发布时间 : 星期三 文章电力电子学-课后复习及思考题-答案更新完毕开始阅读078e622d69dc5022abea0014
复习题及思考题
图4.22中的12阶梯波可以用三个脉宽分别为180、120、60，高度分别为
000VDNsN
、VDs
Np3Np?VDNs4Vdn?和的矩形波叠加得到。利用式v(t)??sincos(n?t)将三个矩形波的傅立
n?23Npn?1,3,5,7,?叶级数展开，叠加后即可得到12阶梯波的傅立叶技术表达式（4－76）。
4.13 逆变器有哪些类型？其最基本的应用领域有哪些？ 答：逆变器的类型有：
（1） 电压型和电流型逆变器。
（2） 恒频恒压正弦波和方波逆变器，变频变压逆变器，高频脉冲电压（电流）逆变器。 （3） 单相半桥、单相全桥、推挽式、三相桥式逆变器。
（4） 自关断换流逆变器，强迫关断晶闸管逆变器。晶闸管逆变器可利用负载侧交流电源电压
换流，负载反电动势换流或负载谐振换流。
逆变器的基本应用包括：交流电动机变频调速，不停电电源UPS，电子镇流器，中频或高频感应加热电源等等。还可应用于电力系统作为无功补偿器或谐波补偿器。
第五章
5.1 什么是半波整流、全波整流、半控整流、全控整流、相控整流、高频PWM整流?
答：
半波整流：整流器只在交流电源的半个周波输出整流电压，交流电源仅半个周期中有电流。 全波整流：整流器在交流电源的正、负半波都有直流电压输出，交流电源在正负半周期均有电流。 全控整流：指整流主电路中开关器件均为可控器件。
半控整流：指整流主电路中开关器件不全是可控器件，而有不控器件二极管。
相控整流：全控整流电路中的开关管为半控器件晶闸管，控制触发脉冲出现的时刻（即改变晶闸管的移相控制角?的大小），从而控制负载的整流电压。
高频PWM整流：整流主电路中开关器件均为全控器件，采用高频PWM控制，即在一个电源周期内高频改变开关管的导通状况。
5.2 什么是电压纹波系数、脉动系数、基波电流数值因数、基波电流位移因数（基波功率因数）和整流输入功率因数？ 答：
电压纹波系数RF：输出电压中全部交流谐波分量有效值VH与输出电压直流平均值Vd之比值，
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?v?RF?VH/Vd。
电压脉动系数Sn：整流输出电压中最低次谐波幅值Vnm与直流平均值Vd之比Sn=Vnm/Vd 基波电流数值因数：
电流畸变因数也称基波电流数值因数，是基波电流有效值Is1与总电流有效值Is之比，即??IS1?ISIS122IS1?∑ISnn?2∞?1221?∑ISnIS1n?2∞?11?THD2
基波电流位移因数DPF（基波功率因数）：输入电压与输入电流基波分量之间的相位角?1（位移角）的余弦，即DPF?cos?1
s1 1)?IS1/IS???co?整流输入功率因数PF： PF?PAC/(VSIS)?VSIS1cos?1/(VSIS)?(co?s
5.3 三相桥式不控整流任何瞬间均有两个二极管导电，整流电压的瞬时值与三相交流相电压、线
电压瞬时值有什么关系？
答：
共阴连接的三个二极管中，三相交流相电压瞬时值最正的那一相自然导通，把最正的相电压接到负载的一端；共阳连接的三个二极管中，三相交流相电压瞬时值最负的那一相自然导通，把最负的相电压接到负载的另一端。因此，任何时刻负载得到的整流电压瞬时值是线电压的最大瞬时值。
5.4 单相桥全控整流和单相桥半控整流特性有哪些区别？
答：与单相全控桥相比，
（1）在主电路上，半控整流少了两个晶闸管。因而，触发装置较简单，较经济。 （2）为防止失控而增加了一个续流二极管，使得输出整流电压vD的波形中没有为负的电压波形。尽管晶闸管的触发移相范围也是π，但是，晶闸管的导通角?????。 （3）输出电压平均值：VD?11?cos?。当??0?180?范围内2?? ? ?2VSsin?td(?t)?0.9VS移相控制时，VD只能为正值，而全控整流电路VD在??90?时可为负值。
5.5 单相桥全控整流有反电势负载时输出电压波形如何确定？
答：
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若整流电路中电感L＝0，则仅在电源电压vS的瞬时值大于反电势E时，晶闸管才会承受正向电压，才可能触发导通。在晶闸管导通期间，输出整流电压为相应的电源电压瞬时值。vS?E时，晶闸管承受反压阻断。在晶闸管阻断期间，负载端电压保持为反电势E。故整流电流断流。若控制角α小于?（??arcsinE2VS，称为停止导电
角），则负载端电压一直保持为E；若α大于?，则在wt＝kπ－δ至wt＝kπ＋α期间载端电压保持为E。
若在负载回路中串联足够大的平波电抗器，使电流连续、晶闸管的导电角???，则电流脉动减小。这时，整流电路输出电压波形是由控制角α唯一对应的、依次为电源电压的包络线，其直流电压平均值VD?间。
5.6 交流电路电感不为零时引起的换相重叠过程中整流器输出电压的瞬时值如何确定，在换相期间是什么因素促使负载电流从一个晶闸管向另一个晶闸管转移？
答：设换相前a相的Ta导电，Tb截止，这时ia?ID（负载电流），整流电压vD(t)?va，
vD(t)?vb(t)?va(t)，换相后b相的Tb导电，换相结束后vd?vbn。如果LS?0，一旦Tb导通，
Ta立即受反压截止，负载电流ID立即从a相的Ta转到b相的Tb，换相（或换流）过程瞬时完成。如果LS?0，由于电感的储能不能突变为零，原来导电的A相电流ia不能从ID突降为零而必须经历一个历时tr（对应的相位角???tr称为换相重叠角）过渡过程。
在此期间，Ta、Tb同时导通，a、b两相电源经电感2LC短接状态，ia?ib?ID，若假定
22VS?cos?。
若在负载回路中串联的平波电抗器不足以使电流连续，情况介于上述两种情况之
ID恒定，则 LS 又
LSdiadi??LSb。 dtdtdidivD?vb?LSb?va?LSadtdt，所以vb?va?LSdibdidi?LSa?2LSbdtdtdt，即
dib1??vb?va?。 dt2上式说明，是作用在两个换流电感上得电源电压之差使得负载电流从一个晶闸管向另一个
晶闸管（ia从Id降为零、ib?Id?ia从零上升到Id)；
还可推得 vD?vb??vb?va???va?vb?。这说明整流电压的瞬时值是参与换流的2相电
源电压的平均值。
5.7 同一个整流电压波形，时间坐标原点取在不同位置时用傅立叶级数分析得到的谐波特性是否相同，为什么？ 答：同一个整流电压波形，时间坐标原点取在不同位置时用傅立叶级数分析得到的谐波特性相同。
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因为，整流电压是以交流电源的周期为周期的周期性函数。而任何周期性函数在进行傅立叶级数分解的物理意义是用无限项正弦量来等价，从等价的效果来看，自变量（这里指时间）的坐标原点的选定在什么位置，是不影响各正弦（余弦）分量的频率和幅值的大小。时间坐标原点取在不同位置时仅对各分量的相位产生一定的影响。
5.8 为什么m脉波的整流电压中只含有Km次谐波，K = 1，2，3，…？
答：整流电压udc是从频率为1/T(周期为T)的交流电源变换而来的周期性函数。而任何周期性函数都能写出其傅立叶级数表达式。则整流电压udc在周期T内的傅立叶级数表达式为：
??udc(?t)?a0??[ancos(n?t)?bnsin(n?t)]?C0??Cncos(n?t??n)n?1n?1这里?＝2?T
m脉波的整流电压是指在周期T中出现了m个脉波，由于控制的对称性，使得这m个脉波在理论上是相同的，也就意味着m脉波的整流电压是频率为1/mT(周期为T/m)的周期性函数。若将这个函数在周期为T/m的区间进行傅立叶分解，则整流电压udc可以表示为
udc(?t)?a0??C/kcos(k?/t??/k)k?1?这里?/＝2?mT，相当于得到的谐波分量得频率为电源电压频率的mk，
这里k = 1，2，3，…等。
5.9 为什么要限制有源逆变时的触发控制角？根据什么原则确定有源逆变时的最大控制角?max? 答：为了防止逆变器换相失败，有必要限制有源逆变时的触发控制角α，也就是不能让α达到其理论最大值π。
逆变器换相失败的可能原因有：（1）被关断的晶闸管承受反压的时间不足，小于其安全关断时间
toff（这段时间对应的角度称为关断角，记为?0）。若不计交流电源电路中电感Lc的影响，
认为换相过程瞬间完成，则要求αmax＝π－?0，若α超过此值，则被关断的晶闸管承受反压的时间小于其安全关断时间
toff，之后会因承受正向而可能再次误导通。
（2）实际交流电源电路中电感LC?0，存在换相重叠过程。换相过程在触发脉冲到来后经历ν对应的换相重叠时间才结束。之后，依然要求被关断的晶闸管承受足够的反压时间才不致于再次误导通。
为了确保相控有源逆变的安全可靠运行，要限制有源逆变时的触发控制角α不能太大。如果
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