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。 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，直流侧是电流源的逆变电路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。
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。
4．电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？
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极管。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，由反馈二极管提供电流通道。
5．为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？
答：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极管。
第5章 直流-直流变流电路 1. 介绍降压斩波电路工作原理
答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V导通一段时间ton，由电源E向L、R、M供电，在此期间，uo＝E。然后使V关断一段时间toff，此时电感L通过二极管VD向R和M供电，uo＝0。一个周期内的平均电压Uo＝出电压小于电源电压，起到降压的作用。
11
ton?E。输
ton?toff
2. 介绍升压斩波电路工作原理
答：假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压为恒值Uo。设V处于通态的时间为ton，此阶段电感L上积蓄的能量为EI1ton。当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为toff，则在此期间电感L释放的能量为?Uo?E?I1toff。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即：
EI1ton??Uo?E?I1toff
化简得：
ton?toffTE?E tofftoff?1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。
Uo?式中的T/toff
3．在降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω，L值极大，EM=30V，T=50μs,ton=20μs,计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。
iOELuOR+MEM-
解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为
t20?200Uo=onE==80(V)
T50输出电流平均值为
U-E80?30Io =oM==5(A)
R104．在图3-1a所示的降压斩波电路中，E=100V， L=1mH，R=0.5Ω，EM=10V，采用脉宽调制控制方式，T=20μs，当ton=5μs时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。当ton=3μs时，重新进行上述计算。
iOELuOR+MEM-
解：由题目已知条件可得：
EM10==0.1 E100L0.001τ===0.002
0.5Rm=
当ton=5μs时，有
12
=0.01 ?t??=on=0.0025
? 由于
e???1e0.0025?1=0.01=0.249>m ?e?1e?1ρ=
T所以输出电流连续。 此时输出平均电压为
Uo =
输出平均电流为
ton100?5E==25(V) T20Uo-EM25?10==30(A) R0.5 输出电流的最大和最小值瞬时值分别为
Io =
?1?e????E?1?e?0.0025?100Imax=?=???1?e???m?R?1?e?0.01?0.1??0.5=30.19(A)
?????e???1?E?e0.0025?1?100Imin=?=????m?0.1?0.5=29.81(A) ?e??1?R?e0.01?1????当ton=3μs时，采用同样的方法可以得出： αρ=0.0015 由于
e???1e0.015?1==0.149>m e??1e0.01?1所以输出电流仍然连续。
此时输出电压、电流的平均值以及输出电流最大、最小瞬时值分别为：
t100?3Uo =onE==15(V)
20TU-E15?10Io =oM==10(A)
0.5R?1?e?0.0015?100Imax=???0.1?1?e?0.01?0.5=10.13(A)
???e0.0015?1?100Imin=???0.1?e0.01?1?0.5=9.873(A)
??5．在升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R=10Ω，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs，ton=20μs时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。
13
解：输出电压平均值为：
Uo =
输出电流平均值为：
T40E=?50=100(V)
40?20toffIo =
第6章 交流-交流变流电路
Uo100==10(A) 10R1．一单相交流调压器，电源为工频220V，阻感串联作为负载，其中R=0.5Ω，
L=2mH。试求：①开通角α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α=时，晶闸管电流有效值，晶闸管导通
2角和电源侧功率因数。 解：①负载阻抗角为：
?L2??50?2?10?3φ=arctan（）=arctan（）=0.89864=51.49°
R0.5 开通角α的变化范围为：
φ?α<π
即
0.89864?α<π
③当α=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
?2202Pomax=IomaxR???R2?(?L)2?功率因数为
??R=37.532(KW) ??2??Pomax37532??0.6227 U1Io220?273.98实际上，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦，即
cos??0.6227
? ④α=时，先计算晶闸管的导通角，由式（4-7）得
2??sin(+θ-0.89864)=sin(?0.89864)etan?
22
14
-?
解上式可得晶闸管导通角为：
θ=2.375=136.1°
也可由图4-3估计出? 的值。
此时，晶闸管电流有效值为
IVT?=
U1sin?cos(2?????) ??cos?2?Zsin2.375?cos(??0.89864?2.375)220×2.375?=123.2(A)
cos0.898642??0.8032IoR ??U1Io电源侧功率因数为
其中：
Io?2IVT=174.2(A)
于是可得出
2IoR174.22?0.5????0.3959
U1Io220?174.2
2. 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负载，在α=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α。 解：α=0时的输出电压最大，为
Uomax?(??01?2U1sin?t)2d?t?U1
UomaxU1? RRU12因此最大输出功率为Pmax?UomaxIomax?
R输出功率为最大输出功率的80%时，有：
此时负载电流最大，为Iomax?P?0.8Pomax(0.8U1)2 ?R此时，
Uo?0.8U1
又由
Uo?U1解得
sin2???? ?2??α=60.54°
同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有：
Uo?0.5U1
15
