电力电子技术 第五版 (王兆安 刘进军 着) 机械工业出版社

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1、第6-8章一、简答题1、试说明PWM控制的基本原理。答：PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即退过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。在采样控制理论中一条重要的结论：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，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同，上述原理称为面积等效原理。以正弦PWM控制为例。把正弦半波分成N等份，就可把其看成N个彼此相连的脉冲列所组的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线

2、，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。2、什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？答：载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调

3、制。在异步调制方式中，通常保持载波频率fc固定不变，因而当信号波频率fr变化时，载波比N是变化的。异步调制的主要特点是：在信号波的半个周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。这样，当信号波频率较低时，载波比N较大，一周期内的脉冲数较多，正负半周期脉冲不对称和半周期内前后1/4周期脉冲不对称产生的不利影响都较小，PWM波形接近正弦波。而当信号波频率增高时，载波比N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大，有时信号波的微小变化还会产生

4、PWM脉冲的跳动。这就使得输出PWM波和正弦波的差异变大。对于三相PWM型逆变电路来说，三相输出的对称性也变差。载波比N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。同步调制方式中，信号波频率变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。当逆变电路输出频率很低时，同步调制时的载波频率fc也很低。fc过低时由调制带来的谐小组不易滤除。当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声。当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的载波频率fc会过高。使开关器件难以承受。此外，同步调制

5、方式比异步调制方式复杂一些。分段同步高调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比，以使载频率不致过低而对负载产生不利影响。3、软开关电路可以分为哪几类？其典型拓扑分别是什么样子？各有什么特点？答：根据电路中主要的开关元件开通及关断时的电压电流状态，可将软开关电路分为零电压电路和零电流电路两大类；根据软开关技术发展的历程可将软开关电路分为准谐振电路，零开关P

6、WM电路,零转换PWM电路。准谐振电路：准谐振电路中电压或电流的波形为正弦波，电路结构比较简单，但谐振电压或谐振电流很大，对器件要求高，只能采用脉冲频率调制控制方式。零电压开关准谐振电路的基本开关单元零电流开关准振电路的基本开关单元零开关PWM电路：这类电路中引入辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过程前后，此电路的电压和电流基本上是方波，开关承受的电压明显降低，电路可以采用开关频率固定的PWM控制方式。零电压开关PWM电路的基本开关单元零电流开关PWM电路的基本开关单元零转换PWM电路：这类软件开关电

7、路还是采用辅助开关控制谐振的开始时刻，所不同的是，谐振电路是与主开关并联的，输入电压和负载电波对电路的谐振过程的影响很小，电路在很宽的输入电压范围内并从零负载到满负载都能工作在软开关状态，无功功率的交换被消减到最小。零电压转换PWM电路的基本开关单元零电流转换PWM电路的基本开关单元4、什么是组合变流电路？答：组合变流电路是将某几种基本的变流电路（AC/CD、DC/DC、AC/AC、DC/DC）组合起来，以实现一定新功能的变流电路。二、填空题1、正弦脉宽调制（SPWM）技术运用于电压型逆变电路中，当改变调制比/载波

8、比，可改变逆变器输出电压幅值；改变调制波频率可改变逆变器输出电压频率；改变载波频率可改变开关管的工作频率。2、SPWM波形的生成方法主要有3种，分别是自然采样法、规则采样法和谐波消除法3、在单相正弦脉宽调制控制中，设载波频率为Fc，调制波频率为Fr，则在逆变器输出波形中，幅值最高且影响最大的是Fc/Fr次谐波分量。4、单项桥式逆变电路，采用SPWM控制技术，