电力电子学-课后复习及思考题-答案

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1、第一章1-1.电力技术、电子技术和电力电子技术三者所涉及的技术N容和研究对象是什么？三者的技术发展和应用主要依赖什么电气设备和器件？答：电力技术涉及的技术内容：发电、输电、配电及电力应用。其研宂对象是:发电机、变压器、电动机、输配电线路等电力设备，以及利用电力设备来处理电力电路屮电能的产生、传输、分配和应用问题。其发展依赖于发电机、变压器、电动机、输配电系统。其理论基础是电磁学（电路、磁路、电场、磁场的基木原理），利用电磁学基本原理处理发电、输配电及电力应用的技术统称电力技术。电子技术，又称为信息电子技术或信息电子学，研宄内容是电子

2、器件以及利用电子器件来处理电子电路中电信号的产生、变换、处理、存储、发送和接收问题。其研究对象:载有信息的弱电信号的变换和处理。其发展依赖于各种电子器件（二极管、三极管、MOS管、集成电路、微处理器电感、电容等）。电力电子技术是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。它涉及电力电子变换和控制技术技术，包括电压（电流）的大小、频率、相位和波形的变换和控制。研究对象：半导体电力幵关器件及其组成的电力开关电路，包括利用半导体集成电路和微处理器芯片构成信号处理和控制系统。电力电子技术的发展和应用主要依赖于半导体电力开关器件。1

3、-2.为什么三相交流发电机或公用电网产生的恒频、恒压交流电，经电压、频率变换后再供负载使用，有可能获得更大的技术经济效益？答：用电设备的类型、功能千差万别，对电能的电压、频率、波形要求各不相同。为了满足一定的生产工艺和流程的要求，确保产品质量、提高劳动生产率、降低能源消耗、提高经济效益，若能将电网产生的恒频、恒压交流电变换成为用电负载的最佳工况所需要的电压、频率或波形，有可能获得更大的技术经济效益。例如：若风机、水泵全部采用变频调速技术，每年全国可以节省几千万吨以上的煤，或者可以少兴建上千万千瓦的发电站。若采用高频电力变换器对荧光灯

4、供电，不仅电-光转换效率进一步提高、光质显著改善、灯管寿命延长3〜5倍、可节电50%，而且其重量仅为工频电感式镇流器的10%。高频变压器重量、体积比工频变压器小得多，可以大大减小钢、铜的消耗量。特别在调速领域，与古老的变流机组相比，在钢铜材消耗量、重量、体积、维护、效率、噪音、控制精度和响应速度等方面优势明显。1-3.开关型电力电子变换有哪四种基本类型？答:冇如下四种电力变换电路或电力变换器，如图所示：(1)交流(A.C)—直流(D.C)整流电路或整流器；(2)直流(D.C)—交流(A.C)逆变电路或逆变器；(3)直流(D.C)—直

5、流(D.C)电压变换电路，又叫直流斩波电路、直流斩波器；(4)交流(A.C)—交流(A.C)电压和/或频率r*r•冰w•：MU.ZBTTT:”，，：•*«rr••?一nr”•!•»»'.rr«•，rwr*T从*-f，•A«.ru»t从、厂*1，二PX，《FFJACDCai•hK/r/n•••*»•<*•，編一參••iX'乂(kJfe??.惙ih仝土电r>y•;z;ux••...•*■-必Hl.2屯打《典》费H4>ii.+变换电路：仅改变电压的称为交流电压变换器或交流斩波器，频率、电压均改变的称为直接

6、变频器。M)AV1R(a)基本逆变电路(d)PWM输出屯压波形图1.6基本逆变电路及波形H4.图1.6(a)所示的开关电路实现DC-AC逆变变换的基本原理是什么？从开关电路的输出端CD能否直接获得理想的正弦基波电压？直流电源输出到开关电路输入端AB的直流电流是否为无脉动连续的直流电流？答：(1)DC/AC逆变电路的可以采用三种控制方案：A、180°方波；B、小于180°单脉冲方波；C、PWM控制。基本原理分别如下：：A、180°方波。当要求输出交流电的频率为/时，在半周期772=1/2/内使S,、S.,导通，S2、S3阻断，则逆变电

7、路输出电压VO=VCD=+^D»令随后的r/2时间内S2、S3导通，S,、S4阻断，则逆变电路输出电压为负的电源电压(一匕)。因此v()是频率为/、幅值为rD的交流方波电压，如图1.6(b)所示。对％进行傅立叶分解，得到其棊波电压有效值为大小取决于直流电源的电压；基波角频率6y=2<=2;r/r，取决于开关的工作频率。其中含有大量的高次谐波经AC滤去后，负载可获得正弦交流基波电压V,。B、小于180°单脉冲方波。类似180°方波控制，但是仅在半周的一部分时间内让相应的开关导通，则％（%）将是导电时间小于T/2,导电宽度角沒小于;r的

8、矩形波，如阁1.6（c）所示进行傅立叶分解，得到基波电压有效值为h二冗".-^sin-二至在KD.sin-或匕二匕sin^。/T）。显7Ty/227T271然，控制导通时间可以控制输出电压基波大小，而输出电压的频率/仍取决于开关工作频