电力电子技术 习题答案 作者 曾方 第456章习题答案.docVIP

第4章 有源逆变电路 1．答：在实际应用的一些场合中需要把直流电源变换成交流电源。这种对应于整流的逆向过程，定义为逆变。它与整流相同的是电路是同一电路；不同的是控制角在不同区间。能量的流向互为反向。 2．答：实现逆变的电路及装置称为逆变电路、逆变器。如果将逆变器的交流侧接到交流电网上，把直流电逆变为同频率的交流电反送到电网上，称为有源逆变。它用于直流电动机的调速、绕线型异步电动机的串级调速、电力机车的下坡行驶、电梯和卷扬机的重物下放时、高压直流输电和太阳能发电等方面。如果逆变器的交流侧不与交流电网连接，而是直接接到负载，即把直流电逆变为某一固定频率或可调频率的交流电供给负载，则称为无源逆变。 3．答： 外部条件： 直流侧必需外接与直流电流Id同方向的直流电源E，其数值要稍大于逆变器输出平均电压Ud，才能提供逆变能量。 内部条件： 逆变器必需工作在β90o（α90o）区域，使Ud 0,才能把直流功率逆变为交流功率返送电网。 第5章 变频电路 1．答：通常把为负载提供可变频率的交流电源装置称为变频器。无源逆变电路称为变频电路，将无源逆变器称为变频器。 2．答：根据变频电路中直流侧电源性质的不同，变频电路又可分为直流侧是电压源的电压型变频电路，又称为电压源型变频电路；直流侧是电流源的称为电流型变频电路，又称为电流源型变频电路。 电压型变频电路的主要特点： ①直流侧接有大电容，相当于电压源，直流电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗状态。 ②由于直流电压源的箝位作用，交流侧电压波形为矩形波，与负载阻抗角无关，而交流侧电流波形因负载阻抗角的不同而不同，其波形接近三角波或正弦波。 ③当交流侧为电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能量提供通道，各臂都并联了续流二极管。 ④变频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，故功率的脉动是由直流电流的脉动来体现的。 ⑤当变频电路的负载是电动机时，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，只能靠改变直流电流的方向来实现，这就需要给电路再反并联一套变频桥。这将使电路变得复杂。 电流型变頻电路的主要特点 ①直流侧接有大电感，相当于电流源，直流电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗状态。 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，而交流侧电压波形因负载阻抗角的不同而不同。 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当变频电路的负载为电动机时，若变频电路中的交—直变换是可控整流时，则可很方便地实现再生制动，不需另加一套变频桥。 3．答：由感应加热的原理可知，感应加热线圈中通以不同频率的交流电就可以进行加热。这和变频器的输出的交流电特性一样。目前应用较多的中频感应加热电源主要由可控或不可控整流电路、滤波器、变频器和一些控制保护电路组成。工作时，三相工频（50Hz）交流电经整流器变成脉动直流电，再经滤波器变成平滑的直流电送到变频器。变频器把直流电转变成频率较高的交流电流送给负载。 由于感应加热线圈中通过的电流较大，考虑到设备生产的成本和可靠性，变频器中的开关元件一般选用晶闸管器件。变频器的负载由于是感性负载，电流会滞后于电压，这样变频器中导通的晶闸管如何关断的问题是关键所在。 一种常用的技术是利用电路理论中的并联谐振现象来进行晶闸管的换流。采用并联谐振原理进行换流的变频器称为并联谐振式变频电路。 4．答：如题4图所示。相电压为1800正负对称的阶梯波。三相负载电压相位相差1200。 5．答：如题5-1图所示 题5-1图为单相交—交变频器主电路原理图，图中负载由正、反两组反并联晶闸管可控整流电路轮流供电。当正组供电时，负载承受正电压；当反组供电时，负载承受负电压。如果在0tT/2期间使正组工作，在T/2tT使反组工作，并且使正反两组晶闸管整流电路在其工作期间移相控制角α固定不变，则输出的电压幅值也不变，在一个周期内产生的波形就是交变的矩形波，题5-1图(b)所示。 如果在正组工作的半个周期内让控制角α按正弦规律从90°逐渐减小到0°，然后再由0°逐渐增大到90°，那么正组整流电路的输出电压的平均值就按正弦规律变化，从零增大到最大，然后再由最大减小到零，如题5-2图所示。在反组工作的半个周期内采用同样的控制方法，就可以得到接近正弦波的输出电压。 6．答：主要特点7．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1/3~1/2。当电网频率为50Hz时,交交变频电路输出的上限频率为20Hz左右。 当输出频率增高时,输出电压一