电工复习题
复习题（二）
一、分析题
1、PWM控制的基本原理。   
PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通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）。
在采样控制理论中有一条重要的结论：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，就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列所组成的波形。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，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正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、如图是一个三相逆变电路，试分析工作原理并画出波形。
                                 
解：
基本工作方式——每桥臂导电180°，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差12
0 °。任一瞬间有三个桥臂同时导通。每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流。
桥臂1、3、5的电流相加可得直流侧电流id的波形，id每60°脉动一次，直流电压基本无脉动，因此逆变器从交流侧向直流侧传送的功率是脉动的，电压型逆变电路的一个特点。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，应采取“先断后通”的方法。
3．换流方式有那几种？各有什么特点？
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。
显然，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。
4、交-交变频电路的最高输出频率是多少？制约输出频率提高的因素是什么？
一般来讲，构成交-交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出频率就越高。当交-交变频电路中采用常用的6脉波三相桥式整流电路时，最高输出频率不应高于电网频率的1/3~1/2。当电网频率为50Hz时，交-交变频电路输出的上限频率为20Hz左右。
当输出频率增高时，输出电压一周期所包含的电网电压段数减少，波形畸变严重，电压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。
5、使用间接直流变流电路的原因是什么？
答：采用这种结构较为复杂的电路来完成直流—直流的变换有以下原因：
    1输出端与输入端需要隔离。
    2某些应用中需要相互隔离的多路输出。
    3输出电压与输入电压的比例远小于1或远大于1。
    4交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤波电感、滤波电容的体积和重量。
6、什么是TCR？什么是TSC？它们的基本原理是什么？各有何特点？
答：TCR小虾米的做法是晶闸管控制电抗器.TSC是晶闸管投切电容器。
二者的基本原理如下;
    TCR是利用电抗器来吸收电网中的无功功率(或提供感性的无功功率),通过对晶闸管开通角角的控制,可以连续调节流过电抗器的电流,从而调节TCR从电网中吸收的无功功率的大小。
    TSC则是利用晶闸管来控制用于补偿无功功率的电容器的投入和切除来向电网提供无功功率(提供容性的无功功率)。
二者的特点是:
    TCR只能提供感性的无功功率,但无功功率的大小是连续的.实际应用中往往配以固定电容器(FC),就可以在从容性到感性的范围内连续调节无功功率。
    TSC提供容性的无功功率,符合大多数无功功率补偿的需要，其提供的无功功率不能连续调节但在实用中只要分组合理,就可以达到比较理想的动态补偿效果.。
7、正确使用晶闸管应该注意哪些事项？ 
由于晶闸管的过电流、过电压承受能力比一般电机电器产品要小的多，使用中除了要采取必要的过电流、过电压等保护措施外，在选择晶闸管额定电压、电流时还应留有足够的安全余量。
另外，使用中的晶闸管还应严格遵守规定要求。此外，还要定期对设备进行维护，如清除灰尘、拧紧接触螺钉等。严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情况。 
8、交-交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？ 
交-交变频电路的主要特点是:
只用一次变流效率较高;可方便实现四象限工作;低频输出时的特性接近正弦波。
    交-交变频电路的主要不足是:
    接线复杂。如采用三相桥式电路的三相交-交变频器至少要用36只晶闸管;受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低；输出功率因数较低；输入电流谐波含量大，频谱复杂。
    主要用途：500千瓦或1000世上无难事只要肯登攀的意思千瓦以下的大功率，低转速的交流调速电路，如轧机主传动装置，鼓风机，球磨机等场合。
9、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？
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。在供用电系统中，还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。
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。
10、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？
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和，由普通晶阐管的分析可得，是器件临界导通的条件，当两个等效晶体管过饱和而导通；不能维持饱和导通而关断。
    GTO之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为GTO与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：
一分钟个性自我介绍    1）GTO在设计时较大,这样晶体管V2控制灵敏,易于GTO关断；
    2）GTO导通时更接近于l，而普通晶闸管，且GTO为，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。
11、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。
按照逆变电路直流侧电源性质分类，直流侧是电压源的称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的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空调定频和变频有什么区别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，直流侧电感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。
12、如图2-6 单相桥式电流型逆变电路试分析工作原理并画出波形。
解：
由四个桥臂构成，每个桥臂的晶闸管各串联一个电抗器，用来限制晶闸管时的di/dt。工作方式为负载换相。电容C和L 、R构成并联谐振电路。输出电流波形接近矩形波，含基波和各奇次谐波，且谐波幅值远小于基波。
t1~t2：VT1和VT4稳定导通阶段，iｏ=空调内机漏水是什么原因造成的Id，t2时刻前在C上建立了左正右负的电压。
t2~t4：感恩节是几月几号t2时触发VT2和VT3开通，进入换流阶段。
LT使VT1、VT4不能立刻关断，电流有一个减小过程。VT2、VT3电流有一个增大过程。
4个晶闸管全部导通，负载电容电压经两个并联的放电回路同时放电。一个经LT1、VT1、VT3、LT3到C；另一个经LT2、VT2、VT4、LT4到C。
io在t3时刻，即iVT1=iVT2时刻过零，t3时刻大体位于t2和t4的中点。
t=t4时，VT1、VT4电流减至零而关断，换流阶段结束。
t4－t2= tg 称为换流时间。
保证晶闸管的可靠关断
晶闸管需一段时间才能恢复正向阻断能力，换流结束后还要使VT1、VT4承受一段反压时间tb。
tb= t5- t4应大于晶闸管的关断时间tq。
二、判断
1、软开关技术分为零电压和零电流两类。 √
    2. 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．某半导体器件的型号为KP50—7的，其中7表示额定电压7000V。×
4．晶闸管串联使用须采取“均压措施”。√               
5．为防止过电流，只须在晶闸管电路中接入快速熔断器即可。×
6. 绝缘栅双极型晶体管具有电力场效应晶体管和电力晶体管的优点。√

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