《成人高考(专升本)历年英语真题及答案汇总.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《成人高考(专升本)历年英语真题及答案汇总.pdf（38页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、目录目录.1第1章 绪 论.1第2章 电力电子器件.1第3章 整 流 电 路.5第4章 逆 变 电 路.20第5章 直流-直流变流电路.23第6章交流-交流变流电路.29第7章 PW M控制技术.34第8章 软开关技术.37第9章 电力电子器件应用的共性问题.38第10章电力电子技术的应用.38第2章电力电子器件1.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：”AK 且“GK。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？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
2、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。3.图 1-43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为解：a）b)试计算各波形的电流平均值/dl、412、，d3与电流有效值八、，2、730271C)Id3=(创)=!/,n4.上题中如果不考虑安全裕量，问 100A的晶闸管能送出的平均电流、/d2、AB各为多少？这时，相应的电流最大值/ml、1m2、心3各为多少？解：额定电流/T（AV）=100A的晶闸管，允许的电流有效值/=1 5 7 A,由上题计算结果知a）/mi x -a 3
3、29.35,/a=0.2717/n,i 89.480.4767b)Zm2 -232.90,7d2 工 0.5434 1m2 126.560.6741c)/m3=2 I=314,/d3=/m3=78.545.GTO和普通晶闸管同为PNPN结构,为什么GTO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 PN1P2和 NP2N2构成两个晶体管V|、V2,分别具有共基极电流增益和。2,由普通晶闸管的分析可得，%+%=1是器件临界导通的条件。%+。2 1，两个等效晶体管过饱和而导通；ai +a2 L当a=60时，在“2正半周期60。180。期间晶闸管导通使电感心储能，电感L
4、储藏的能量在“2负半周期180。300。期间释放，因此在肛一个周期中60。300。期间以下微分方程成立：1 L-叵U si n cotdt 2考虑初始条件：当函=60。时 叁=0 可解方程得：id=-(-c ost y/)C O L 2其平均值为，d =2 F警 弓-C 0 S 创 川()=鳖=1 L 2 5(A)此 时“d与i d的波形如下图：2 .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：晶闸管承受的最大反向电压为2包2；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。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
5、直流磁化的问题。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V T 2为例。当V1导通时，晶闸管V T 2通 过V T 与2个变压器二次绕组并联，所 以V T 2承受的最大电压为2&2。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 a)期间无晶闸管导通，输出电压为0;(a%)期间，单相全波电路中V1导通，单相全控桥电路中V、V T 4导通，输出电压均与电源电压的相等；(%+a)期间，均无晶闸管导
6、通，输出电压为0；(%+a 2兀)期间，单相全波电路中V T 2导通，单相全控桥电路中V T 2、V T 3导通，输出电压等于-“2。对于电感负载：(a%+a)期间，单相全波电路中V T i导通，单相全控桥电路中V T,V T 4导通，输出电压均与电源电压“2楷；(乃+a 2%+a)期间，单相全波电路 中V T 2导通，单相全控桥电路中V T 2、V T 3导通，输出波形等于-“2。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。3 .单相桥式全控整流电路，t/2=1 0 0 V,负载中K=2 Q,L值极大，当a=3 0 时，要求：作出“1、和b的波形；求整流输出平均电压4、电
7、流如变压器二次电流有效值A；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：“八力、和灰的波形如下图：输出平均电压Ud、电流/d，变压器二次电流有效值A 分别为Ud=0.9 U2 cos a=0.9X 100Xcos300=77.97(V)，d=Ud/R=77.97/2=38.99(A)h=IA=38.99(A)晶闸管承受的最大反向电压为：V2 1/2=100 V2=141.4(V)考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：UN=(2-3)X 141.4=283-424(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：ZVT=Zd/V2=27.57(A)晶闸管的额定电流为：/N=(
8、152)X27.57/1.57=26-35(A)具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。4.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。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：5.单相桥式全控整流电路，5=1 0 0 V,负载中K=2 C,乙值极大，反电势E=60V,当0=30。时，要求：作 出“d、id和打的波形；求整流输出平均电压小、电流如变压器二次侧电流有效值，2；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：“d、id和的波
9、形如下图:整流输出平均电压Ud、电流/d，变压器二次侧电流有效值/2分别为Ud=0.9 U2 cos a=0.9X 100 Xcos30=77.97(A)Zd=(Ua-E)/R=(77.97-60)/2=9(A)/d =9(A)晶闸管承受的最大反向电压为：五%=100拒=141.4(V)流过每个晶闸管的电流的有效值为：ZVT=7(I/V2=6.36(A)故晶闸管的额定电压为：UN=(23)X141.4=283424(V)晶闸管的额定电流为：/N=(1.5-2)X 636/1.57=6-8(A)晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。6.晶闸管串联的单相半控桥(桥中V*、VT2
10、为晶闸管)，电路如图2-11所示,U2=100V,电阻电感负载，R=2C,L 值很大，当0=60。时求流过器件电流的有效值，并作出肛、小 胡、iD的波形。解:“d、id、，VT、的波形如下图：负载电压的平均值为：,1 rrt,.、.l+cos(1/3)U=_ L V2t/2 sin(y/d(yr)=0.9t/2-兀七2=67.5(V)负载电流的平均值为：4=/6 7.5 2/2=3 3.7 5 (A)流过晶闸管VTi、VT2的电流有效值为：/vr=J 1/d=19.49(A)流过二极管VD3、VD 的电流有效值为：(2,、/VD=J-/d=27.56(A)7.在三相半波整流电路中，如 果 a
11、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与 的波形。解：假设a =0。，当负载为电阻时，叫 的波形如下:当负载为电感时，d的波形如下:8.三相半波整流电路，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2-60所示，此时线圈的绕组增加了一些，铜的用料约增加1 0%,问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？ABC图 2-6 0 变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图答：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 a g 对应的晶闸管导通时，a i的电流向下流，C2的电流向上流；当 C|b2对应的晶闸管导通时，a 的电流向
12、下流，I”的电流向上流；当 1）代 2对应的晶闸管导通时，b,的电流向下流，a?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,a、b 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？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，一组是共阳极接法，如果它们的触发角都是a,那末共阴极组的
13、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，在相位上差多少度？答：相 差 1 8 0。11.三相半波可控整流电路，5=1 0 0 V,带电阻电感负载，R=5Q,值极大，当=60。时，要求：国出id和 i、T l的波形；计算/d、IdT和/T。解：d、id和 ivTl的波形如下图：U d、Id、Id T和Iv T分别如下Ud=l17U2Cosa=1.17X100Xcos60=585(V)Zd=t7d/R=5 8.5/5=11.7(A)/d V T=/d/3=11.7/3=3.9(A)/VT=/d/V 5 =6.755(A)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
14、不能导通，此时的整流电压曲波形如何？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V”不能导通，整流电压价波形如下：假 设 VTi被击穿而短路，则当晶闸管VT3或 VT$导通时，将发生电源相间短路，使得VT3、VTs也可能分别被击穿。13.三相桥式全控整流电路，t/2=100V,带电阻电感负载，R=5Q,L 值极大,当0=60。时，要求：画 出 d、id和，VT1的波形；计算 Ud、/i、IdT 和 A To解：屋d、和，VT1的波形如下:Ud、，d、，dT和/vT分别如下Ud=2.34%cosa=2.34X 100X cos60=117(V)/)=/?=117/5=23.4(A
15、)1/3=2 3.4/3=7.8 (A)，vT=/d/=23.4/-/3=13.51(A)1 4.单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1Q,=,E=40V,t/2=100V,LB=0.5mH,当8 6 0。时求Ud、，d与/的数值，并画出整流电压“d的波形。解：考虑心.时，有：Ud=0-9U2Cosa At7d 5 2 X B”Tl/d=(U d-E)/R解方程组得：UA=(%R0.9Scosa+2XBE)/(%R+2XB)=44.55(V)=0.455(V)Zd=4.55(A)又；c o s a c o s(Z +/)=41/dXB/U2即得出c o s(6 0 0 +/)=0.4798换流重
16、叠角y=61.33-60=1.33最后，作出整流电压a的波形如下：1 5.三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，t/2=100V,R=1Q,L=8,LB=lmH,求当0=30。时、E=50V时 Ud、/d、7 的 值 并 作 出 与 M r和 ivn 的波形。解：考虑LB时，有：Ud=L174cosa 一 Ud=3XB/d/2%/,=(Ud-E)/R解方程组得：Ua=(万 火 1.17U2cos a+3XuE)/(2%R+3XB)=94.63(V)l/d=6.7(V)Zd=44.63(A)又；costz cos(a+/)=2 IdXB/-46 U2即得出cos(30+/)=0.752换流重叠
17、角y=41.28-30=11.28d、，VT1和 ivT2的波形如下：1 6.三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5Q,L=8,S=220V,XB=0.3 Q,求Ud、/!、IvD、A 和7 的值并作出d、ivD和 22的波形。解：三相桥式不可控整流电路相当于三相桥式可控整流电路a=0时的情况。I7d=2.34/2cos a /=/d/3=97.38/3=32.46(A)Z2a=/d=79.51(A)d、，VD1和 i2a的波形如下：1 7.三相全控桥，反电动势阻感负载，E=200V,R=1Q,L=8,C 72=220V,a=60,当心尸。和M=lmH情况下分别求“、/d的值，后者还应求y并
18、分别作出劭与力的波形。解：当LB=0时：Ud=2.34U2cosa=2.34X220Xcos60=257.4(V)Id=(ULE)/R=(257.4-200)/1=57.4(A)当 LB=lm H 时Ud=2.34Scosa At/dAl7d=3XB/d/n/d=(U d-E)/R解方程组得：4=(2.34%SR cosa+3XBE)/(兀 R+3XB)=244.15(V)7d=44.15(A)Ud=13.25(V)又,cosa-cos(z+y)=2XBIA/V6 U2cos(60+/)=0.44857=6335-60=3.35d、/VTI和，VT2的波形如下：18.单相桥式全控整流电路，其整
19、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？答:单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有2A a=l、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2#+1（k=l、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（k=l、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6fcti（&=
20、1、2、3）次的谐波，其中主要的是5、7 次谐波。2 0.试计算第3 题中2 的 3、5,7 次谐波分量的有效值&、解：在第3 题中已知电路为单相全控桥，其输出电流平均值为4=38.99(A)于是可得：心 3=2拒/(1/3%=2及 X38.99/37?=11.7(A)/2 5=2&/d/5%=2&X38.99/5%=7.02(A)27=2V 1/d/7%=2痣 X 38.99/7乃=5.01(A)2 1.试计算第13题中i2的 5,7 次谐波分量的有效值，25、/27O解：第 13题中，电路为三相桥式全控整流电路，且已知/d=23.4(A)由此可计算出5 次 和 7 次谐波分量的有效值为：1
21、15=V6/d/5 n=V6 X23.4/5n=3.65(A)Z27=V6/d/7 n =V6 X 23.4/7 Ji=2.61(A)22.试分别计算第3 题和第13题电路的输入功率因数。解：第 3 题中基波电流的有效值为：卜=2旧J n=2 及 乂 38.99/Ji=35.1(A)基波因数为v=h/I=lJ /d=35.1/38.99=0.9电路的输入功率因数为：2=y C0S6T=0.9 cos30=0.78 第 13题中基波电流的有效值：八=屈1 J I=V6 X 23.39/=18.243(A)基波因数为v=Z i/=Z,/Zd=0.955电路的输入功率因数为：2=v cosa=0.9
22、55 cos60=0.482 3.带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同？答：带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以下异同点：三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联,且后者需要用平衡电抗器；当变压器二次电压有效值5 相等时，双反星形电路的整流电压平均值S 是三相桥式电路的1/2,而整流电流平均值益是三相桥式电路的2 倍。在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电压“d和整流电流id的波形形状一样。24.整流电路多重化的主要目的是什么？答：整流电路多重化的目的主要包括两个方面，一是可
23、以使装置总体的功率容量大，二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。25.12脉波、24脉波整流电路的整流输出电压和交流输入电流中各含哪些次数的谐波？答：12脉波电路整流电路的交流输入电流中含有11次、13次、2 3 次、2 5 次等即12A土 1、(k=l,2,次谐波，整流输出电压中含有12、24等 即 12A(k=l,2,潴 波24脉波整流电路的交流输入电流中含有23次、25次、47次、49次等，即 24A1 g,2,3 )次谐波，整流输出电压中含有24、48等即244(k=L 2,3 )次 i锻。26.使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？答；条件有二：直流侧要有电动势，
24、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a n/2,使为为负值。27.三相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R=1Q,L=,“=220V,当EM=-400V,6=60。时求)、Ai与7 的值，此时送回电网的有功功率是多少？解：由题意可列出如下3 个等式：4=2.34 t/2cos(Ji-)一“At7d=3XBZd/n4=(一%)/R三式联立求解，得UA=2.34 n U2R CO S(Ji-)+3XBEM/(乃 R+3XB)=-290.3(V)/d=109.7(A)由下式可计算换流重叠角：cos a cos(a+/)=2XBZ,I/V6 1/2=0.
25、1279cos(120+/)=-0.62797=128.90 120=8.90送回电网的有功功率为P=EMId I-/;/?=400X 109.7-109.72X 109.7X 1=31.85(W)28.单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1C,L=8,t/2=100V,L=0.5mH,当 EM=-99V,2 =60。时求Ud、4 和？的值。解：由题意可列出如下3 个等式：Ud=OS。2cos Ud=2XB，d/n/d=(3 EM)/R三式联立求解，得t/d=乃 K0 9U2cos(7T-6)+2XBEM/(乃尺+2招)=-49.91(V)/d=49.09(A)又,：cos a cos(a+/)
26、=V2/dXB/172=O-2181即得出cos(l 20+/)0.7181换流重叠角y=135.9-120=15.929.什么是逆变失败？如何防止逆变失败？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，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角 等。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，要求的晶闸管移相范围分别是多少？答：单相桥式全控
27、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，要求的晶闸管移相范围是0 90。31.三相全控桥，电动机负载，要求可逆，整流变压器的接法是D,y-5,采 用 NPN锯齿波触发器，并附有滞后30。的 R-C滤波器，决定晶闸管的同步电压和同步变压器的联结形式。解：整流变压器接法如下图所示以 a 相为例，%的 120。对应于a=90。，此 时 Ud=0,处于整流和逆变的临界点。该点与锯齿波的中点重合，即对应于同步信号的300。，所以同
28、步信号滞后明 180。，又因为R-C滤波已使同步信号滞后30,所以同步信号只要再滞后150就可以了。满足上述关系的同步电压相量图及同步变压器联结形式如下两幅图所示。各晶闸管的同步电压选取如1F表：晶闸管VTiVT2VT3VT4VT5VT6同步电压一 sb一 scsb一 sa第4 章逆变电路i .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？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
29、，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,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。答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的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
30、，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。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
31、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。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？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缓冲。当需要从交
32、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。5.三相桥式电压型逆变电路，180导电方式，Ud=100V。试求输出相电压的基波幅值UuNim和有效值UUM、输出线电压的基波幅值Uuvim和有效值UUVI、输出线电压中5 次谐波的有效 值 0UV5。解：输出相电压的基波幅值为小=2=0.637%=63.7(V)7 T输出相电压基波有效值为：t/UN1=h 2-=0.45(/d=45(V)V2输出线电压的基波幅值为i/Uvlm=i=l-d=H0(V)7 1输出线电压基波的有效值为Uuvi=绰2 1=旦 U&=0.78t/d=78(V)V2 兀输
33、出线电压中五次谐波MUV5的表达式为：2可./nep-l e001-1此时输出平均电压为输出平均电流为Uo=E=100 x5=2 5 (V)T 2 0吐员=纪工0(A)R 0.5输出电流的最大和最小值瞬时值分别为r Jl eW(1 e 4 2 5 1 0 0 o n 1O,A.Zm a x-m=-TTTT.0.1 -=30.1 9 (A)l-e-p)R J 0.5(ea p-)E(*0 0 2 5 1、1 0 0-m-0 1=2 9.8 1(A)JRCe 0 0 1-11 70.5当儿=3s时，采用同样的方法可以得出:a p=0.0 0 1 5由于ea p-l e0 0,5-l-=F=0.1
34、4 9 aep-l所以输出电流仍然连续。此时输出电压、电流的平均值以及输出电流最大、最小瞬时值分别为:Uo=1OX3=1 5(V)T 2 0“2a 区O(A)R 0.5J 八-0.0 0 1 5、1 0 0 ,、Anax-0.1-=1 0.1 3(A)0.5C-0.0 0 1 5 11 0 0-Ailin-0.1=9.8 7 3(A)I e 一1/0.54.简述图5-2 a 所示升压斩波电路的基本工作原理。答：假设电路中电感心值很大，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 定 为 同 时 电 容 C上的电压向负载K供电，因 C值很大，基本保持输出电压为
35、恒值U。设 V处于通态的时间为ton,此阶段电感L上积蓄的能量为E/。”。当 V处于断态时E和乙共同向电容C充电并向负载R提供能量。设 V处于断态的时间为to(f,则在此期间电感L释放的能量为。当电路工作于稳态时，一个周期7中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即：化简得：Uo=ton+toff E=Eoff，off式中的7”而 21,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5-2a所示的升压斩波电路中，已知后50V,/值 和。值极大，庐2 0 Q,采用脉宽调制控制方式，当 7=4 0 4S,以=25u s时，计算输出电压平均值”，输出电流平均值解：输出电压平均值为：T 40U.
36、=E =-x 50=133.3(V)U 4 0-2 5输出电流平均值为:/=U幺=13*3 3=6.667(A)R 206.试分别简述升降压斩波电路和Cuk斩波电路的基本原理，并比较其异同点。答：升降压斩波电路的基本原理：当可控开关V 处于通态时，电源E 经 V 向电感L 供电使其贮存能量，此时电流为小 方向如图3-4 中所示。同时，电 容 C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电。此后，使 V 关断，电感L 中贮存的能量向负载释放，电流为小 方向如图 3-4所示。可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反。稳态时，一个周期7 内电感L 两端电压牝对时间的积分为零，即%,df=0当 V
37、处于通态期间，“L=E；而 当 V 处于断态期间，L=-HOO于是:E on=U。G所以输出电压为:t t aU =4 E =E=-ET-ton -a改变导通比a,输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当 0 a l/2 时为降压，当 l/2 a l时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。Cuk斩波电路的基本原理：当 V 处于通态时，E LiN回路和R T 2 CV 回路分别流过电流。当 V 处于断态时，L CVD回路和/?L2VD回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路如图5-5b所示，相当于开关S 在 A、B 两点之间交替切换。假设电容C 很大使电容
38、电压uc的脉动足够小时。当开关S 合到B 点时，B 点电压勾=0,A 点电压“A=-c；相反，当 S 合 到 A 点时，B=c A=0o因此，B 点 电 压 的 平 均 值为LE=UB-Uc（U c为电容 电 压“c 的平均值），又因 电 感 L1的电压平均值为零，所以=YUc另一方面，A 点的电压平均值为UA=-/C，且 心 的电压平均值为零，按 图 5-5b中输出电压&的极性，有 U 0=关 U 于是可得出输出电压心 与电源电压E 的关系:t t aU =E =-E off T on 1 一 a两个电路实现的功能是一致的，均可方便的实现升降压斩波。与升降压斩波电路相比,C u k 斩波电路
39、有一个明显的优点，其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。7.试绘制Speic斩波电路和Zeta斩波电路的原理图，并推导其输入输出关系。解：S ep ic电路的原理图如下：Sepic斩波电路在V导通以期间，UL=E区 2=Uci在V关断以f期间=E Uo-Uci如2二一 Uo当电路工作于稳态时，电感心、。的电压平均值均为零，则下面的式子成立E（员4一 优 1）fcff=0ifcl ton Uo 乙 产0由以上两式即可得出%仃Z e ta电路的原理图如下：ai=EUL2=E-UC.-UO在V导通以期间，在V关断标期间UA=UbiUi2=UO当电路工作于稳态
40、时，电感心、。的电压平均值均为零，则下面的式子成立E%+的 toff=0（JE-Ud 让 tm-Uo off=0由以上两式即可得出Uy-Eoff8.分析图3-7a所示的电流可逆斩波电路，并结合图3-7b的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。解：电流可逆斩波电路中，M和VD1构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，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
41、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。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：当V3关断时，负载通过VD3续流，电流路径如下图:1 0.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，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。第6
42、章 交流-交流变流电路1.一调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看作电阻负载，在 a=0 时输出功率为最大值，试求功率为最大输出功率的80%,50%时的开通角a。解：a=0 时的输出电压最大，为Uomax=1兀 J(V U i s i n m)2 d&=(J乃o此时负载电流最大，为“omax _ U iomaxRR因此最大输出功率为om ax maxU；R输出功率为最大输出功率的80%时，有:P=OS m a x(V O 8(/!)2R此时,uo=又由U。s i n 2 a +%-。52%71解得a=60.54同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有:u0=V olt/,又由s i n
43、 2a n-aU =U +V 2 z r na=902.一单相交流调压器，电源为工频220V,阻感串联作为负载，其中K=0.5Q,L=2mH。试求：开通角a 的变化范围；负载电流的最大有效值；最大输出功率及此时电源侧 7T的功率因数；当a=工时，晶闸管电流有效值，晶闸管导通角和电源侧功率因数。2解：负载阻抗角为:/a)L、/2乃 x 50 x 2 x 10”(P=arctan(-)=arctan(-)R 0.5=0.89864=51.49开通角。的变化范围为：(P a7t即0.89864a当时，输出电压最大，负载电流也为最大，此时输出功率最大，为(2220Pomax二 /：maxR=/?R=3
44、7,532(KW)(次+(匈2 J功率因数为丸_max WO37532220 x273.98=0.6227实际上，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦，即cos 否 0.6227 a=工时，先计算晶闸管的导通角，由 式(4-7)得2-0rr jrsin(-+6-0.89864)=sin(0.89864)e 由2 2解上式可得晶闸管导通角为:0=2.375=136.1也可由图4-3估计出e 的值。=123.2(A)2U J。其中:。=&/VT=1742(A)于是可得出/贵=黑 翳=。加93.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
45、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
46、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T C R,什么是TSC?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
47、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。5.单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同？答：单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路的电路组成是相同的，均由两组反并联的可控整流电路组成。但两者的功能和工作方式不
48、同。单相交交变频电路是将交流电变成不同频率的交流电，通常用于交流电动机传动，两组可控整流电路在输出交流电压一个周期里，交替工作各半个周期，从而输出交流电。而直流电动机传动用的反并联可控整流电路是将交流电变为直流电，两组可控整流电路中哪一组工作并没有像交交变频电路那样的固定交替关系，而是由电动机工作状态的需要决定。6.交交变频电路的最高输出频率是多少？制约输出频率提高的因素是什么？答：一般来讲，构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出频率就越高。当交交变频电路中采用常用的6 脉波三相桥式整流电路时，最高输出频率不应高于电网频率 的 1/31/2。当电网频率为50Hz时，交交变频电路输
49、出的上限频率为20Hz左右。当输出频率增高时，输出电压一周期所包含的电网电压段数减少，波形畸变严重，电压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。7.交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？答：交交变频电路的主要特点是：只用一次变流，效率较高；可方便实现四象限工作；低频输出时的特性接近正弦波。交交变频电路的主要不足是：接线复杂，如采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用36只晶闸管；受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低；输出功率因数较低；输入电流谐波含量大，频谱复杂。主要用途：500千瓦或1000千瓦以下的大功率、低转速的交流调速
50、电路，如轧机主传动装置、鼓风机、球磨机等场合。8 三相交交变频电路有那两种接线方式？它们有什么区别？答：三相交交变频电路有公共交流母线进线方式和输出星形联结方式两种接线方式。两种方式的主要区别在于：公共交流母线进线方式中，因为电源进线端公用，所以三组单相交交变频电路输出端必须隔离。为此，交流电动机三个绕组必须拆开，共引出六根线。而在输出星形联结方式中，因为电动机中性点不和变频器中性点接在一起，电动机只引三根线即可，但是因其三组单相交交变频器的输出联在一起，其电源进线必须隔离，因此三组单相交交变频器要分别用三个变压器供电。9 在三相交交变频电路中，采用梯形波输出控制的好处是什么？为什么？答：在三