电力电子技术 第5章作业
电力电子技术5 逆变电路
晶闸管的导通电流方向一致，其电压只要稍大于变流器直流侧的平均电 压Ud。 （的2极）性内与部整条流件状：态变时流相电反路，必才须能工把作直在流β功小率于逆9变00区为域交，流使功直率流反端送电电压网U。d 这两个条件缺一不可。 （3）串接大电感
电力电子技术
第五章 逆变电路
第五章 逆变电路
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7
电力器件的换流方式 有源逆变电路 无源逆变电路 电压型逆变电路 电流型逆变电路 负载换流式逆变电路 脉冲宽度调制型逆变电路
第五章 逆变电路
在实际应用中，有些场合需要将交流电转变为大小 可调的直流电——即前面讲过的整流。有时还需要 将直流电转变为交流电——即为逆变。它是整流电 路的逆过程。在一定条件下，一套晶闸管电路既可 用于整流又可用于逆变，这种装置称为变流器。
亦增大，导致
5.2 有源逆变电路
2、重物下放，变流器工作于逆变状 反送电网，这就是有源逆变的工
态
作原理。
在整流状态，电流Id由直流电压Ud产 生，整流电压Ud的波形必须使正面积 大于负面积。当重物下放时，电动
机转速方向相反，产生的电动势E亦
反向，为了防止两电源顺向串接形
成短路，此时Ud方向也要反向，即控 制角大于900，Ud波形出现负面积大 于正面积变成负值，但由于E的作用，
如果将逆变电路的交流侧接到交流电网上，把直流 电逆变成同频率的交流电反送到电网去，称为有源 逆变。它用于直流电机的可逆调速、绕线型异步电 动机的串级调速、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电网连接，而是直接 接到负载，即将直流电逆变成为某一频率或可变频 率的交流电供给负载，称为无源逆变。它用于交流 电机变频调速、感应加热、不间断电源等方面。
电力电子技术最新版配套习题答案详解第5章
目录第1章电力电子器件 (1)第2章整流电路 (4)第3章直流斩波电路 (20)第4章交流电力控制电路和交交变频电路 (26)第5章逆变电路 (31)第6章PWM控制技术 (35)第7章软开关技术 (40)第8章组合变流电路 (42)第5章逆变电路1．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，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：①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。
②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。
③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：①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。
②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。
电力电子技术(第二版)第5章答案
解：输出线电压的基波幅值
输出线电压的有效值
输出线电压中五次谐波 的表达式为：
其有效值为：
输出相电压的基波幅值
输出相电压的有效值
6.SPWM逆变器有哪些优点？其开关频率的高低有什么利弊？
4.电压型逆变器中反馈二极管的作用是什么？
答：在电压型逆变器中，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。
12.什么是自然采样法和规则采样法？
答：按照SPWM控制的基本原理，可在正弦波和三角波的自然交点时刻控制功率开关管的通断，这种生成SPWM波形的方法称为自然采样法。规则采样法是一种应用较广的工程使用方法，它的效果非常接近自然采样法。
13.逆变器多重化的目的是什么？如何实现？
答：逆变电路多重化的目的：一是使总体上装置的功率等级提高；二是可以改善输出电压的波形。因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波，还是电流型逆变电路输出的矩形电流波，都含有较多谐波，对负载有不利影响；采用多重逆变电路，可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。
第五章
1.换流方式有哪几种?各有什么特点?
答:换流方式有4种:
1器件换流。利用全控型器件的自关断能力进行换流称为器件换流。
2电网换流。由电网提供换流电压称为电网换流。这种换流方式应用于由交流电网供电的电路中，它是利用电网电压自动过零并变负的性能来实现换流的。
电力电子技术-第五章习题解析
交流－直流变换器(14)
3.题图5-2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：①晶闸管承受的最大反向电压为2
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：该变压器不存在直流磁化问题。
①在正半周时，VTl工作，变压器二次绕组上 半部分流过电流。变压器二次电压通过VTl加 在 VT2 两 端 ， 且 是 反 向 电 压 ， 其 最 大 值 是 。2 2U2
解：
Ud
=
2.34U2[1+ cos(α
+ π )] =
3
2.34× 400× (1+ cos 5 π )
6
= 125.4V
Id
= Ud Rd
= 12.54A
交流－直流变换器(14)
2.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 和电感性负载下整流电压ud的波形。
ud
ua
ub
交流－直流变换器(14)
第5章 习题（1）
第1部分：简答题 1. 如题图5-1所示的单相桥式半控整流电路中可能发生失控现象，何为失 控，怎样抑制失控？
答：当 α 突然增大至 180o 或触发脉冲丢失时，由于电感储能不经变压 器二次绕组释放，只是消耗在负载电阻上，会发生一个晶闸管持续导通而两 个二极管轮流导通的情况，这使 ud 成为正弦半波，即半周期 ud 为正弦，另 外半周期 ud 为零，其平均值保持恒定，相当于单相半波不可控整流电路时 的波形，称为失控。
6.PWM整流电路可分为 电压型 和电流型两大类，目前研究和应用较多的是 电压型 PWM整流电路。
7.PWM整流电路的控制方法有间接电流控制和直接电流控制 ，基于系统的 静态模型设计、动态性能较差的是间接电流控制，电流响应速度快、系统鲁棒
电力电子技术第五版课后习题及答案
电力电子技术第五版课后习题及答案第二章电力电子器件2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。
低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-2.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：uAK>0且uGK>0。
2-3.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。
2-4图2-27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Imπ4π4π25π4a)b)c)图1-43图2-27晶闸管导电波形解：a)I d1=π21ππωω4)(sin t td I m=π2m I(122+)≈0.2717I m I1=ππωωπ42)()sin(21t d t I m=2m Iπ2143+≈0.4767I m b)I d2=π1ππωω4)(sin t td I m=πm I(122+)≈0.5434I m I 2=ππωωπ42)()sin(1t d t I m=22m Iπ2143+≈0.6741I m c)I d3=π2120)(πωt d I m=4 1I m I3=202)(21πωπt d I m=21I m2-5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I d1、I d2、I d3各为多少？这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少?解：额定电流I T(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有效值I =157A，由上题计算结果知a)I m1≈4767.0I≈329.35，I d1≈0.2717I m1≈89.482/16b)I m2≈6741.0I≈232.90,I d2≈0.5434I m2≈126.56c)I m3=2I=314,I d3=41I m3=78.52-6GTO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和普通晶阐管同为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a1和a2，由普通晶阐管的分析可得,a1+a2=1是器件临界导通的条件。
电力电子技术(第四版)课后答案
第5章逆变电路5.l.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阿,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。
5.2.换流方式各有那儿种?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,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追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。
5.3.什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持点是:①直流侧为电压源,或并联有大电容,相当于电压源。
直流侧电压基本无脉动,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。
③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:①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。
②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。
③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流测电惑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。
2020智慧树知道网课《电力电子技术》章节测试满分答案.
绪论单元测试1【判断题】(2分)电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
（）A.对B.错2【判断题】(2分)电力变换通常分为四大类：交流-直流变换、直流-交流变换、直流-直流变换和交流-交流变换。
（）A.错B.对第一章测试1【判断题】(2分)电力二极管的主要参数有正向平均电流、正向压降和反向重复峰值电压。
（）A.错B.对2【判断题】(2分)晶闸管属于半控型器件。
（）A.错B.对3【判断题】(2分)晶闸管是四层的PNPN结构。
（）A.对B.错4【判断题】(2分)在晶闸管的铭牌上，额定电压是以电压等级的形式给出的。
（）A.错B.对5【判断题】(2分)整流二极管、晶闸管及可关断晶闸管均属于半控型器件。
（）A.对B.错6【判断题】(2分)当晶闸管承受正向阳极电压，门极加上正向触发电压，晶闸管导通。
（）A.错B.对7【判断题】(2分)当晶闸管承受正向阳极电压，门极加上反向触发电压，晶闸管不导通。
（）A.错B.对8【判断题】(2分)把晶闸管从承受正向阳极电压起到受触发脉冲触发而导通之间的电角度称为触发延迟角，也称为移相角。
（）A.错B.对9【判断题】(2分)触发延迟角用θ表示，导通角用α表示。
（）A.错B.对10【判断题】(2分)单相桥式半控整流电路α的移相范围为0～180度。
（）A.对B.错第二章测试1【判断题】(2分)三相半波可控整流电路的电源由三相整流变压器供电，也可直接由三相四线制交流电网供电。
（）A.错B.对2【判断题】(2分)U、V、W三相电相电压正半波的相邻交点，称为自然换相点。
（）A.。
电力电子技术王兆安第五版课后习题答案
目录第 1章电力电子器件第 2章整流电路第 3章直流斩波电路第 4章交流电力控制电路和交交变频电路第 5章逆变电路第 6章 PWM控制技术第 7章软开关技术第 8章组合变流电路π π π第 1 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：u AK >0 且 u GK >0。
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 I m ，试计算各波形的电流平均值 I d1、I d2、I d3 与电流有效值 I 1、I 2、I 3。
π π 4a)12π 0 ππ 5π 2π 0π 2π44 2b)c)图 1-43 晶闸管导电波形I m 2解：a)I d1= 2 1 赲υλ0πI m sin ω td ( ω t ) = ( +1 ) 猏υλ0 0.2717 I m 42 22 I m3 1 I 1= 赲υλ0π ( 2 π 4b)I d2 = 1 赲υλ0ππ 41I m sin ω t ) d ( ω t ) = + 猏υλ0 0.4767 I m 2 4 2πI m 2I msin ω td ( ω t ) = ( + 1 ) 猏υλ0 0.5434 I m π 22 2I m3 1 I 2 =π 赲υλ0π( I m sin ω t ) d ( ωt ) = + 猏υλ0 0.6741I 4 24 2π πc)I d3= 1 21赲υλ002 I md ( ωt ) =π2 1 I m 4 1 I3 =赲υλ002 I md (ωt ) = I m 2 π2多少？这时，相应的电流最大值 I m1、I m2、I m3 各为多少?解：额定电流 I T(AV) =100A 的晶闸管，允许的电流有效值 I =157A ，由上题计算结果知a) b) II m1 ? 猏υλ0329.35，0 4767II m2 ? 猏υλ0 232.90,0 6741I d1 猏υλ0 0.2717 I m1 猏υλ0 89.48 I d2 猏υλ0 0.5434 I m2 猏υλ0 126.56 1 c) I m3=2 I = 314, I d3= I 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 P 1N 1P 2 和 N 1P 2N 2 构成两个晶体管 V 1、V 2,分 别具有共基极电流增益 α 和 α ，由普通晶闸管的分析可得， α + α =1 是器件临界导通 12的条件。
电力电子第五章 ACDC变换器(整流和有源逆变电路)
5.2 不控整流电路
• 利用电力二极管的单相导电性可以十分简单 地实现交流—直流电力变换。
• 由于二极管整流电路输出的直流电压与交流 输入电压的大小有关，不能通过电路本身控 制其数值，故称为不控整流电路。
5.2.1 单相不控整流电路
u1
u2 O ud
uVDO1 O
VD4
VD2
a)
VD3
R VD4
VD1
-
ud AC + VD2
b)
VD3 R ud
VD4
c)
a)单相桥式整流电路 b)交流输入正半周单相桥式整流电路工作图 c)交流输入负半周单相桥式整流电路工作图
5.2.1 单相不控整流电路
AC +
ud
VD3
VD2
VD2
b)
图5-2 单相全波整流电路
u2
R
c)
d)
u2
共阳极连接 VD4
2 t
5.2.1 单相不控整流电路
VD1
VD1
VD3 VD1
u2 R
AC
+ -
R
-
AC +
R
t
u2
AC + -
ud
VACD1
+
ud
VD2
VD2
u2
VD2
VbD)3
u2
c)
d)
u2
R
VD2
u2 VD4
VD4
带续流二极管的单相 半波整流电路
b)
d)
u2
u2
t1
O
2
t1
t
O
2
电力电子技术第5章 晶闸管变频电路
10
图 5.4 变频器的换流过程
11
根据上述分析，为保证变频电路可靠换流，必 须在中频电压 ua 过零前的 tf 时刻去触发 VT2 及 VT3，tf应满足下式要求 式中 Kf为大于 1的系数，一般取 2 耀 3，tf称 为触发引前时间。
12
图 5.5 变频器电流及电压波形图
13
二、并联谐振变频电路应用简介 广泛应用于生产的 KGPS-100-1.0型中频加热 电源，即为并联谐振变频电路具体的应用实例，该 装置主电路结构图如图 5.6所示。
1
本章重点研究如何利用电力电子器件将工频交 流电或者直流电变换为各种不同频率的交流电供给 相应的负载。其中，主要讨论利用晶闸管组成不同 电路来实现上述变换的工作原理，相关波形及需处 理的主要技术问题，例如晶闸管在工作中可靠关断 的问题。
2
一、变频概念及晶闸管换流方式 众所周知，目前常用的电源有 2 种形式，即 工频交流电源（ f= 50 Hz）和直流电源（f=0 Hz） ，这 2种电源的频率都固定不变。但在目前的生产 实践中，往往需要各种不同频率的交流电源。
29
一、三相串联电感式变频电路的工作原理 为了解图 5.11中的电路如何将直流电变换为 对称三相交流电的工作过程，可先假设该电路中 6 只晶闸管为 6 只按一定规律开合的开关元件，其 示意图如图 5.12 所示。
22
图 5.8 单相串联电感式变频电路 图 5.9 输出电压波形图
23
一、VT1 稳定导通阶段 此时因 VT1 导通，其电流流向如图 5.10（ a ）所示，晶闸管 VT1 中流过的电流为负载电流I0， 这时电容 C1 被短路，C2 被充电至电源 E，极性为 上正下负。
24
二、VT1 与 VT2 之间的换流 图 5.10（b）中、当触发晶闸管 VT2 时，由于 VT2 的导通，电容器 C2 通过 VT2 和 L2 放电，刚 开始放电时，换流电感 L2 两端也具有电压 E，其 极性为上正下负，因 L1 及 L2 为互感耦合的电气结 构并且 L1=L2，故 L1 两端也同时感应出相同电压 E，极性也是上正下负，L1 及 L2 两端就产生了上 正下负极性的电压 2E，通过晶闸管 VT2 后，使晶 闸管 VT1 两端出现一个反偏置电压E，并使其关断 。
电力电子技术课后习题重点(第五章~第七章)
4-4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？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。
4-8.逆变电路多重化的目的是什么?如何实现?串联多重和并联多重逆变电路备用于什么场合?答:逆变电路多重化的目的之一是使总体上装置的功率等级提高,二是可以改善输出电压的波形。
因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波,还是电流型逆变电路输出的矩形电流波,都含有较多谐波,对负载有不利影响,采用多重逆变电路,可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。
逆变电路多重化就是把若干个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来,使它们所含的某些主要谐波分量相互抵消,就可以得到较为接近正弦波的波形。
组合方式有串联多重和并联多重两种方式。
串联多重是把几个逆变电路的输出串联起来,并联多重是把几个逆变电路的输出并联起来。
串联多重逆变电路多用于电压型逆变电路的多重化。
并联多重逆变电路多用于电流型逆变电路的多重化。
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。
5-1简述图5-la 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on t 。
，由电源E 向L 、R 、M 供电，在此期间，Uo=E 。
然后使V 关断一段时间off t ，此时电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电，Uo=0。
一个周期内的平均电压0on offE t U t ⋅=⋅输出电压小于电源电压,起到降压的作用。
5-2．在图5-1a 所示的降压斩波电路中，已知E=200V ，R=10Ω，L 值微大，E=30V ，T=50μs ，ton=20μs ，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。
电力电子技术作业(含答案)
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：u AK >0且u GK >0。
2. 维持晶闸管导通的条件是什么 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。
3. 怎样才能使晶闸管由导通变为关断 答：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。
4. 图1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I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。
π4π4π25π4a)b)c)图1-43图1 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m =π2m I (122+)≈ I m I 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈ I m b) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td Im=πm I (122+)≈ I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =2m I π2123+≈ I m c) I d3=π21⎰20)(πωt d I m =I 3 =⎰202)(21πωπt d I m =5. 全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么答：全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压，d u /d t 或过电流和d i /d t ，减小器件的开关损耗。
6. 试分析全控型器件的RCD 缓冲电路中各元件的作用。
答：RCD 缓冲电路中，各元件的作用是：开通时，C s 经R s 放电，R s起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经VD s 从C s 分流，使d u /d t 减小，抑制过电压。
电力电子技术4版第5章 交流变换电路-精选文档
第5章 交流变换电路
5.1 5.2 5.3 5.4
交流调压电路 交流调功电路 交流电力电子开关 交－交变频电路
5.1 交流调压电路
1、交流调压电路:用来变换交流电压幅值（或有效值） 的电路。
2、交流调压的实现方法：通过控制晶闸管在每一个电源 周期内的导通角的大小（相位控制）来调节输出电压的大小。 3、交流调压电路应用： 电炉的温度控制 • 灯光调节 （如舞台灯光控制） 异步电机软起动 异步电机调速 调节整流变压器一次侧电压
t
(5.1.9) (5.1.10)
2 1 U 2 2 tan I ( ) [sin( t ) sin( ) e ] d t T Z 2
图5.1.1 电阻性负载时单 向交流电压电路及 输出电压波形
5.1.1 单相交流调压电路
电阻性负载数量关系：
负载电压的有效值
U 0
1 a 1 2 U sin( 2 a ) ( 2 U sin t ) d t 2 （5.1.1）
负载电流的有效值
U 1 0 I sin 2 0 R R2
单向交流调压电路的工作情况与它的负载性质有关
5.1.1 单相交流调压电路
1、电阻性负载
电源正半周：晶闸管T1承受正向电 压，当ωt=α时，触发T1使其导通， 负载上得到缺α角的正弦半波电压； 电源电压过零： T1 管电流下降为零 而关断； 电源电压负半周：晶闸管 T2 承受正 向电压，当 ωt=π+α 时，触发 T2 使 其导通，则负载上又得到了缺α角的 正弦负半波电压。持续这样控制， 在负载电阻上便得到每半波缺α角的 正弦电压； 改变α角的大小，便改变了输出电压有 效值的大小。
电力电子技术试卷及答案-第五章
电力电子技术试题(第五章)一、填空题1、整流是把电变换为电的过程；逆变是把电变换为电的过程。
1、交流、直流；直流、交流。
2、逆变电路分为逆变电路和逆变电路两种。
2、有源、无源。
3、逆变角β与控制角α之间的关系为。
3、α=π－β4、逆变角β的起算点为对应相邻相的交点往度量。
4、负半周、左。
5、当电源电压发生瞬时与直流侧电源联，电路中会出现很大的短路电流流过晶闸管与负载，这称为或。
5、顺极性串、逆变失败、逆变颠覆。
6、为了保证逆变器能正常工作，最小逆变角应为。
6、30°～35°7、由两套晶闸管组成的变流可逆装置中，每组晶闸管都有四种工作状态，分别是状态、状态、状态和状态。
7、待整流、整流、待逆变、逆变。
8、将直流电源的恒定电压，通过电子器件的开关控制，变换为可调的直流电压的装置称为器。
8、斩波。
9、反并联可逆电路常用的工作方式为，以及三种。
在工业上得到广泛应用的是方式。
9、逻辑无环流、有环流、错位无环流、逻辑无环流。
10、采用接触器的可逆电路适用于对要求不高、不大的场合。
10、快速性，容量。
11、某半导体器件的型号为KN 100 / 50 —7，其中KN表示该器件的名称为100表示，50表示，7表示。
11、逆导晶闸管，晶闸管额定电流为100A，二极管额定电流为50A，额定电压100V。
12、晶闸管整流装置的功率因数定义为侧与之比。
12、交流、有功功率、视在功率13、晶闸管装置的容量愈大，则高次谐波，对电网的影响。
13、愈大，愈大。
14、在装置容量大的场合，为了保证电网电压稳定，需要有补偿，最常用的方法是在负载侧。
14、无功功率；并联电容。
15、变频电路从变频过程可分为变频和变频两大类。
15、交流—交流，交流—直流—交流。
16、脉宽调制变频电路的基本原理是：控制逆变器开关元件的和时间比，即调节来控制逆变电压的大小和频率。
16、导通，关断，脉冲宽度。
二、判断题对的用√表示、错的用×表示（每小题1分、共10分）1、把交流电变成直流电的过程称为逆变。
电力电子技术第5章 直流-直流变换电路
5.2 单管非隔离直流斩波器
5.2.1、降压式直流斩波电路
1、电路结构
电路中的VT采用IGBT；VD起续流作用，在VT关断时为 电感L储能提供续流通路；L为能量传递电感，C为滤波电 容，R为负载；Us为输入直流电压，U0为输出直流电压。
is
VT
- + UL
iL
L
iD
Us
VD
i0 + u0
CR
toff≥1，故负载上的输出电压U0高于电路输入电压Us，
该变换电路称为升压式斩波电路。
5.2.3 升降压式直流斩波电路
1、电路的结构
该电路的结构是储能电感L与负载R并联，续流二 极管VD反向串接在储能电感与负载之间。
iT VT
iD
iL +
uL
Us
L
-
VD
-
-
uC
u0
C
R
+ +
图5-9 升-降(压a)式斩波电路及工作波形
2、工作原理
2）在VT关断时，储能电感L两端电势极性变成左 负右正，VD转为正偏，电感L与电源Us叠加共同向 电容C充电，向负载R供能。如果VT的关断时间为
toff，则此时间内电感电压为 (U o U S ) 。
图5-8 Boost变换器电流连续工作模式波形图
3、基本数量关系
根据电感电压的伏秒平衡特性
图5-5 电流连续工作模式波形图
3、基本数量关系
根据电感电压的伏秒平衡特性 T
ton
T
uLdt uLdt uLdt 0
0
0
ton
设输出电压平均值为U0，则在稳态时，上式可以表达为：
《电力电子技术》(专科第二版)习题解答
答：晶闸管从正向阳极电流Байду номын сангаас降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。即 。
1.6试说明晶闸管有哪些派生器件？
答：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。
1.7请简述光控晶闸管的有关特征。
答：光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管，在光的照射下，光电二极管电流增加，此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。主要用于高压大功率场合。
答：缓冲电路可以使GTR在开通中的集电极电流缓升，关断中的集电极电压缓升，避免了GTR同时承受高电压、大电流。另一方面，缓冲电路也可以使GTR的集电极电压变化率 和集电极电流变化率 得到有效值抑制，减小开关损耗和防止高压击穿和硅片局部过热熔通而损坏GTR。
1.19与GTR相比功率MOS管有何优缺点?
1.3温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化？
答：温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流IH会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。
1.4晶闸管的非正常导通方式有哪几种？
答：非正常导通方式有：(1) Ig=0，阳极电压升高至相当高的数值；(1)阳极电压上升率du/dt过高；(3)结温过高。
IT= =
Kf= =2
1.10上题中，如不考虑安全裕量，问额定电流100A的晶闸管允许流过的平均电流分别是多少?
解：(a)图波形系数为1.57，则有：1.57 =1.57 100A,IT(AV)= 100 A
(b)图波形系数为1.11，则有：1.11 =1.57 100A,IT(AV)=141.4A
(完整版)电力电子技术第5章-复习题-答案
第5/10章 直流-直流变换电路 习题与答案第1部分：填空题1.直流斩波电路完成的是直流到 另一种直流 的变换。
2.直流斩波电路中最基本的两种电路是 降压（Buck ） 电路和 升压（Boost ） 电路。
3.斩波电路有三种控制方式： 脉宽调制（PWM ）、脉频调制（PFM ） 和 PWM/PFM 混合调制 ，其中最常用的控制方式是：脉宽调制（PWM ） 。
4.脉冲宽度调制的方法是： 开关周期 不变， 开关导通 时间变化，即通过导通占空比的改变来改变变压比，控制输出电压。
5.脉冲频率调制的方法是: 开关导通 时间不变， 开关周期 变化，导通比也能发生变化，达到改变输出电压的目的。
该方法的缺点是： 开关频率 的变化范围有限。
输出电压、输出电流中的 谐波频率 不固定，不利于滤波器的设计 。
6.降压斩波电路中通常串接较大电感，其目的是使负载电流 平滑 。
7.升压斩波电路使电压升高的原因：电感L 在开关管导通期间将电能转换为磁能储存起来，以实现电压泵升 ，电容C 在开关管导通期间给负载供能以使输出电压连续平滑 。
8.升压斩波电路的典型应用有 直流电动机传动 和 功率因素校正（APFC ） 等。
9.升降压斩波电路和Cuk 斩波电路呈现升压状态的条件是开关器件的导通占空比为 大于0.5小于1 ；呈现降压状态的条件是开关器件的导通占空比为 大于0小于0.5 。
10.设Buck 型DC-DC 变换器工作于CCM 模式，设输入电压U i =10V ，占空比D =0.6，则输出电压U O ＝ 6V 。
11.设Boost 型DC-DC 变换器工作于CCM 模式，设输入电压U i =12V ，占空比D =0.8，则输出电压U O ＝ 60V 。
13.开关型DC-DC 变换电路的三个基本元件是 开关管 、 电感 和 电容 。
14. 斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第 1 象限，升压斩波电路能使电动机工作于第 2 象限，电流可逆 斩波电路能使电动机工作于第1和第2象限。
电力电子技术作业解答
电力电子技术作业解答教材：《电力电子技术》，尹常永田卫华主编第一章 电力电子器件1-1晶闸管导通的条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由哪些因素决定？ 答：晶闸管的导通条件是：（1）要有适当的正向阳极电压；（2）还有有适当的正向门极电压。
导通后流过晶闸管的电流由阳极所接电源和负载决定。
1-2维持晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是：流过晶闸管的电流大于维持电流。
利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到维持电流以下，可使导通的晶闸管关断。
1-5某元件测得V U DRM 840=，V U RRM 980=，试确定此元件的额定电压是多少，属于哪个电压等级？答：根据将DRM U 和RRM U 中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值，确定此元件的额定电压为800V ，属于8级。
1-11双向晶闸管有哪几种触发方式？常用的是哪几种？答：双向晶闸管有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ+和Ⅲ-四种触发方式。
常用的是：（Ⅰ+、Ⅲ-）或（Ⅰ-、Ⅲ-）。
1-13 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：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2α较大，这样晶体管 V2控制灵敏，易于 GTO 关断；（2）GTO 导通时的21αα+更接近于 1，普通晶闸管15.121≥+αα，而 GTO 则为05.121≈+αα，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。
第二章 电力电子器件的辅助电路2-5说明电力电子器件缓冲电路的作用是什么？比较晶闸管与其它全控型器件缓冲电路的区别，说明原因。
答：缓冲电路的主要作用是：⑴ 减少开关过程应力，即抑制d u /d t ，d i /d t ；⑵改变器件的开关轨迹，使器件工作于安全工作区内，避免过电压、过电流损坏；⑶减少器件的开关损耗。
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5.2 为什么电流型逆变器一般不采用180度导通型和PWM控制方式？
答：180度导通型逆变器，三相桥式电路六个开关在每个周期中通断一次，其输出三相电压或电流波形是阶梯波。
180度导通型逆变器开关的通断频率较低于晶闸管为开关器件的逆变电路。
因为晶闸管不能自关断，因此还需要辅助的关断电路，使逆变器的结构变得复杂，并且输出阶梯波的低次谐波分量较大，目前已经使用不多。
PWM控制方式：电流型逆变器的直流回路采用大电感滤波，电感使逆变器输入电流波动很小，具有电流源的性质。
现在还有一种采用电压源而以电流控制的逆变器，也称电流型逆变器。
它的直流环节采用大电容滤波，但是通过逆变器来控制输出电流，这种逆变器常用在负载为交流电动机的场合，目前已经使用不多。
5.3 SPWM控制的基本原理是什么？载波比N和调制度M的定义是什么？SPWM控制是如何实现逆变器输出的调频和调压控制的？
答：SPWM控制的基本原理：在采样控制理论中有一个重要的结论：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。
冲量即指窄脉冲的面积。
这里所说的效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。
即当它们分别加在具有惯性的同一个环节上时，其输出响应基本相同。
如果把各输出波形用傅立叶变换分析，则其低频段非常接近，仅在高频段略有差异。
上述原理可以称之为面积等效原理，它是PWM控制技术的重要理论基础。
载波比N：即频率比，为载波频率与调制波频率之比，
N=f c
f r =f c
f o
=T r
T c
载波比决定了一周期中组成输出交流电的脉冲个数。
T c
调制比M：为了反映载波和调制波的关系，定义调制比M为调制波幅值与载波幅值之比:
M=u rm
U Cm
0<=M<1
改变了M即调节了输出交流电压，M也称为调节度。
采用PWM调制时，在输出电压中可以消除（N-2）次以下的谐波，N为载波比，因此除基波外，其最低次谐波为（N-2）次。
5.4 什么是同步调制和异步调制，两者各有什么优缺点？分段同步调制有什么优点？
答：在异步调制中，载波频率f c保持不变，而调制波频脉冲率f r可调，因此载波比N 不是常数，将随f r变化。
在异步调制时，在调制波的半周期里，脉冲的个数不固定，并且正负半周的脉冲个数也可能不等，使输出电压的正负半周不对称，产生附加的谐波。
因为载波频率f c不变，在低频时，载波比N较高，这种不对称的影响较小，PWM波形接近正弦波。
在高频时，载波比N较高，在半周期中脉冲的个数较少，这种不对称的影响就较大，因此异步调制一般要求载波比f c高一些，以便在高频输出时，也有足够的脉冲个数。
在同步调制中，载波比N保持不变，即f r变化时，f c也相应变化，因此同步调制时，交流为输出电压在半周期中的脉冲个数是固定的，并且为了保持输出波形对称，载波比N宜为奇数。
同步调制方式，在输出的高频端脉冲个数满足要求时（因为脉冲个数受开关损耗的限制，脉冲数也不能过高），在输出的低频端，因为f c较小，脉冲个数就较小，输出SPWM 波形将含有较多的低次谐波，为输出滤波带来困难。
分段同步调制：将交流输出的频率划分为若干段，各段采用不同的载波比N，相当于异步调制。
在个输出频率段内，采用同步调制的方法，保持载波比不变。
分段同步调制在低频段输出时，采用较高的载波比，在高频段采用较低的载波比，使逆变器在输出频率的范围内，开关器件的开关频率控制在开关损耗允许的范围内，从而充分利用器件的开关能力，获得较好的波形输出。
5.5 什么是SPWM控制的规则采样法？规则采样法和自然采样法相比有什么优缺点？
答：规则采样法的原理是固定在三角波的谷底时刻t P采样正弦波的值，并以此值计算与三角波u r两条波两条边的交点时刻t A和t B。
时刻t A和t B即是驱动信号的开关时间，其算法为：
设u r=M sin w
r t 式中，M———调制度0<=M<1，w r———u r角频率；三角波的峰值高度为1，
可得：
1+M sin w r t
P
＆
2= 2T
c
2
所以
＆=T c
2（1+M sin w
r t P
）
式中＆---脉冲宽度，T c---三角波周期。
在三角波一个周期内，脉冲两边的间隙为
＆‘=1
2（T c−＆）=T c
4
（1−M sin w
r t P
）
直接计算交点的算法称为自然采样法，这种方法需要求解复杂的超越方程，花费较长机时难于在实时控制中使用。
规则采样法固定了采样时刻，使计算大为简化，是一种实用的算法。
在规则采样时，由于三角波的两条边对称，输出脉冲也是以三角波中线为对称的。