逆变电路第四章复习题
电路基础 第四章习题解答
图4‐4（a）
图4‐4（b）
4-5 解：画出三个电源独立作用时各自的电路图，如图(a)、(b)、(c)所示 图（a）中，根据分流定律
I ' 12 6 4A 6 12
图（b）中，根据欧姆定律
I ' '
36 2 A 12 6
图（c）中，根据欧姆定律
根据叠加原理
6 I 1 I 6 12 3 I I ' I ' ' I ' ' ' I ' ' '
(2 2) i1 2isc 8i1 6 2i1 (2 4) isc (2 8)i1 0
解得
i sc
6 1 .5 A 4
故一端口电路的等效电阻
uoc 6 Req 4 isc 3 2
2 u oc 2 . 25 W 4 R eq
得到戴维宁等效电路图（c）所示。由最大功率传输定理得 RL Req 4 时获得最 大功率
Pmax
图（a）
图（b）
图（c）
把15V电压源电路，应用外加电源法求等效电阻 Req ，可得
6 12 u u u 4 8 6//12 6 12 8 4 3 u - 4u2 u u 3 2 u2 0 i 4 6//12 4 4 u2
说明该电路的等效电阻
Req
故等效电路为一电流为7.5A的理想电流源，即该电路只有诺顿等效电路，如图（b1）所 示，而不存在戴维宁等效电路模型。
代入得
1 I 4 2 I I 3A 3
（a）
（b）
（c）
4-7 解：根据叠加定理，设响应
电力电子技术第4章 逆变电路
t
14
4.2.1 单相电压型逆变电路
◆工作原理 ☞设开关器件V1和V2的栅极信 号在一个周期内各有半周正偏，半 周反偏，且二者互补。 ☞输出电压uo为矩形波，其幅 值为Um=Ud/2。 ☞电路带阻感负载，t2时刻给 V1关断信号，给V2开通信号，则 V1关断，但感性负载中的电流io不 能立即改变方向，于是VD2导通续 流，当t3时刻io降零时，VD2截止， V2开通，io开始反向。
1 uNN' (uUN' uVN' uWN' ) 3 1 (uUN uVN uWN ) 3 1 = (uUN' uVN' uWN' ) 3
O
WN'
t
O
UV
t U
d
d) u e) u f)
O
U
NN'
t
d
O
2 U 3
d
6
t
U 3
d
UN
O iU
t
g) i h)
O
t
d
O
27
t
O
wt
7
4.1.2 换流方式分类
◆负载换流 ☞由负载提供换流电压的换流方式。
☞负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现负 载换流，如电容性负载和同步电动机。
uo io O i O i iVT iVT
1
uo ωt
io
4
iVT
2
iVT
3
ωt ωt
4
O uVT
a) O
u VT
t1
1
uVT b)
ωt
8
a) Um O - Um io O
逆变电路考试题
1. 什么是逆变电路？
2. 逆变电路和整流电路有什么不同？
3. 请解释单相桥式逆变电路的工作原理。
4. 请解释三相桥式逆变电路的工作原理。
5. 什么是SPWM控制技术？它在逆变电路中的应用是什么？
6. 请解释逆变电路中的负载匹配问题。
7. 请解释逆变电路中的电压源换向问题。
8. 请解释逆变电路中的电流源换向问题。
9. 请解释逆变电路中的谐波问题。
10. 请解释逆变电路中的电磁兼容性问题。
11. 请解释逆变电路中的开关损耗问题。
12. 请解释逆变电路中的二极管损耗问题。
13. 请解释逆变电路中的电容损耗问题。
14. 请解释逆变电路中的电感损耗问题。
15. 请解释逆变电路中的效率问题。
16. 请解释逆变电路中的可靠性问题。
17. 请解释逆变电路中的故障诊断问题。
18. 请解释逆变电路中的保护问题。
19. 请解释逆变电路中的控制策略问题。
20. 请解释逆变电路中的设计和优化问题。
电路基础第四章部分习题解答
《电路基础》第四章部分习题解答4.2解题思路：先设电压零参考相量，可设线电压U AB ，也可设相电压U A 。
然后根据所确定的零参考相量可求出A 相电流，B 相和C 相电流可根据电流的对称性和正序相序对应写出。
解：设线电压，则相电压V U AB °∠=•30380V U A °∠=•0220 Ω°∠=+=6.207338j Z 相电流A Z U I A A °−∠=°∠°∠==••6.2076.256.20730220I B −∠=°−°−∠=•76.251206.2076.25I C ∠=°+°−∠=•4.9976.251206.2076.25U AB I 由Y 形连接特点线电流 A I I A LA °−∠==••6.2076.25A I I B LB °−∠==••6.14076.25A I I C LC °∠==••4.9976.25 kW I U P L L 87.156.20cos 76.253803cos 3=°×××==ϕ4.3解题思路：先解题过程与上题同。
设电压零参考相量，可设线电压U AB ，也可设相电压U A 。
然后根据所确定的零参考相量可求出A 相电流，B 相和C 相电流可根据电流的对称性和正序相序对应写出。
再由∆形连接特点求出线电流。
解：设线电压，则相电压V U AB °∠=•0220V U U AB A °∠==••0220 Ω°∠=+=6.207338j Z相电流A Z U I A AB °−∠=°∠°∠==••6.2076.256.20730220 A I BC °−∠=°−°−∠=•6.14076.251206.2076.25A I CA °∠=°+°−∠=•4.9976.251206.2076.25由∆形连接特点线电流A I I A A °−∠=°−∠=••6.506.44303A IB °−∠=°−°−∠=•6.1706.441206.506.44A I C °∠=°+°−∠=•4.6976.251206.506.44 44.6∠69.4°AkW I U P L L 87.156.20cos 6.442203cos 3=°×××==ϕ4.4解题思路：需记住有功功率的计算公式。
第四章 有源逆变电路
逆变状态和整流状态的区别：控制角 a 不同 0<a < /2 时，电路工作在整流状态
/2< a < 时，电路工作在逆变状态
第二节
三相有源逆变电路
2.逆变角的概念：
为实现逆变，需一反向的EM ，而Ud因a﹥π/2已自动变为负值，满足逆 变条件。因而可沿用整流的办法来处理逆变时有关波形与参数计算等 各项问题。 把 a >π /2时的控制角用π - a =β 表示，β称为逆变角。 整流状态：α＜π/2， 相应的β＞π/2；
第三节
结论：
逆变失败与最小逆变角的限制
1.β不能等于零。
2.β不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。
第三节
逆变失败与最小逆变角的限制
二、 确定最小逆变角βmin的依据
有源逆变时允许采用的最小逆变角 应等于
min=d +g+q′
d ——晶闸管的关断时间tq折合的电角度
tq大的可达200~300ms，折算到电角度约4~5。
极流入，该电源吸收电能。电源输出或吸收功率的大小由电势与电流
的乘积来决定。 （ EG ﹥ EM,整流； EG ﹤ EM ：逆变 ） (3) 两个电源反极性相连，如果电路的总电阻很小，将形成电源间 的短路， 应当避免发生这种情况。
第一节 逆变的概念
三、 有源逆变产生的条件
改变EM的极性； Ud极性也必须相反。 怎样使Ud方向相反？
有源逆变电路的控制电路在设计时，应充分考虑变压器漏电 感对晶闸管换流的影响以及晶闸管由导通到关断存在着关断
时间的影响，否则会由于逆变角β 太小造成换流失败，导致
逆变颠覆的发生。 以共阴极三相半波电路为例， 分析由于β 太小而对逆变电 路产生的影响。
(完整版)电路习题第四章
第四章电路定理习题一、选择题1.如图1所示电路端口a-b的电压U ab等于（ B ）。
A. 5VB. －16VC. 16VD. －5V8+3V-图12.如图2所示电路端口a-b的开路电压U OC等于（ C ）。
A.10VB. －5VC.5VD. 0V图23.图3所示，端口a-b的开路电压U ab为（ A ）。
A. －17VB. 10VC. －13VD. －10V图34.图4所示，开路端口1-1’的戴维宁等效电路为（ A ）A. 2V，7ΩB. 2V，3ΩC. 4V，3ΩD. 7V，7Ω+2V1Ω2Ω4i 1i 111'图45.图5所示电路中端口a-b 的戴维宁等效电路为（ A ）。
A. 6V , 1Ω B. 12V ，3Ω C. 4V ，1.2Ω D. 12V ，2Ω3AI 13Ω2Ω2I 1ab图56.电路如图6所示，S 断开时电压表读数○V ＝18V ；S 闭合时电流表读数○A ＝1.8A ，则有源线性二端网络的戴维宁等效电路U OC 和R O 分别为（ B ）。
A. 20V, 1Ω B. 18V, 1Ω C. 18V, 2Ω D. 20V, 2Ω有源线性二端网络VA9ΩS图67.图7所示电路，网络N 仅由电阻构成，则图（b ）中U 为（ D ）。
A. 6V B. －6V C. －12V D. 12V图78.图8所示电路，网络N 仅由电阻构成，图（a ）中I 2 = 0.5V ，则图（b ）中U 为（ D ）。
A. 3V B. 6V C. 0.6V D. 7.2V图89.如图9所示N 为无源线性电阻网络，由图(a)求图(b)中电流I （ D ）。
A. 3A B. 4A C. 1AD. 2A图910.图10所示，ab 端口的伏安关系表达式为（ A ）A. U 1 = 6 + 4I 1B. U 1 = 15 + 3I 1C. U 1 = 12 + 8I 1D. U 1 = 17 + 3I 1+_+_3Ω3Ω5IIab +_U 1图10二、计算题。
电力电子变流技术课后答案第4章有源逆变电路
第四章有源逆变电路习题与思考题解4-1．逆变电路必须具备什么条件才能进行逆变工作？解：逆变电路必须同时具备下述两个条件才能产生有源逆变：1 变流电路直流侧应具有能提供逆变能量的直流电源电势E d，其极性应与晶闸管的导电电流方向一致。
2. 变流电路输出的直流平均电压U d的极性必须为负（相对于整流时定义的极性），以保证与直流电源电势E d构成同极性相连，且满足U d<E d。
4-2单相全控桥式逆变电路与单相桥式（二极管）整流电路有何差别？是否所有的整流电路都可以用来作为逆变电路？解：单相全控桥式逆变电路是DC／AC变换电路，是单相全控桥式变流电路工作于逆变状态，其负载为反电动势负载，控制角为α>90°的情况。
单相桥式（二极管）整流电路是AC／DC 变换电路，是单纯的整流电路，相当于单相全控桥式变流电路工作于整流状态，控制角α=0°时的情况。
不是所有的整流电路都可以用来作为逆变电路。
例如，单相、三相半控桥式变流电路，带续流二极管的变流电路都只能工作于整流状态，不能用来作为逆变电路。
4-3．逆变电路工作时为什么会产生短路事故？解：变流器工作在逆变状态时，如果因丢失脉冲、移相角超出范围、甚至突发电源缺相或断相等情况时，都有可能发生换相失败，将使变流器输出的直流电压U d进入正半周范围，U d的极性由负变正，与直流侧直流电源电势E d形成顺向串联，造成短路事故（因逆变电路的内阻R很小）。
这种情况称为逆变失败。
或称为逆变颠覆。
4-4．为什么要限制逆变角的最小值βmin？选择βmin值时应考虑哪些因素？解：为了避免逆变电路发生逆变失败，所以，必须限制逆变角的最小值βmin。
最小逆变角βmin的选取要考虑三个因素，即换相重叠角γ；晶闸管关断时间t off对应的电角度δ；安全裕量角θ0。
故有βmin≥γ+δ+θ04-5．在图4-2（c ）中，当α>90°时,为什么必须E d >U d 才能正常逆变工作，E d 与U d 间的差值由何因素决定。
电力电子学课后答案第四章
答案4.1 逆变器输出波形的谐波系数HF与畸变系数DF有何区别，为什么仅从谐波系数HF还不足以说明逆变器输出波形的本质？答：第n次谐波系数HFn为第n次谐波分量有效值同基波分量有效值之比，即HFn＝Vn/V1,总谐波系数THD 定义为：，畸变系数DF 定义为：，对于第n次谐波的畸变系数DFn 有：谐波系数HF显示了谐波含量，但它并不能反映谐波分量对负载的影响程度。
很显然，逆变电路输出端的谐波通过滤波器时，高次谐波将衰减得更厉害，畸变系数DF可以表征经LC滤波后负载电压波形还存在畸变的程度。
答案4.2 为什么逆变电路中晶闸管SCR不适于作开关器件？答：（1）逆变电路中一般采用SPWM控制方法以减小输出电压波形中的谐波含量，需要开关器件工作在高频状态，SCR是一种低频器件，因此不适合这种工作方式。
（2）SCR不能自关断。
而逆变器的负载一般是电感、电容、电阻等无源元件，除了特殊场合例如利用负载谐振进行换流，一般在电路中需要另加强迫关断回路才能关断SCR，电路较复杂。
因此SCR一般不适合用于逆变器中。
答案4.3 图4.2(a)和4.3(a)中的二极管起什么作用，在一个周期中二极管和晶体管导电时间由什么因素决定，在什么情况下可以不用二极管D，纯感性负载时，负载电流为什么是三角形。
答：图中二极管起续流和箝位作用，在一个周期中二极管和晶体管导电时间由三极管驱动信号和负载电流的方向共同决定，在纯阻性负载时可以不用二极管D。
纯电感负载时，，在期间，对于全桥逆变电路有，对半桥电路，线性上升；在期间，全桥电路，半桥有，线性下降；故电流是三角波。
如果都是300V，半桥和全桥电路断态时开关器件两端最高电压都是，即300V。
答4.4 有哪些方法可以调控逆变器的输出电压。
案答：有单脉波脉宽调制法、正弦脉宽调制法（SPWM）、基波移相控制法等。
单脉波脉宽调制法缺点是谐波含量不能有效控制；SPWM法既可控制输出电压的大小，又可消除低次谐波；移相控制一般用于大功率逆变器。
电力电子变流技术课后答案第4章
第四章有源逆变电路习题与思考题解4-1．逆变电路必须具备什么条件才能进行逆变工作？解：逆变电路必须同时具备下述两个条件才能产生有源逆变：1 变流电路直流侧应具有能提供逆变能量的直流电源电势E d，其极性应与晶闸管的导电电流方向一致。
2. 变流电路输出的直流平均电压U d的极性必须为负（相对于整流时定义的极性），以保证与直流电源电势E d构成同极性相连，且满足U d<E d。
4-2单相全控桥式逆变电路与单相桥式（二极管）整流电路有何差别？是否所有的整流电路都可以用来作为逆变电路？解：单相全控桥式逆变电路是DC／AC变换电路，是单相全控桥式变流电路工作于逆变状态，其负载为反电动势负载，控制角为α>90°的情况。
单相桥式（二极管）整流电路是AC／DC 变换电路，是单纯的整流电路，相当于单相全控桥式变流电路工作于整流状态，控制角α=0°时的情况。
不是所有的整流电路都可以用来作为逆变电路。
例如，单相、三相半控桥式变流电路，带续流二极管的变流电路都只能工作于整流状态，不能用来作为逆变电路。
4-3．逆变电路工作时为什么会产生短路事故？解：变流器工作在逆变状态时，如果因丢失脉冲、移相角超出范围、甚至突发电源缺相或断相等情况时，都有可能发生换相失败，将使变流器输出的直流电压U d进入正半周范围，U d的极性由负变正，与直流侧直流电源电势E d形成顺向串联，造成短路事故（因逆变电路的内阻R很小）。
这种情况称为逆变失败。
或称为逆变颠覆。
4-4．为什么要限制逆变角的最小值βmin ？选择βmin 值时应考虑哪些因素？解：为了避免逆变电路发生逆变失败，所以，必须限制逆变角的最小值βmin 。
最小逆变角βmin 的选取要考虑三个因素，即换相重叠角γ；晶闸管关断时间t off 对应的电角度δ；安全裕量角θ0。
故有βmin ≥γ+δ+θ04-5．在图4-2（c ）中，当α>90°时,为什么必须E d >U d 才能正常逆变工作，E d 与U d 间的差值由何因素决定。
电力电子技术复习题(第1章-第4章)
复习题一、填空题：1．三相半控桥式整流电路的移相范围为180°。
当控制角超过 时，电压波形将由连续变为断续。
2．带平衡电抗器三相双反星形可控整流电路一般应用在需要直流电压较低、电流 的电工设备中。
3．将直流电源的稳定电压变换为 电压的装置称为直流斩波器。
4．常用的逆变器根据换流方式不同，分为 换流式逆变器和脉冲换流式逆变器两类。
5．由金属－ －半导体场效应管构成的集成电路称为MOS 电路。
6．兼有 和P 沟道两种增强型MOS 电路称为CMOS 电路。
7．基尔霍夫第一定律表明，流过任一节点的电流代数和为零；基尔霍夫第二定律表明，在任一回路中电动势的代数和恒等于各电阻上 的代数和。
8．由一恒定电流If 与内电导Gi 并联组合而成的电源，称为 。
9．已知一个电压源的电动势为E ，内阻为Ri ，若用等效的电流源表示，则电流源的电流I S ＝ ，并联电导＝Ri1。
10.涡流在铁心内将引起较大的功率消耗，使铁心 ，缩短了设备的使用寿命。
11．互感线圈串联时，若 端相接，称这种串接方式为反接。
12．互感线圈串联时，若异名端相接，称这种串接方式为 。
13. LC 并联谐振回路在谐振时，其阻抗达到最大且呈纯电阻性，此时Z ＝Zmax ＝RCL ，它的谐振频率fo ＝ 。
14．场效应管是利用改变半导体中的 来实现对其导电能力控制的器件。
15．场效应管按其结构的不同，可分为结型和 型两大类。
16．在结型场效应管中，按其导电沟道的不同，可分为N 沟道和 沟道两种。
17．由于结型场效应管中的PN 结始终工作在 ，其栅极电流几乎等于0，所以输入电阻高。
18．由于结型场效应管的 电流几乎为零，讨论它的输入特性没有任何意义，所以只讨论它的转移特性和输出特性。
19．场效应管的转移特性反映了栅源电压对 电流的控制作用。
20．场效应管的输出特性反映了 电压对漏极电流的影响。
21．单结晶体管的伏安特性曲线分三个区，即截止区、 区和饱和区。
电力电子技术——有源逆变电路
其值为
E0 Ud 1.17U2 cos60 0.585U2
非线性特性
图4-10 电流断续时电动势的特性曲线
Goback
❖实际上，当Id减小至某一定值Idmin以后，电流变 为断续，真正的理想空载点远大于此值，因为
此时晶闸管触发导通时的相电压瞬时值为 2U2 。
❖考虑直流等效回路，左侧电源为脉动直流电压
ud波形，最大瞬时值为 2U 2 ，并且由于整流器
件的单向导电性，回路电流Id的方向是固定的，
只有当反电动势EM等于脉动直流电压ud的最大
峰值时，电流才能完全等于零，否则，只要EM
比ud的最大峰值略小一点，就总是存在断断续
续的电流脉冲。因此 2U2 才是实际的理想空载
no Ke
Goback
2. 电流断续时电动机的机械特性 • 由于整流电压是一个脉动的直流电压，当电动
机的负载减小时，平波电抗器中的电感储能减 小，致使电流不再连续，此时电动机的机械特 性也就呈现出非线性。
• 电流断续时电动机机械特性的第一个特点: 当 电流断续时，电动机的理想空载转速抬高。
❖由三相半波电路电流连续时反电动势表达式，
变化很小也可引起很大的转速变化。
❖ 设整流控制角一定，由于轻载时电流断续，各晶闸管 的导通角 120 ，此时ud波形将发生一定的变化，水 平直线E以下的部分作用时间将比电流连续时缩短，负 面积减小，平均面积Ud比电流连续时的计算值升高， 在电流连续的条件下得出的Ud计算公式不再适用。
整流波形
图4-11 考虑电流断续时不同时反电动势的特性曲线
➢整流输出电压ud是脉动的，可分为两部分：直 流分量Ud，和交流分量。交流电流分量的大小 主要取决于直流侧的回路电感，特别是平波电
第4章 4逆变电路多重化
该三相电压型二重逆变电路的直流侧电流每周期脉动12 次，称为12脉波逆变电路。一般来说，使m个三相桥式逆变 电路的相位依次错开 /(3m) 运行，连同使它们输出电压合
成并抵消上述相位差的变压器，就可以构成脉波数为6m的
逆变电路。
8
自动化与信工程学院电气系
--电力电子技术--
3. Cascaded Inverter Topology 由若干个基本变换单元，例如H桥逆变器、两电平逆变器、 三电平逆变器等，通过串联或并联连接而形成的单相或三相 逆变器。每一个逆变单元可以输出方波或阶梯波，通过输出 波形的叠加合成，形成更多电平台阶的阶梯波，以逼近正弦 输出电压或电流。
110kV 馈线A 27.5kV 馈线B 27.5kV
Lfa Cdc Cdc
Tb
Cdc
Cdc
Cdc
Cdc
独立直流电源型
9
自动化与信工程学院电气系
110kV
--电力电子技术-110kV
馈线A 27.5kV
馈线B 27.5kV
馈线A 27.5kV
馈线B 27.5kV
Ta
Cdc
--电力电子技术--
2.Three-phase Cascaded Inverter 1)电路结构分析 ☞由两个三相桥式 逆变电路构成，输出通 过变压器串联合成。 ☞两个逆变电路均 为180°导通方式。 ☞工作时，逆变桥II 的相位比逆变桥I滞后 30°。
5
自动化与信工程学院电气系
--电力电子技术--
6U d n
n次谐波有效值为： U U1n
☞输出相电压uUN的基波电压有效值为：
U UN1
7
2 6U d
1.56U d
电力电子技术期末复习题
第二章电力电子器件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I1、I2、I3。
图1-43 晶闸管导电波形解：a)b)c)第三章整流电路1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2＝100V，求当α＝0°和60°时的负载电流I d，并画出u d与i d波形。
解：α＝0°时，在电源电压u2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。
在电源电压u2的负半周期，负载电感L释放能量，晶闸管继续导通。
因此，在电源电压u2的一个周期里，以下方程均成立：考虑到初始条件：当w t＝0时i d＝0可解方程得：u d与i d的波形如下图：当α＝60°时，在u2正半周期60°~180°期间晶闸管导通使电感L储能，电感L储藏的能量在u2负半周期180°~300°期间释放，因此在u2一个周期中60°~300°期间以下微分方程成立：考虑初始条件：当wt＝60°时id＝0可解方程得：其平均值为此时u d与i d的波形如下图：3．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：①作出u d、i d、和i2的波形；②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次电流有效值I2；③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
第4章 开关型直交逆变器复习题
第4章 开关型直交逆变器复习题一、填空题1. 逆变电路完成得是直流到_交流_的变换，一般要求输出电压的基波 频率 和 幅值 均能调节控制。
2. 逆变电路依据输入侧直流电源的类型可分为 电压型 和 电流型 ；依据输出交流电压性质可分为 恒频恒压正弦逆变、 方波逆变 、变频变压逆变 和 高频脉冲逆变 电路。
3. 方波控制方式的单相和三相逆变器最大直流输入电压利用率分别为 0.9 和0.78 ；SPWM 控制方式的单相和三相逆变器的最大直流输入电压利用率分别为 0.707 和 0.612 。
4. 单极性倍频切换SPWM 控制逆变器的输出电压最低谐波阶次为 2m f -1 ，双极性切换SPWM 控制逆变器的输出电压最低谐波阶次为 m f -2 。
二、简答题1.逆变器输出波形性能指标有哪些？其定义如何？答：（1）谐波系数HFn ：第n 次谐波系数HFn 定义为第n 次谐波分量有效值Vn 同基波分量有效值V1之比：1/n n HF V V =（2）总谐波系数THD ：表征实际波形同基波分量差异的程度。
1222,3,411n n THD V V ∞=⎛⎞=⎜⎟⎝⎠∑""（3）畸变系数DF ：表征逆变电路输出经二阶LC 滤波后在负载上的电压还存在畸变的程度。
12222,3,411()n n V DF V n ∞=⎛⎞=⎜⎟⎝⎠∑"" （4）最低次谐波LOH ：定义为与基波频率最接近的谐波。
2.画出电压型单相全桥方波逆变电路原理图，简述其工作原理，分析其工作性能优缺点。
3.画出电压型单相全桥单脉冲PWM 控制逆变电路原理图，简述其工作原理。
4.解释SPWM 调制的几个术语：开关频率、基频、幅值调制率、频率调制率。
5.下图所示为单相全桥逆变器拓扑及其元器件标号，请依图说明单相全桥逆变器在采用双极性切换SPWM 控制方式和单极性倍频切换SPWM 控制方式时，4个开关元件的动作逻辑。
电力电子技术_王兆安第五版_第4章
➢ 输出线电压波形和负载性质有关，若有电感，因 电感的作用，每次换相时会产生电压冲击。
（2）串联二极管式晶闸管逆变电路
（串联二极管式晶 闸管逆变电路）
①主要用于中大功率交 流电动机调速系统。 ②电流型三相桥式逆 变电路，输出波形与 全控型器件时一样。
（1）电路结构
①用④阻载② 载来③ 联 确4并电抗个采电限C应谐联压，桥和用压制称振谐波谐臂L负（晶之式振形波、，载呈闸为逆回接在R每换容管容变构路近负桥相性开性电成对正载臂方）通小路并基弦上晶式。时失（联波波产闸，的谐但谐呈。生管要d负最振高的i各/求载d终电阻压t串负）负路抗降联载载，，很一电仍故对小个流略此谐，电略显电波因抗超容路呈此器前性称低负L于T，为，负并准
③各桥臂的晶闸管和 二极管串联使用。
④ 120°导电工作方式
⑤强迫换流方式，电 容C1~C6为换流电容。
重点分析：换流过程（因电容C，强迫换流）
➢电容器充电规律：对共阳极 晶闸管，它与导通晶闸管相 连一端极性为正，另一端为 负，不与导通晶闸管相连的 电容器电压为零
➢等效换流电容概念：分析从 VT1向VT3换流时，C13就是 C3与C5串联后再与C1并联的 等效电容.
※两个重要参数：
触发引前时间 :
t=t+ tb io超前于uo的 时间 :
t = t / 2 + tb
即为功率因数角。
4.3.2 三相电流型逆变电路（桥式）
（1）采用全控型器件GTO
基本工作方式是1200导电方式：每个臂一周期内 导电1200，每时刻上下桥臂组各有一个臂导通， 为横向换流。
三相电流型逆变输出特性（全控型器件）：
第四章有源逆变
uc ua 0
ub
uc
ua
ub
uc
ua
ub
uc
ua
ub
ωt
α=π/3
α=π/2 β=π/2
α=5π/6
β β=π/6
uT1
(a) uab uac ubc uba uca ucb uab uac ubc uba uca ucb uab uac ubc uba uca ucb uab uac ubc uba
Ud E E Ud Id R R
4–7
有源逆变
四、实现有源逆变的条件
• 有一个直流电源，极性为上 “ ” 下
“ + ”； • 变流器的 2 ，即 Ud 0 • Ud E E 约等于 Ud • 半控电路或具有续流二极管的电路，不能实 现有源逆变，因为： – 不能输出负电压 – E的极性不能为上 “ ” 下 “ + ”；
有源逆变
逆变失败的原因（续）
• 晶闸管发生故障（见左图） • 换相的裕量角不足（见右图） • 交流电源发生异常现象
ud 0 (c) ug 0 ug3 ug1 u g2 u g3 ua ub
ωt 1
uc
ud
ua
ub
uc
ωt
(d)
0
P
ωt
γ
ug
ug3
ug1
u g2
u g3
ωt
0
ωt
4 – 18
有源逆变
(b) 0
θ
R'
ωt
xB
Ld
(c)
ug
ug3 0
γ β
ug5 ug1 ug3
ωt
M E
(d)
江西理工大学电力电子技术作业考试第四章复习题答案
1. 确定最小逆变角βmin要考虑的三个因素是晶闸管关断时间t af所对应的电角度δ，安全裕量角Ø0和换相重叠角。
2.电压型逆变器中间直流环节以电容贮能。
3.适用于全控型器件的换流方式是器件换流。
4．什么是电压型逆变电路？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。
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。
5.画出负载换流电路的输出电压电流波形图，并分析其工作原理。
电阻电感串联后再和电容并联，工作在接近并联谐振状态而略呈容性，电容为改善负载功率因数使其略呈容性而接入直流侧串入大电感L d ， i d 基本没有脉动。
t 1前：VT1、VT4通，VT2、VT3断，u o 、i o 均为正，VT2、VT3电压即为u o 。
t 1时：触发VT2、VT3使其开通，u o 加到VT4、VT1上使其承受反压而关断，电流从VT1、VT4换到VT3、VT2。
t 1必须在u o 过零前并留有足够裕量，才能使换流顺利完成。
6.电流型逆变器中间直流环节以 电感 贮能。
7 画出三相桥式逆变电路图。
8．画出单相半桥电压型逆变电路原理图，并简述其工作原理。
V1和V2栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，两者互补，输出电压u o 为矩形波，幅值为U m=U d/2。
V1或V2通时，i o 和u o 同方向，直流侧向负载提供能量；VD1或VD2通时，i o 和u ou i u V反向，电感中贮能向直流侧反馈。
VD1、VD2称为反馈二极管,它又起着使负载电流连续的作用。
逆变电路第四章复习题
这种太阳能汽车与传统的汽车不论在外 观还是运行原理上都有很大的不同，太阳 能汽车已经没有发动机、底盘、驱动、变 速箱等构件，而是由电池板、储电器和电 机组成．利用贴在车体外表的太阳电池板 ，将太阳能直接转换成电能，再通过电能 的消耗，驱动车辆行驶，车的行驶快慢只 要控制输入电机的电流就可以解决。目前 此类太阳车的车速最高能达到100km/h以上 ，而无太阳光最大续行能力也在100km左右 。
6、换流方式主要有 。
、
、
、和
7、180。导电方式三相电压型逆变电路中，为 了防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导 通而引起直流侧电源短路，要求采用 的 方法。 8、三相电压型逆变电路中，180度导电角的控 制方式下，每个桥臂的导电角度为 ) ，各相开始导电的角度依次相差 )， 在任一时刻，有 个桥臂导通。
7、并联谐振型电流逆变电路的输出波形为（ ）。 A、矩形波 B、三角波 C、正弦波 8、单相桥式全桥电压型逆变电路的输出负载电压， 可采用的方法有（ ）。 A、调节直流侧电压 B、调节直流侧电流 C、调节电路工作频率 D、采用移相调压
四、简答题
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 测接电网，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
9、电流从一个支路向另一个支路转移的过程 称为换流，从大的方面，换流可以分为两 类，即外部换流和 ，进一步划分， 前者又包括 两种换流方式，后者包 括 两种换流方式。适用于全控型 器件的换流方式是 。
10、单相全桥方波型逆变电路，180度导电角的 控制方式下，改变输出交流电压的有效值只 能通过改变 来实现，改变 可改 变输出交流电频率。 11、三相电流型逆变电路的基本工作方式是120 度导电方式，按VT1到VT6的顺序每隔 )依次导通，各桥臂之间换流采用 换流 方式，在任一时刻，有 个桥臂导通。
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二、判断题
1、电压型逆变器适宜于不经常起动、制动和反转的 拖动装置中。 2、单相半桥逆变电路(电压型)使用器件少，但输出 交流电压幅值仅为输入电压的二分之一。 3、单相逆变器(电流型)的每个导电臂由一个电力晶 体管和一个反并联组成二极管。
三、选择题
1、单相半桥逆变器(电压型)有( )个导电臂。 A、1 B 、2 C、3 D、4 2、单相半桥逆变器(电压型)的直流接有两个相互串 联的( )。 A、容量足够大的电容 B、大电感 C、容量足够小的电容 D、小电感 3、在并联谐振式晶闸管逆变器中，为求得较高的功 率因数和效率，应使晶闸管触发脉冲的频率( ) 负载电路的谐振频率。 A、远大于 B、大于 C、接近于 D、小于
2、全控型器件组成的电压型三相桥式逆变电路能否 构成120°导电型？为什么？ 答：全控型器件组成的电压型三相桥式逆变电路能 构成120°导电型。由于三相桥式逆变电路每个桥 臂导通120°，同一相上下两臂的导通有60°间隔 ，各相导通依次相差120°，且不存在上下直通的 问题，所以其能构成120°导电型。但当直流电压 一定时，其输出交流线电压有效值比 180°导电 型低得多，直流电源电压利用率低。
5、光伏并网逆变器原理 光伏逆变器是应用在太阳能光伏发电领域的 专用逆变器，它可以将太阳能电池产生的直流电 通过电力电子变换技术转换为能够直接并入电网 、负载的交流能量，是光伏系统中不可缺少的核 心部件。光伏并网逆变器作为光伏电池与电网的 接口装置，将光伏电池的电能转换成交流电能并 传输到电网上，在光伏并网发电系统中起着至关 重要的作用。
4、理想的电压型逆变器的阻抗为( )。 A、0 B、∞ C、很大 D、很小 5、无源逆变电路中，以下半导体器件采用器件换流 的有（ ），采用强迫换流和负载换流的有（ ）。 A、GTO B、SCR C、IGBT D、MOSFET 6、采用晶闸管的无源逆变电路能够采用的换流方式 有（ ）。 A、器件 B、电网 C、负载 D、强迫
9、电流从一个支路向另一个支路转移的过程 称为换流，从大的方面，换流可以分为两 类，即外部换流和 ，进一步划分， 前者又包括 两种换流方式，后者包 括 两种换流方式。适用于全控型 器件的换流方式是 。
10、单相全桥方波型逆变电路，180度导电角的 控制方式下，改变输出交流电压的有效值只 能通过改变 来实现，改变 可改 变输出交流电频率。 11、三相电流型逆变电路的基本工作方式是120 度导电方式，按VT1到VT6的顺序每隔 )依次导通，各桥臂之间换流采用 换流 方式，在任一时刻，有 个桥臂导通。
这种太阳能汽车与传统的汽车不论在外 观还是运行原理上都有很大的不同，太阳 能汽车已经没有发动机、底盘、驱动、变 速箱等构件，而是由电池板、储电器和电 机组成．利用贴在车体外表的太阳电池板 ，将太阳能直接转换成电能，再通过电能 的消耗，驱动车辆行驶，车的行驶快慢只 要控制输入电机的电流就可以解决。目前 此类太阳车的车速最高能达到100km/h以上 ，而无太阳光最大续行能力也在100km左右 。
逆变器将直流电转化为交流电，若直流 电压较低，则通过交流变压器升压，即得 到标准交流电压和频率。 在本系统中，太阳能电池板输出的额 定电压为62V的直流电，通过DC/DC变换器 转换为400V直流电，接着经过DC/AC逆变 后就得到220V/50Hz的交流电，本系统还保 证了并网逆变器输出的220V/50Hz正弦电流 与电网的相电压同步。
6、换流方式主要有 。
、
、
、和
7、180。导电方式三相电压型逆变电路中，为 了防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导 通而引起直流侧电源短路，要求采用 的 方法。 8、三相电压型逆变电路中，180度导电角的控 制方式下，每个桥臂的导电角度为 ) ，各相开始导电的角度依次相差 )， 在任一时刻，有 个桥臂导通。
第四章 复
习
一、填空题
1、电压型单相半桥逆变器的输出电压为 ， 输出电流为 。 2、电压型单相半桥逆变器的每个导电臂由一个 电力晶体管和一个 组成二极管 。 3、电压型逆变器的直流端 。 4、电压型逆变器是用 5、逆变电路完成得是 输出电压的基波 来缓冲无功能量的。 的变换，一般要求 和 均能调节控制。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6、太阳能汽车
1982年澳大利亚人汉斯和帕金用玻璃纤 维和铝制成了一部“静静的完成者”太阳 能汽车。车顶部装有能吸收太阳能的装置 ，给两个电池充电，电池再给发动机提供 电力。12月19日，两人驾驶着这辆车，从 澳大利亚西海岸的珀思出发，横穿澳大利 亚大陆，于1983年1月7日到达东海岸的悉 尼，实现了一次伟大的创举。
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。
4、电压型逆变电路中反馈二级管的作用是什么？为
什么电流型逆变电路中没有反馈二级管？
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 馈二级管。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， 由反馈二级管提供电流通道。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级管。
7、并联谐振型电流逆变电路的输出波形为（ ）。 A、矩形波 B、三角波 C、正弦波 8、单相桥式全桥电压型逆变电路的输出负载电压， 可采用的方法有（ ）。 A、调节直流侧电压 B、调节直流侧电流 C、调节电路工作频率 D、采用移相调压
四、简答题
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 测接电网，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