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1、1.使晶闸管导通的条件是什么？使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK0且uGK0。2.维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。5.GTO和普通晶闸管同为和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么结构，为什么GTO能够自关
2、断，而普通晶闸管不能？能够自关断，而普通晶闸管不能？答：GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2,分别具有共基极电流增益1 a 和2 a，由普通晶闸管的分析可得，1 a+2 a=1 是器件临界导通的条件。1 a+2 a 1，两个等效晶体管过饱和而导通；1 a+2 a 1，不能维持饱和导通而关断。GTO 之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：1)GTO 在设计时2 a 较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO 关断；2)GTO 导通时的1 a+2 a 更接近于1，普通晶闸管1 a+2 a
3、 1.15，而GTO 则为1 a+2 a 1.05，GTO 的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件；3)多元集成结构使每个GTO 元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。7.IGBT、GTR、GTO 和电力和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点？的驱动电路各有什么特点？答：IGBT驱动电路的特点是：驱动电路具有较小的输出电阻，IGBT是电压驱动型器件，IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。GTR 驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减小
4、开通损耗，关断时，驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。GTO 驱动电路的特点是：GTO 要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。电力 MOSFET 驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。8.全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析RCD 缓冲电路中各元件的作用。缓冲电路中各元件的作用。答：全控型器件缓冲电路的主要
5、作用是抑制器件的内因过电压，du/dt 或过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。RCD 缓冲电路中，各元件的作用是：开通时，Cs经Rs放电，Rs起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经VDs从Cs分流，使du/dt 减小，抑制过电压。9.试说明试说明IGBT、GTR、GTO 和电力和电力MOSFET各自的优缺点各自的优缺点绝缘栅双极晶体管电力晶体管门极可断晶闸管电力场效应晶体管AK普通晶闸管开：uAK0且uGK0关：iAiH(uAK0且大于开启电压关：栅极与发射极间施加反向电压或不加信号开：uCE0且uBE0关：E加负向电压开：uAK0且uGK0关：A加负脉冲开：uDS0且uGS0关：uD
6、S0,uGS=010、驱动电路驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口。提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用光隔离（采用光耦合器）或磁隔离（脉冲变压器）按照驱动电路家在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质，可以分为电流驱动型（GTO、GTR）和电压驱动型（电力MOSFET、IGBT）11、晶闸管触发电路满足要求晶闸管触发电路满足要求：1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通 2）触发脉冲应有足够的幅度 3）所提供的触发电路应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门机伏安特性的可靠触发区域内4）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电力隔离12、过电压保护措施：过电
7、压保护措施：避雷针、变压器静电屏蔽层、静电感应过电压抑制电容、阀测浪涌过电压抑制用RC电路、阀测浪涌过电压抑制用反向阻断式RC电路、压敏电阻过电压抑制器、阀器件换相过电压抑制用RC电路、直流侧RC抑制电路、阀器件关断过电压抑制用RCD电路13、过电流保护：过电流保护：电力电路作为第一保护措施，快速熔断器仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之间实现保护，过电流继电器整定在过载时动作14简述图简述图3-2a所示升压斩波电路的基本工作原理。所示升压斩波电路的基本工作原理。答：假设电路中电感L 值很大，电容C 值也很大。当V 处于通态时，电源E 向电感L 充电，充电电流基本恒
8、定为I1，同时电容C上的电压向负载R 供电，因C值很大，基本保持输出电压为恒值Uo。设V 处于通态的时间为ton，此阶段电感L 上积蓄的能量为1 on EI t。当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载R 提供能量。设V处于断态的时间为toff，则在此期间电感L 释放的能量为(o)1 off U-E I t。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即：化简得：式中的/1 off T t ，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路5在图在图3-2a 所示的升压斩波电路中，已知所示的升压斩波电路中，已知E=50V，L 值和值和C 值极大，值极大，R=20，采用脉
9、宽调制控制，采用脉宽调制控制方式，当方式，当T=40s，ton=25s时，计算输出电压平均值时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值，输出电流平均值Io。解：输出电压平均值为：输出电流平均值为：1.单相半波可控整流电路对电感负载供电，单相半波可控整流电路对电感负载供电，L20mH，U2100V，求当，求当0和和60时的负载电流时的负载电流Id，并画出，并画出ud与与id波形。波形。解：0时，在电源电压u2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压u2的负半周期，负载电感L释放能量，晶闸管继续导通。因此，在电源电压u2的一个周期里，以下方程均成立：当
10、60时，在u2正半周期60180期间晶闸管导通使电感L储能，电感L储藏的能量在u2负半周期180300期间释放，因此在u2一个周期中60300期间以下微分方程成立：2图图2-9为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？试说明：为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？试说明：晶闸管承受的最大反向电压为晶闸管承受的最大反向电压为2 2 2U；当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。全控桥时相同。答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化
11、的问题。因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。以晶闸管 VT2为例。当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2 个变压器二次绕组并联，所以VT2承受的最大电压为2 2 2U。当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角a 相同时，对于电阻负载：0）期间无晶闸管导通，输出电压为0；（）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VT1、VT4导通，输出电压均与电源电压u2相等；()期间，均无晶闸管导通，输出电压为0；(2)期间，
12、单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出电压等于-u2。对于电感负载：（）期间，单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VT1、VT4导通，输出电压均与电源电压u2相等；（2）期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形等于-u2。可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。4单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。在一周内承受的电压波形。解：注意到二极管的特点：承受电压为正即导通。因此，二极管承受的电压不会出现正的部分。在电路中器件均
13、不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。整流二极管在一周内承受的电压波形如下：3单相桥式全控整流电路，单相桥式全控整流电路，U2100V，负载中，负载中R2，L 值极大，当值极大，当30时，时，要求：要求：作出作出ud、id、和、和i2的波形；的波形；求整流输出平均电压求整流输出平均电压Ud、电流、电流Id，变压器二次电流有效值，变压器二次电流有效值I2；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：ud、id、和i2的波形如下图：输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2分别为Ud0.9 U2 cos0.9100cos3077.97
14、（V）IdUd/R77.97/238.99（A）I2Id 38.99（A）晶闸管承受的最大反向电压为：考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：UN（23）141.4283424（V）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。流过晶闸管的电流有效值为：晶闸管的额定电流为：IN（1.52）27.571.572635（A）7.在三相半波整流电路中，如果在三相半波整流电路中，如果a相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压负载下整流电压ud的波形。的波形。解：假设a=0，当负载为电阻时，ud的波形如下：当负载为电感时，ud的波形如下：8三相半波整流电路，
15、可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段的电动势相同，三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段的电动势相同，其分段布置及其矢量如图其分段布置及其矢量如图2-60 所示，此时线圈的绕组增加了一些，铜的用料约增加所示，此时线圈的绕组增加了一些，铜的用料约增加10%，问变压器铁，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？心是否被直流磁化，为什么？答：变压器铁心不会被直流磁化。原因如下：变压器二次绕组在一个周期内：当a1c2对应的晶闸管导通时，a1的电流向下流，c2的电流向上流；当c1b2对应的晶闸管导通时，c1的电流向下流，b2的电流向上流；当b1a2对应的晶闸管
16、导通时，b1的电流向下流，a2的电流向上流；就变压器的一次绕组而言，每一周期中有两段时间（各为120）由电流流过，流过的电流大小相等而方向相反，故一周期内流过的电流平均值为零，所以变压器铁心不会被直流磁化。9三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b 两相的自然换相点是同一点两相的自然换相点是同一点吗？如果不是，它们在相位上差多少度？吗？如果不是，它们在相位上差多少度？答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b 两相之间换相的的自然换相点不是同一点。它们在相位上相差180。10有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接
17、法，如果它们的触发角都有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们的触发角都是是a，那末共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如都是，那末共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如都是a 相，在相位上差多相，在相位上差多少度？少度？答：相差180。12在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压 ud波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响？答：假设VT1不能导通，整流电压ud波形如下：18单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变单相桥式全控
18、整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？答：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有2k（k=1、2、3）次谐波，其中幅值最大的是2 次谐波。变压器二次侧电流中含有2k1（k1、2、3）次即奇次谐波，其中主要的有3 次、5 次谐波。19三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪
19、几次？压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？答：三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有6k（k1、2、3）次的谐波，其中幅值最大的是6 次谐波。变压器二次侧电流中含有6k1(k=1、2、3)次的谐波，其中主要的是5、7 次谐波。29什么是逆变失败？如何防止逆变失败？什么是逆变失败？如何防止逆变失败？逆变失败原因？逆变失败原因？答：逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好
20、的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角等。逆变失败原因：触发电路工作不可靠、晶闸管发生故障、交流电源缺相或突然消失、换相裕量角不足30单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？的晶闸管移相范围分别是多少？答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 180，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0 90。三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0 120，当负载为电感负载时，要
21、求的晶闸管移相范围是0 90。26使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？半控桥或有续流二极管的电路不能有源逆变原因？半控桥或有续流二极管的电路不能有源逆变原因？答：直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；要求晶闸管的控制角/2，使Ud为负值。半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压Ud不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变1简述图简述图3-1a 所示的降压斩波电路工作原理。所示的降压斩波电路工作原理。答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V导通一段时间ton，由电源E 向L
22、、R、M供电，在此期间，uoE。然后使V关断一段时间toff，此时电感L通过二极管VD 向R和M 供电，uo0。一个周期内的平均电压 输出电压小于电源电压，起到降压的作用。2在图在图3-1a 所示的降压斩波电路中，已知所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10，L值极大，值极大，EM=30V，T=50s,ton=20s,计算输出电压平均值计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值，输出电流平均值Io。解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为输出电流平均值为10多相多重斩波电路有何优点？多相多重斩波电路有何优点？答：多相多重斩波电路因在电源与负载间接入了多个结构相同的基本斩波电路
23、，使得输入电源电流和输出负载电流的脉动次数增加、脉动幅度减小，对输入和输出电流滤波更容易，滤波电感减小。此外，多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波单元之间互为备用，总体可靠性提高。6什么是什么是SPWM 波形的规则化采样法？和自然采样法比规则采样法有什么优点？波形的规则化采样法？和自然采样法比规则采样法有什么优点？答：规则采样法是一种在采用微机实现时实用的PWM波形生成方法。规则采样法是在自然采样法的基础上得出的。规则采样法的基本思路是：取三角波载波两个正峰值之间为一个采样周期。使每个PWM 脉冲的中点和三角波一周期的中点（即负峰点）重合，在三角波的负峰时刻对正弦信号波采样而得到正弦波的值，
24、用幅值与该正弦波值相等的一条水平直线近似代替正弦信号波，用该直线与三角波载波的交点代替正弦波与载波的交点，即可得出控制功率开关器件通断的时刻。比起自然采样法，规则采样法的计算非常简单，计算量大大减少，而效果接近自然采样法，得到的SPWM 波形仍然很接近正弦波，克服了自然采样法难以在实时控制中在线计算，在工程中实际应用不多的缺点。8分析图分析图3-7a所示的电流可逆斩波电路，并结合图所示的电流可逆斩波电路，并结合图3-7b的波形，绘制出各个阶段电的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。流流通的路径并标明电流方向。解：电流可逆斩波电路中，V1 和VD1 构成降压斩波电路，由电源向直流电
25、动机供电，电动机为电动运行，工作于第1 象限；V2和VD2构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于第2象限。图 3-7b 中，各阶段器件导通情况及电流路径等如下：9对于图对于图3-8所示的桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于反转电动状态，试分析此时电路的工作所示的桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于反转电动状态，试分析此时电路的工作情况，并绘制相应的电流流通路径图，同时标明电流流向。情况，并绘制相应的电流流通路径图，同时标明电流流向。解：需使电动机工作于反转电动状态时，由V3和VD3构成的降压斩波电路工作，此时需要V2保持导通，与V3和VD3构成
26、的降压斩波电路相配合。当V3导通时，电源向M供电，使其反转电动，电流路径如下图：其中：于是可得出3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？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：交流调压电路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。交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调
27、速。在供用电系统中，还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。4什么是什么是TCR，什么是，什么是TSC？它们的基本原理
28、是什么？各有何特点？它们的基本原理是什么？各有何特点？答：TCR是晶闸管控制电抗器。TSC是晶闸管投切电容器。二者的基本原理如下：TCR 是利用电抗器来吸收电网中的无功功率（或提供感性的无功功率），通过对晶闸管开通角a角的控制，可以连续调节流过电抗器的电流，从而调节TCR从电网中吸收的无功功率的大小。TSC 则是利用晶闸管来控制用于补偿无功功率的电容器的投入和切除来向电网提供无功功率（提供容性的无功功率）。二者的特点是：TCR只能提供感性的无功功率，但无功功率的大小是连续的。实际应用中往往配以固定电容器（FC），就可以在从容性到感性的范围内连续调节无功功率。TSC提供容性的无功功率，符合大多数
29、无功功率补偿的需要。其提供的无功功率不能连续调节，但在实用中只要分组合理，就可以达到比较理想的动态补偿效果。1无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。2换流方式各有那几种？各有什么特点？换流方式各有那几种？各有什么特点？答：换流方式有4 种：器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。全控型器件采用此换流方式。电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。负载换流:由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时
30、,可实现负载换流。强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3 种方式。3什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点。什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点。答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是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：直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。
31、由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，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。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。电流型逆变电路的主要特点是：直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用
32、。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。4电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？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。当输出流电压和电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。在电流型逆变电路中，直流电流极性是一定的，无功能量由直流侧电感来
33、缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时，电流并不反向，依然经电路中的可控开关器件流通，因此不需要并联反馈二极管。6并联谐振式逆变电路利用负载电压进行换相，为保证换相应满足什么条件？并联谐振式逆变电路利用负载电压进行换相，为保证换相应满足什么条件？答：假设在t 时刻触发VT2、VT3使其导通，负载电压uo就通过VT2、VT3施加在VT1、VT4上，使其承受反向电压关断，电流从VT1、VT4向VT2、VT3转移，触发VT2、VT3时刻t必须在uo过零前并留有足够的裕量，才能使换流顺利完成。7串联二极管式电流型逆变电路中，二极管的作用是什么？试分析换流过程。串联二极管式电流型逆变电路中，二极管的
34、作用是什么？试分析换流过程。答：二极管的主要作用，一是为换流电容器充电提供通道，并使换流电容的电压能够得以保持，为晶闸管换流做好准备；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VT1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VT1被施以反向电压而关断。直流电流Id从VT1换到VT3上，C13通过VD1、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
35、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，VT1一直承受反压，只要反压时间大于晶闸管关断时间tq，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。如忽略负载中电阻的压降，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，VD1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。1试说明试说明PWM控制的基本原理。控制的基本原理。答：
36、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N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
37、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 脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等效原理，PWM 波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM 波形和期望得到的正弦波等效。3.单极性和双极性单极性和双极性PWM调制有什么区别？三相桥式调制有什么区别？三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压（输出端相对型逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流电源中点的电压）和线电压于直流电源中点的电压）和线电压SPWM波形各有几种电平？波形各有几种电平？答：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的P
38、WM波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM控制方式。三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性PWM控制方式。三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压有两种电平：0.5Ud和-0.5 Ud。输出线电压有三种电平Ud、0、-Ud。4特定谐波消去法的基本原理是什么？设半个信号波周期内有特定谐波消去法的基本原理是什么？设半个信号波周期内有10 个开关时刻（不含个开关时刻（不含0 和和p 时刻）可时刻）可以控制，可以消去的谐波有几种？以控制，可以消去的谐波有几种？答：首先尽量使波形具有对称性，为消去偶次谐波，应使波形正负两个半周期对称，为
39、消去谐波中的余弦项，使波形在正半周期前后1/4 周期以p/2为轴线对称。考虑到上述对称性，半周期内有5个开关时刻可以控制。利用其中的1 个自由度控制基波的大小，剩余的4 个自由度可用于消除4 种频率的谐波。5什么是异步调制？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？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？答：载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制异步调制。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
40、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。同步调制的主要特点是：在同步调制方式中，信号波频率变化时载波比N
41、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波不易滤除。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内。而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。2设图设图6-3中半周期的脉冲数是中半周期的脉冲数是5，脉冲幅值是相应正弦波幅值的两倍，试按面积等效原理计算脉冲，脉冲幅值是相应正弦波幅值的两倍，试按面积等效原理计算脉冲宽度。宽度。解：将各脉冲的宽度用di（i=1,2,3,4,5）表示，根据面积等效原理可得