第4章 交流-交流变换电路习题
电力电子技术习题
电力电子技术第1章 电力电子器件1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。
2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为__开关损耗__。
9.对同一晶闸管，维持电流IH 与擎住电流I L 在数值大小上有I L __大于__IH 。
16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。
17.IGBT 的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数， 在1/2或1/3额定电流以上区段具有__正___温度系数。
第2章 整流电路1.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-180O_。
2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-180O ，其承受的最大正反向电压均为22（设U 2为相电压有效值）。
3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为__0-180O _，单个晶闸管所222；带阻感负载时，α角移相范围为_0-90O_，22；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个_平波电抗器_。
4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ =_π-α-δ_； 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ =_π-2δ_。
5.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压UFm 2，晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-150o_，使负载电流连续的条件为o 30≤α(U2为相电压有效值)。
6.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差_120o _，当它带阻感负载时，α的移相范围为__0-90o _。
电力电子技术第4章 交流-交流变换电路习题和答案K
一、选择题4-1、（ C ）变流电路是把一种形式的交流变换成另一种形式交流电的电路。
A、交流-直流B、直流-交流C、交流-交流D、直流-直流4-2、只改变电压、电流大小或对电路的通断进行控制，而不改变频率的电路称为( A)电路。
A、交流电力控制B、变频C、交流调压电路D、交流调功电路4-3、在单相交-交变频电路中，要改变输出频率，必须改变两组变流器的( A)；要改变输出电压的幅值，就要改变变流电路工作时的( D )。
A、切换频率B、幅值C、电压D、控制角4-4、交-交变频电路是把电网频率的交流电直接变换成(C)频率的交流电的变流电路。
属于(A)变频电路。
A、直接B、间接C、可调D、不可调4-5、电网频率为50Hz时，对6脉波三相桥式电路而言，交-交变频电路的输出上限频率约为( B )。
A、10HzB、20HzC、50HzD、100Hz二、填空题4-1、变频电路有（）变频电路和（）变频电路等形式。
交-交；交-直-交4-2、单相交流调压电路中，由于波形正负半波（），所以不含直流分量和（）谐波。
对称；偶次4-3、交流调功电路和交流调压电路的电路形式( )，控制方式( )。
相同；不同4-4、两组变流电路在工作时采取直流可逆调速系统中的（）工作方式，即一组变流电路工作时，封锁另一组变流电路的触发脉冲。
无环流4-5、三相交-交变频电路的接线方式有公共交流母线进线方式和（）联结方式。
输出星形三、问答题4-1、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速。
第四章 正弦交流电路习题参考答案
tωAi /A222032πtωAi /A 2032π6πA102i 1i 第四章 正弦交流电路[练习与思考]4-1-1 在某电路中，()A t i 60 314sin 2220-=⑴指出它的幅值、有效值、周期、频率、角频率及初相位，并画出波形图。
⑵如果i 的参考方向选的相反，写出它的三角函数式，画出波形图，并问⑴中各项有无改变？ 解：⑴ 幅值 A I m 2220有效值 A I 220= 频率 3145022f Hz ωππ=== 周期 10.02T s f== 角频率 314/rad s ω=题解图4.01 初相位 s rad /3πψ-=波形图如题解图4.01所示(2) 如果i 的参考方向选的相反, 则A t i ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=32 314sin 2220π，初相位改变了，s rad /32πψ=其他项不变。
波形图如题解图 4.02所示。
题解图4.02 4-1-2 已知A )120314sin(101 -=t i ，A )30314sin(202 +=t i⑴它们的相位差等于多少？⑵画出1i 和2i 的波形。
并在相位上比较1i 和2i 谁超前，谁滞后。
解：⑴ 二者频率相同，它们的相位差︒-=︒-︒-=-=1503012021i i ψψϕ (2)在相位上2i 超前，1i 滞后。
波形图如题解图4.03所示。
题解图4.03+1+j1m I ∙2m I ∙mI ∙︒60︒30︒1.234-2-1 写出下列正弦电压的相量V )45(sin 2201 -=t u ω，)V 45314(sin 1002+=t u 解：V U ︒-∠=∙4521101 V U ︒∠=∙4525024-2-2 已知正弦电流)A 60(sin 81+=t i ω和)A 30(sin 62-=t i ω，试用复数计算电流21i i i +=，并画出相量图。
解：由题目得到Aj j j j I I I m m m ︒∠=+=-++=︒-︒+︒+︒=︒-∠+︒∠=+=∙∙∙1.231093.32.9)32.5()93.64()30sin 630cos 6()60sin 860cos 8(30660821 所以正弦电流为)A 1.23(sin 101+=t i ω题解图4.04 相量图如题解图4.04所示。
电力电子应用技术最新版精品课件-第四章交流-交流变换电路
t
不通io过零后， VT2开通， VT2导通角小于π； iG1
➢ 原有的io表达式仍适用，只是α ≤ωt <∞；
O iG2
➢
过渡过程和带R-L负载的单相交流电路在ωt = α (α
O io
iT1
t t
< φ)时合闸的过渡过程相同；
O iT2
t
➢ io由两个分量组成：正弦稳态分量、指数衰减分量； <时阻感负载图交4-流5 调压电路工作波形
交流调功电路：以交流电周期为单位控制晶闸管的通断，改变通态周期数和断态 周期数的比，调节输出功率平均值的电路。
交流斩波调压电路：改变占空比，调节输出电压有效值。 交流电力电子开关：串入电路中根据需要接通或断开电路的晶闸管。
■ 应用 灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）
异步电动机软起动
异步电动机调速
VD1 V1
i1
斩波控制
u1
V2 VD2
斩波控制
V3
VD4
R
uo
VD3 V4 L
续流通道 续流通道
图4-9 交图流4斩-波7 调压电路图
■ 特性
4.3 交流斩波电压电路
➢ 电源电流的基波分量和电源电压同相位， 即位移因数为1；
➢ 电源电流不含低次谐波，只含和开关周期 T有关的高次谐波；
➢ 功率因数接近1。
图4-7 三相交流调压电路基本形式及输出波形
4.2 交流调功电路
■ 交流调功电路——以交流电源周波数为控制单位 ■ 交流调功电路 VS 交流调压电路
➢ 相同点：电路形式完全相同
➢ 不同点：控制方式不同——将负载与电源接通几个周波，再断开几个周波， 改变通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均
电力电子技术 徐德鸿版 习题解答
+
1 × U d D(1 −
2
fL
D)
= 15A
（3）增加 L 可以使 ΔI 下降
I VTm = 110%I 0 = 11A
1 ΔI = 11 −10 = 1A 2 L=500μH
1 × U d D(1 − D) = 1A
2
fL
2、Boost 电路如图 2.17 所示，设输入电压为 100V，电感 L 是 1000μH，电 容 C无穷大，输出接 10Ω 的电阻，电路工作频率 50kHz,MOSFET 的导通占 空比为0.5，求：（1）输出直流电压 Uo，输出直流电流 Io；
（2）电感电流平均值 IL； （3）MOSFET 阻断时的电压。
解：（1）U o
=
Ud 1− D
=
200V
I o= U o / R = 20A
（2） I L
=
I in
=
Io 1− D
=
40A
（3）U VTm = U o = 200V
1
3、设有两组蓄电池，A 组电压为 100V，B 组电压为 200V，用 Buck 电路和 Boost 电路组合设计一种电路，以完成既能由 A 组蓄电池向 B 组蓄电池充电，又能由 B 组蓄电池向 A 组蓄电池充电的功能。
解：（1）占空比范围
Uo < D < Uo
U dmax
U dmin
得：
0.25 < D < 0.5
（2）电感电流临界连续时，有
I omin
=
1 2
ΔI
L
=
5 10
=
0.2A
开关关断期间，有
L = U o (1 − D)T = U o (1 − D)T
电工学电子技术基础 第4章 习题解答
第4章 场效应管放大电路与功率放大电路图所示为场效应管的转移特性，请分别说明场效应管各属于何种类型。
说明它的开启电压th U （或夹断电压p U ）约是多少。
GSGS (a)(b)(c)图 习题图解：(a) N 沟道 耗尽型FET U P =－3V ； (b) P 沟道 增强型FET U T =－4V ； (c) P 沟道 耗尽型FET U P =2V 。
某MOSFET 的I DSS = 10mA 且U P = －8V 。
(1) 此元件是P 沟道还是N 沟道？(2) 计算U GS = －3V 是的I D ；(3) 计算U GS = 3V 时的I D 。
解：(1) N 沟道； (2) )mA (9.3)831(10)1(P GS DSS D =-⨯=-=U U I I (3) )mA (9.18)831(10)1(P GS DSS D =+⨯=-=U U I I 画出下列FET 的转移特性曲线。
(1) U P = －6V ，I DSS = 1mA 的MOSFET ；(2) U T = 8V ，K = V 2的MOSFET 。
解：(1)/V(2)i D /V试在具有四象限的直角坐标上分别画出4种类型MOSFET的转移特性示意图，并标明各自的开启电压或夹断电压。
解：i Du GSo耗尽型N沟道增强型N沟道U P U TU PU T耗尽型P沟道增强型P沟道判断图所示各电路是否有可能正常放大正弦信号。
解：(a) 能放大(b) 不能放大，增强型不能用自给偏压(c) 能放大（d）不能放大，增强型不能用自给偏压。
共漏1<uA&，可增加R d，并改为共源放大，将管子改为耗尽型，改电源极性。
图习题电路图电路如图所示，MOSFET的U th = 2V，K n = 50mA/V2，确定电路Q点的I DQ和U DSQ值。
解：)V(13.3241510015DDg2g1g2GSQ=⨯+=⨯+=VRRRU22DQ n GSQ th()50(3.132)63.9(mA)I K U U=-=⨯-=)V (2.112.09.6324d DQ DD DSQ =⨯-=-=R I V UR g1R g2100k 15k Ω(a)图 习题电路图 图 习题电路图试求图所示每个电路的U DS ，已知|I DSS | = 8mA 。
交流电路练习题
交流电路练习题一、选择题（每小题3分，共30分）1、纯电容电路中，已知电流的初相为30°，则电压的初相为（）A、30°B、60°C、120°D、-60°2、加在感抗X L=100Ω的纯电感两端的电压U L=100sin（ωt+π/3）V，则通过它的电流应是（）A、i L=sin（ωt-π/3）AB、i L=√2sin（ωt+π/3）AC、i L=sin（ωt-π/6）AD、i L=sin（ωt-5π/6）A3、某电感线圈，接入直流电测出R=6Ω，接入工频交流电测出Z=10Ω，则线圈的感抗X L为（）A、16ΩB、8ΩC、4ΩD、11.7Ω4、在RLC串联电路中，发生谐振时下列关系式正确的是（）A、ω2LC=1B、ωL2C=1C、ωLC=1D、ω=LC5、一单相电动机的铭牌上写着U=220V，I=4A，cosφ=0.75,则其有功功率P和无功功率Q 分别为（）A、880W，660varB、660W，582varC、582W，660varD、660W，880var6、下列各组电压是三相对称电压的是（）A、u U=100sin（314t-30°）V，u V=100sin（314t-150°）V ,u W=100sin（314t+90°）VB、u U=100sin（314t-30°）V，u V=100sin（314t+90°）V ,u W=141sin（314t-150°）VC、u U=100sin（314t-30°）V，u V=141sin（314t-150°）V ,u W=100sin（314t+90°）VD、u U=100sin（314t+30°）V，u V=141sin（314t+150°）V ,u W=141sin（314t-90°）V7、对称三相四线制供电电路，若端线上的一根保险丝熔断，则熔断器两端的电压为( )A、相电压B、线电压C、相电压+线电压D、线电压的一半8、在相同的线电压作用下，同一台三相异步电动机作三角形联结所产生的功率是星形联结所产生功率的（）倍。
电力电子技术电力电子技术习题4交流调压习题附答案
电力电子技术电力电子技术习题4交流调压习题附答案交流/交流变换器自测题【练习题5-1】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 时输出功电压最大，为：Uomax = 1此时负载电流最大，为：Iomax = UomaxR = UiR输出功率为最大输出功率的50%，有：U0 =又有U0 =Ui sin2a2【练习题5-2】一单相交流调压器，电源为功频220V，阻感串联作为负载，其中R=0.5Ω，L=2mH。
试求：1)开通角a的变化范围2)负载电流的最大有效值；3)最大输出功率及此时电源侧的功率因数；4)当a = π解：（1）负载抗阻角为：φ= arctanωLR = arctan开通角a的变化范围；φ≤a ≤π 即0.***** ≤a ≤π（2）（3）当a= φ时，输出电压最大，负载电流也为最大，此时输出功率最大，为：P功率因数为：实际上，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦，即：cosφa =/2时，先假设晶闸管的导通角，由式（4-7）得：sin(解上式可得晶军品管导通角为：θ=2.375 =136.1°也可由关系图估计出θ的值。
此时，晶闸管电流有效值为：I=电源的侧功率因数为：λ=RI02于是可得出：λ=RI0【练习题5-3】试从电压波形、功率因数、电源容量、设备重量及控制方式等几方面,分析比较采用晶闸管交流调压与采用自耦调压器的交流调压有何不同?答:晶闸管交流调压电路输出电压的波形是正负半波都被切去一部分的正弦波,不是完整的正弦波,切去部分的大小与延迟角的大小有关。
这种非正弦交流电中包含了高次谐波,会造成干扰,如果不采取措施就会影响其他用电设备的正常工作,这点必须注意。
另外,随着延迟角的增大,功率因数降低,因此,如果输出电流不变,要求电源容量随之增大,这是它的缺点。
但是晶闸管交流调压设备重量轻,控制灵敏，易于实现远方控制和自动调切,这是它的优点。
电工技术(第四版高教版)思考题及习题解答：第四章 单相交流电路 席时达 编
第四章单相交流电路4-1-1 已知i1＝5sin314tＡ，i2＝15sin(942t+90°)Ａ。
你能说i2比i1超前90°吗？为什么？[答]两者频率不同，比较其相位是没有意义的，因此不能说i2超前i1 90°。
4-1-2 将通常在交流电路中使用的220V、100W白炽灯接在220V的直流电源上，试问发光亮度是否相同？为什么？[答]通常在交流电路中使用的220V、100W白炽灯，接在有效值为220V的交流电源上，其功率是100W，由于交流电有效值是从能量转换角度去考虑的等效直流值，如果将它接在220V的直流电源上，其功率也是100W，故发光亮度相同。
4-1-3 交流电的有效值就是它的均方根值，在什么条件下它的幅值与有效值之比是2？[答]必须是正弦交流电，它的幅值与有效值之比才是2。
4-1-4 有一耐压为220V的交、直流通用电容器，能否把它接在220V交流电源上使用？为什么？[答]电容器的耐压值是指它的绝缘物能承受的最高电压。
220V交流电压的最大值为2202V＝380V，超过电容器的耐压值220V，会使电容器的绝缘击穿，故耐压为220V的交、直流通用电容器不能接在220V交流电源上使用。
4-2-1 正弦交流电压的有效值为220V，初相角ψ＝30°，下列各式是否正确？(1) u =220 sin (ωt+30°)V(2) U=220 /30°V(3).U=220e j30°V(4).U=2220 sin (ωt+930°)V(5)u =220 /30°V(6)u =2220 /30°V[答]只有（3）是正确的。
(1)可改正为u =2220 sin (ωt+30°)V思考题解答(2) 可改正为 ·.U =220 /30°V (4) 可改正为 u =2220 sin (ωt +30°)V(5)可改正为 .U =220 /30°V(6) 可改正为 .U m =2220 /30°V4-2-2 已知İ＝10/30°Ａ，试将下列各相量用对应的时间函数来表示（角频率为ω）：(1) İ(2) j İ(3) －j İ 。
第4章 PWM交流变换电路
4.2.2 双向功率开关的连接方式
图4-3 单相交流调压电路双向功率开关的连接方式 a)双可控器件方式 b)单可控器件方式 c)带缓冲电路的单可控器件方式
4.2.3 网侧功率因数和载波频率的选择
提高载波频率(即频率比K)可提高输出电压和输 入电流的最低次谐波值，使用小容量的输入和输 出滤波器就可使输出电压和输入电流近似为正弦 波，可见，网侧功率因数λ与负载功率因数相同； 但K值越高，电路中器件的开关损耗越大，电路 效率越低。因此要根据实际要求折衷选择频率比。
2.电路结构
图4-7 K＜1、α=π/3rad时变频电路的电量波形
4.4.1 理想条件下三相电流源SCR直接变频电路分析
3.输出电压波形
图4-8 K＞1、α=0时变频电路的电量波形
4.4.2 同步电动机的调速方法
1.负载电压：根据理想条件，变频电路无内耗，设想在变频电路中存 在一假想直流电压U，其位置与间接变频电路(AC-DC-AC变频电路)相 仿。 2.同步电动机的调速方法：(1)改变磁通ϕ 延迟角α (2)改变超前角β (3)改变
4.5 由全控型器件组成的直接变频电路
图4-11 高频链逆变电路
4.5.1 电压源双向型直接降频电路
4.5.1 电压源双向型直接降频电路
2.直接降频电路
图4-13 直接降频电路的电量波形
4.5.1 电压源双向型直接降频电路
图4-14 图4-13中时区C的等效电路
4.4.3 变频电路的换流过程分析
图4-9 换流期的等效电路 a)臂内换流 b)高速时臂间换流 c)低速时的臂间换流
4.4.3 变频电路的换流过程分析
图4-10 考虑换流过程时的电流波形 a)臂内换流 b)高速时臂间换流
交流-交流变换电路汇总
应用电路：电风扇无极调速器 P172
2、单相调压电路的结构和工作原理(阻-感负载)
（1）电路结构和工作原理波形
i2 VT1
U g1
u2
Ug2 VT2 u
L
R
(a)
图4-3
u2 (ug )
U g1
U g2
0
i
iB i2
0 is
i2
u
U g1 t
i2 t
0
t
是负载电流的稳态分量，它滞后于电压一个功率因数角 ； 为以时间常数
② 带电感性负载时，不能用窄脉冲触发，否则 当α<φ时会发生有一个晶闸管无法导通的现象， 电流出现很大的直流分量。
③ 带电感性负载时，α的移相范围为φ ~180度 ， 带电阻性负载时移相范围为0 ~180度。
4.1.2 三相交流调压器
工业中交流电源多为三相系统，交流电机也 多为三相电机，应采用三相交流调
在晶闸管交流调压电路中，每相负载电流为正 负对称的缺角正弦波，它包含有较大的奇次谐波 电流，3次谐波电流的相位是相同的，中性线的电 流为一相3次谐波电流的三倍，且数值较大，这种 电路的应用有一定的局限性。
2、Y型： 这是一种最典型、最常用的三相交流调压电路
图4-10
它的正常工作须满足： ① 三相中至少有两相导通才能构成通路，且其中
第4章 交流-交流变换电路
1. 交流调压：交流电力控制电路只改变交流电 压、电流的幅值或对交流电路进行通断控制 ，而不改变交流电的频率。它包括交流开关 、交流调功和交流调压等。
2. 交-交变频
交流电力控制电路主要采用通断控制或相位控制方式。
交流开关和交流调功主要采用通断控制，而交流调压通常采用 相位控制。 1）通断控制。即把晶闸管作为开关，将负载与交流电源接通
第四章正弦交流电路答案
习题参考答案 A 选择题4.1.1 答案（2）提示：sin()m i I t ωψ=+ 依据题意sin3010m I = 4.1.2 答案（2）提示：100sin314100sin(314)u t t π=-=+ 10c o s 31410s i n (314)2i t t π==+ 4.2.1 答案（2）提示：向量表示中的三个要素 4.2.2 答案（1）提示：12340890490I I I I =++=∠︒+∠︒+∠-︒ 4.2.3 答案（2）提示：展开如30cos30jsin30∠︒=︒+︒ 4.3.1 答案（1）提示：jX j L L L L L U I I ω== 4.3.2 答案（3）提示：1j C CU I Cω= 4.3.3 答案（3）提示：j L LL U I X == 4.4.1 答案（2）提示：向量之比，有效值之比相互关系 4.4.2 答案（3）提示：1U II R jCω==- 注意加点不加点之区别4.4.3 答案（2） 提示：arctan L CX X Rϕ-=4.4.4 答案（1）提示：电路表现为纯电阻性，电流相位与电压相同。
4.4.5 答案（3） 提示：考虑1C X Cω=当电容C 增大对阻抗模以及幅角的影响。
4.5.1 答案（2）、（4）提示：A1、A2反向，//(jX )L C Z jX =- 4.5.2 答案（1） 提示：向量求解 4.5.3 答案（2）提示：//(jX )ab L C Z jX R =+- 4.7.1 答案（3）提示：RLC串联谐振频率0f = ，品质因数001LQ RCRωω==讨论电阻R 变化带来的影响4.7.2 答案（3）提示：分析方法与上题同。
B 基本题4.2.4 某实验中，在双踪示波器屏幕上显示出两个同频率正弦电压u 1和u 2的波形入图所示，（图略）（1）求电压u 1和u 2的周期和频率（2）若时间起点（t=0）选在图示位置，试写出u 1和u 2的三角函数式，并用向量式表示。
第4章交流电力控制电路和交交变频电路(ACAC变换)
只改变电压、电流或对电路的通断进行控制，不改变频率的电路
改变频率的电路
变频电路
交交变频电路 交直交变频电路
大多不改变相数，也有改变相数的
2
交交变频电路
直接变频电路
直接把一种频率的交流变成另一种频率或可变频率的交流
交直交变频电路
间接变频电路
先将交流整流成直流，再把直流逆变成另一种频率或可变频率的交流
(4-10)
14
IVTN
0.5
0.4 j= 0
0.3
0.2
设晶闸管电流IVT的标么值为
Z IVTN IVT
2U1
(4-11)
0.1 IVT和a的关系曲线如图4-4
0 40 80 120 160180
a /(°)
图4-4 单相交流调压电路a为参变量时IVTN和a关系曲线
15
/(°)
180
u1
VT1
25
电流中含有很多谐波，进行傅里叶分析可知，其中电流谐波次数
为6k±1(k=1，2，3，…)。
和三相桥式全控整流电路交流侧电流所含谐波的次数完全相同。 谐波次数越低，含量越大。 和单相交流调压电路相比，没有3的整数倍次谐波，因三相对称
交流调压电路 交流调功电路
每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控 制，调节输出电压有效值
以交流电周期为单位控制晶闸管通断，改 变通断周期数的比，调节输出功率的平均 值
交流电力电子开关
不调节输出平均功率，只接通或断开电路， 串入电路的晶闸管
6
4.1 交流调压电路
4.1.1 单相交流调压电路 4.1.2 三相交流调压电路
VD1 V1 i1
u1
V2 VD2
电力电子技术-第四章习题解析
直流－交流变换器(7)
第4章 习题（2）
第2部分：简答题 1.试说明PWM控制的基本原理。（略）
2.单极性和双极性PWM调制有什么区别？三相桥式PWM型逆变电路中，输
出相电压(输出端相对于直流电源中点的电压)和线电压SPWM波形各有几种
电平？
答：单极性PWM调制在调制信号的半个周期内载波只在正或负一种极性范围
分段同步调制优点：在输出频率高的频段采用较低的载波比，以使载 波频率不致过高，限制在功率开关器件允许的范围内。在输出频率低的频 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。 7.什么是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？ 答：规则采样法是取三角波两个正峰值之间为一个采样周期，使每个脉冲 的中点都以相应的三角波中点为对称，在三角波的负峰值时刻对正弦信号 波采样得到一点，过该点作一水平直线和三角波交与两点，在这两个时刻 控制器件通断。规则采样法生成的SPWM波形与自然采样法接近，优点是 计算量大大减少。
刻（不含0和Л时刻）可以控制，可以消去的谐波有几种？
答：这是计算法中一种较有代表性的方法，为了减少谐波并简化控制，应 尽量使波形对称：首先，为消除偶次谐波，应使波形正负两半周期镜对称 ；其次，为消除谐波中余弦项，应使波形在半周期内前后1/4周期以π/2为 轴线对称。满足使波形四分之一周期对称后，再设法消去几种种特定频率 的谐波。 如果半个信号波周期内有10个开关时刻（不含0和Л时刻）可以控制，则可 以消去9种频率的谐波。
直流－交流变换器(7)
第4章 习题（2）
第1部分：填空题
1.PWM控制的理论基础是面积等效 原理，即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。 2.根据“面积等效原理”，SPWM控制用一组等幅不等宽的脉冲（宽度按正弦 规律变化）来等效一个正弦波。 3.PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术；直流斩波电路得到的PWM 波是等效直流波形，SPWM控制得到的是等效正弦波形。 4.PWM波形只在单个极性范围内变化的控制方式称单极性控制方式，PWM 波形在正负极性间变化的控制方式称双极性控制方式，三相桥式PWM型逆 变电路采用双极性控制方式。 5.SPWM波形的控制方法：改变调制信号ur的幅值可改变基波幅值；改变调 制信号 ur 的频率可改变基波频率； 6.得到PWM波形的方法一般有两种，即计算法和调制法，实际中主要采用 调制法。 7.根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为 同步调制和异步调制。一般为综合两种方法的优点，在低频输出时采用异步 调制方法，在高频输出时采用同步调制方法。
高中物理试题-交流电路经典试题解析版
交流电路典型试题解析版学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．如图所示的理想变压器电路中，a 、b 、c 、d 、e 为5个完全相同的灯泡（不考虑温度对其电阻的影响），现在MN 间接入有效值不变的交流电压，5个灯泡均正常发光。
下列说法正确的是（）A ．变压器原、副线圈的匝数比为2∶3B ．原线圈的输入电压与灯泡a 两端的电压相等C ．电源电压的有效值为小灯泡额定电压的2.5倍D ．若将小灯泡d 拆除，则小灯泡a 、b 有可能被烧坏【答案】C【详解】设每只灯泡正常发光的电流强度为I ，额定电压为U L ；A ．原线圈电流强度为I 1=2I ，副线圈电流强度为I 2=3I ，根据变压器原理可知122132n I n I ==故A 错误；B ．原线圈两端电压U 1=U -U L副线圈两端电压为U L ，根据变压器原理可知112L 32n U n U ==故B 错误；C ．电源电压的有效值为U =U 1+U L解得U =2.5U L故C 正确；D ．若将小灯泡d 拆除，根据1221n In I =可知，原线圈电流减小，小灯泡a 、b 不会被烧坏，故D 错误；试卷第2页，共19页2．如图甲所示，理想变压器的原线圈接在正弦交流电源上，原、副线圈的匝数比为214,1n n =三个定值电阻1210R R ==Ω，320R =Ω电压表和电流表均可视为理想电表，已知，3R 中的电流3i 随时间t 变化的规律如图乙所示，则电压表和电流表的读数分别为（）A ．400V ，1.5AB．，1.5A C ．400VD．【答案】A 【详解】根据题意，由图乙可知，流过3R中的电流有效值为32A I ==由并联分流可得，流过2R 中的电流有效值为32324A R I I R ==则流过副线圈的电流为'236AI I I =+=由电流与匝数关系可得，流过原线圈的电流为'211.5A n I I n ==即电流表示数为1.5A ，负载电阻的阻值为23123503R R R R R R =+=+则副线圈两端的电压我''100VU I R ==由电压与匝数关系可得，原线圈两端的电压为'12400V n U U n ==即电压表示数为400V 。
电工技术第四章 正弦交流电路习题解答
tωi /A222032πtωi /A 2032π6πA102i 1i 第四章 正弦交流电路[练习与思考]4-1-1 在某电路中，()A t i 60 314sin 2220-=⑴指出它的幅值、有效值、周期、频率、角频率及初相位，并画出波形图。
⑵如果i 的参考方向选的相反，写出它的三角函数式，画出波形图，并问⑴中各项有无改变？ 解：⑴ 幅值 A I m 2220有效值 A I 220= 频率 3145022f Hz ωππ===周期 10.02T s f== 角频率 314/rad s ω=题解图4.01 初相位 s rad /3πψ-=波形图如题解图4.01所示(2) 如果i 的参考方向选的相反, 则A t i ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=32 314sin 2220π，初相位改变了，s r a d /32πψ=其他项不变。
波形图如题解图4.02所示。
题解图4.024-1-2 已知A )120314sin(101 -=t i ，A )30314sin(202 +=t i ⑴它们的相位差等于多少？⑵画出1i 和2i 的波形。
并在相位上比较1i 和2i 谁超前，谁滞后。
解：⑴ 二者频率相同，它们的相位差︒-=︒-︒-=-=1503012021i i ψψϕ (2)在相位上2i 超前，1i 滞后。
波形图如题解图4.03所示。
题解图4.03+1+j1m I ∙2m I ∙mI ∙︒60︒30︒1.234-2-1 写出下列正弦电压的相量V )45(sin 2201 -=t u ω，)V 45314(sin 1002 +=t u解：V U ︒-∠=∙4521101 V U︒∠=∙4525024-2-2已知正弦电流)A 60(sin 81 +=t i ω和)A 30(sin 62 -=t i ω，试用复数计算电流21i i i +=，并画出相量图。
解：由题目得到Aj j j j I I I m m m ︒∠=+=-++=︒-︒+︒+︒=︒-∠+︒∠=+=∙∙∙1.231093.32.9)32.5()93.64()30sin 630cos 6()60sin 860cos 8(30660821所以正弦电流为)A 1.23(sin 101 +=t i ω题解图4.04 相量图如题解图4.04所示。
电力电子技术 徐德鸿版 习题解答
S1-1
R1
VD1
L1
C1
VT 1
S1-2 R2
EB
EA
VT 2
L2
VD2 C2
4、为什么当直流变换电路输入输出电压差别很大时，常常采用正激和反激电路， 而不用 Buck 电路或 Boost 电路？ 解：可以利用变压器的变比改变输出电压大小，避免控制过程的占空比过小或过 大，提高控制精度,同时有利于减轻输出电路中电力电子器件的耐压要求。
采样控制理论中有一个重要结论：形状不同但面积相等的窄脉冲加之于线性
环节时，得到的输出效果基本相同。线性系统周期性窄脉冲群的响应可以等效为
各个窄脉冲相应的叠加，这样某一以时间为自变量的激励函数加在惯性环节上的
响应可以被等效为按时间段与之面积相等的窄脉冲序列加在同一环节上得到的
响应。
利用等面积序列脉冲等效正弦半波相应时间段的面积就形成了一系列脉宽随
9、方波逆变电路如图 3－32 所示， R=1Ω,L=1mH, Ud=100V,f=100Hz, 求 MOSFET 的峰值电流，并画出输 出电压电流波形。如果 R=0,其他条 件不变，求 MOSFET 的峰值电流， 并画出输出电压电流波形。
（1）R＝1，电流指数曲线变化
VT1、3 导通： 在 π 时刻有：
+
1 × U d D(1 −
2
fL
D)
= 15A
（3）增加 L 可以使 ΔI 下降
I VTm = 110%I 0 = 11A
1 ΔI = 11 −10 = 1A 2 L=500μH
1 × U d D(1 − D) = 1A
2
fL
2、Boost 电路如图 2.17 所示，设输入电压为 100V，电感 L 是 1000μH，电 容 C无穷大，输出接 10Ω 的电阻，电路工作频率 50kHz,MOSFET 的导通占 空比为0.5，求：（1）输出直流电压 Uo，输出直流电流 Io；
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一、填空题
4-1、变频电路有（）变频电路和（）变频电路两种形式。
交-交；交-直-交
4-2、单相交流调压电路中，由于波形正负半波（），所以不含直流分量和（）谐波。
对称；偶次4-3、交流调功电路和交流调压电路的电路形式( )，控制方式( )。
相同；不同
4-4、两组变流电路在工作时采取直流可逆调速系统中的（）工作方式，即一组变流电路工作时，封锁另一组变流电路的触发脉冲。
无环流
4-5、三相交-交变频电路的接线方式有公共交流母线进线方式和（）联结方式。
输出星形
二、问答题
4-1、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速。
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。
4-2、晶闸管相控整流电路和晶闸管交流调压电路在控制上有何区别？
答：相控整流电路和交流调压电路都是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。
但二者电路结构不同，在控制上也有区别。
相控整流电路的输出电压在正负半周同极性加到负载上，输出直流电压。
交流调压电路，在负载和交流电源间用两个反并联的晶闸管VT1 、VT2或采用双向晶闸管相联。
当电源处于正半周时，触发VT1导通，电源的正半周施加到负载上；当电源处于负半周时，触发VT2 导通，电源负半周便加到负载上。
电源过零时交替触发VT1 、VT2，则电源电压全部加到负载。
输出交流电压。
4-3、下图为一单相交流调压电路，试分析当开关Q置于位置1、2、3时，电路的工作情况。
答：（1）Q置于位置1：双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上无电压。
（2）Q置于位置2：正半周，双向晶闸管I+触发方式导通。
负半周，由于二极管VD反偏，双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上得到半波整流电压。
（3）Q置于位置3：正半周，双向晶闸管I+触发方式导通。
负半周，双向晶闸管III-触发方式导通，负载上得到近似单相交流电压。
4-4、试述单相交-交变频电路的工作原理。
为什么只能降频、降压，而不能升频、升压？
答：其电路有两组整流器，一组为正组整流器，另一组为反组整流器，其正组和反组整流器交替地以低于电源的频率切换正反组整流器的工作状态。
当正组工作，反组封锁时，负载输出电压为上正下负，如果负组工作，正组封锁，则为上负下正，如果控制角的大小不变，则输出电压波形为矩形波，如果让控制角按90°～0°逐渐减小，然后再从0°～90°逐渐增大。
那么正组整流电流的输出电压的平均值按正弦规律变化，从零增大到最大，然后从最大减小到零，反组用上述同样的控制方法，就可以得到接近正弦波的输出电压。
晶闸管交-交变频，当输出频率增高时，输出电压一周期所含电网电压数就越少，波形畸变严重。
1。
而当输出电压升高时，也会造成输出波形畸变。
一般认为：输出上限频率不高于电网频率的1～2
因此，只能降频、降压，而不能升频、升压。
4-5、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，而是由电动机正反转工作状态的需要决定。
三、计算题
4-1、一台工业炉原由额定电压为单相交流220V电源供电，额定功率为10千瓦。
现改用双向晶闸管组成的单相交流调压电源供电，如果正常工作时负载只需要5千瓦。
试问双向晶闸管的触发角α应为多少度？试求此时的电流有效值，以及电源侧的功率因数值。
答：π/2； 32.1A；0.707；
4-2、在图示交流调压电路中，已知U2＝220V，负载电阻R L＝10Ω，当触发角α＝90°时，R L吸收的电功率是多少？并画出R L上的电压波形图。
导通区用阴影线表示。
答：2.4KW 。
4-3、一电阻炉由单相交流调压电路供电，如α=0°时为输出功率最大值，试求功率为80%，50%时的控制角α。
答：α=0°时为输出电压最大值（有效值）120max 0)sin 2(1U t d t U U ==
∫ωωππ； 负载上最大电流为（有效值）R U R U I 1max 0max 0==
； 输出最大功率R U I U P 21max
0max 0max =∗=； 输出功率为80%时R U P P 21max
)8.0(8.0==， 108.0U U =； 而πππ
a a U U −+=2sin 2110，故； o 54.60=α输出功率为最大值的50%时，R U P P 2
1max
)5.0(5.0==，105.0U U =； 而πππ
a a U U −+=2sin 2110，故。
o 90=α4-4、一单相晶闸管交流调压器，用作控制从220V 交流电源送至电阻为0.5Ω，感抗为0.5Ω的串联负载电路的功率。
试求：（1）控制角范围；（2）负载电流的最大有效值。
解：（1）负载阻抗角为：45.05.0πωφ===arctg R L arctg
，最小控制角为4min πφα==，故控制范围为παπ
≤≤4 ；
（2）在4
min π
φα==处，输出电压最大，电流也最大，故最大有效值为： A X R U
I L 3115.05.0220222
20=+=+=
4-5、单相交流调压，阻感负载，U 1=220V ，L=5.5mH ，R =1Ω。
求：移相角α＝？，最大负载电流有效值I =?，最大输出功率P max=?，功率因数cos ϕ=?
解：（1）移相角°=×××==−601105.5502arctan arctan 3
πωϕR L
，所以°≤≤°18060α
（2）ϕα=时，电流连续，且电流最大。
其值()A Z U I 110105.55021220231=×××+==−π
（3）最大输出功率KW I U I U P 1.1260cos 110220cos cos 11max =°××===αϕ
（4）功率因数5.0cos =ϕ。