包围的面积都用一个与其面积相等的等幅矩形脉冲来代替，且矩形

7、脉冲的中点与相应任意波等份的中点重合， 得到一系列脉冲列。 这就是PWM波形。但在实际应用中，人们采用任意波与等到腰三角形 相交的方法来确定各矩形脉冲的宽度。PWM控制就是利用PWM脉冲对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一 系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替所需要的波形。单极性和双极性 PWM调制有什么区别？解：单极性PWM控制方式在调制信号Ur的正半个周期或负半个周期内，三角波载波是单极性输出的，所得的PWM波也是单极性范围内变化的。而双极性PWM控制方式中， 三角波载波始终是有正有负，而输出的PWM波是双极性的。试说明PWM控制的逆变电路有何优点？答：PWM电路优

8、点如下：(1)可以得到所需波形的输出电压，满足负载需要；(2)整流电路采用二极管整流，可获得较高的功率因数；(3)只用一级可控的功率环节，电路结构简单；(4)通过对输出脉冲的宽度控制就可以改变输出电压的大小，大大的加快了逆变器的 响应速度。图题4.10所示的全桥逆变电路，如负载为RLC串联，R=10Q, L = 31.8 mH ,C=159 F,逆变器频率 f=100 Hz, Ud= 110 V、求：(1)基波电流的有效值；(2)负载电流的谐波系数。TiHC 西明 L 23图题4.10解：(1)基波电压的有效值为：UO122U d 0.9Ud 0.9 110 99V基波时的负载阻抗:乙，R2

9、(L 了102 (2100 基波时的负载阻抗:乙，R2 (L 了102 (2100 0.0318 21006 )222.3159 10 6基波电流的有效值为:I o1Uo1 99A3 4.44 A乙 22.3(2)其主要的谐波是三次谐波与五次谐波，对应的负载阻抗分别为:Z3_2-R (3 L)2102 (6100 0.0318 102 (6100 0.0318 16 )26100 159 10 660.7Z5. R2 (5 L 1 )25 C.102 (10100 0.0318 16 )2100.410100 159 10其电流谐波系数分别为:卜34UZ30.7k3卜34UZ30.7k34UZ

10、50.42。4.11在图4.11在图4.10所示的单相全桥逆变电路中,直流电源 Ud=300V,向 R= 5Q, L=0.02H的阻感性负载供电。若输出波形为近似方波，占空比D= 0.8,的阻感性负载供电。若输出波形为近似方波，占空比D= 0.8,工作频率为 60 Hz,试确定负载电流波形，并分析谐波含量。计算时可略去换相的影响和逆变电路的损耗。试求对应于每种谐波的负载功率。解：输出方波电压瞬时值为4U解：输出方波电压瞬时值为4Ud4uosin n tn 1,3,5,输出电压和电流波形为:躯动动叫基波电压和各谐波电压的有效值为:U O12 2U d0.9U d 0.9 300270VU 03U 071U 31U 701011 90V , U os Uoi 5138.6V, U09 gU0154V30V基波和各谐波的负载阻抗为:,R2IL)252 (260 0.02)29.04Z3R2 (3 L)252 (660 0.02)223.15Z5.R2(5 L)252(1060 0.02)238.25Z7,R2，L)2.52 (1460 0.02)252.99Z9.R2 (9 L)2(1860 0.02)268.01基波和各谐波电流的有效值为:Io1Uo1乙2709.0429.88A,03Uo3Z39023.153.8