综合问题
(1)PWM控制包括三电平控制法和两电平控制法,请说明两种方法的不同和各自特点。
(2)4.6.4节的全桥变换电路中,四象限斩波器必须采用三电平控制来产生具有零电压段的正负对称单一脉冲方波,请说明不能采用两电平控制的理由。
(3)在图4.3所示的升降压斩波器中,E1=100V,R=5Ω,L=100mH,Ton=0.5ms,Toff=1.0ms,链接电容器容量非常大,求下面各量:输出电压,输入功率,Ton期间电感电流上升率(di/dt)和Toff期间电流下降率,以及电感的最大存储能量(忽略电路损失)。
(4)在图4.2a所示的升压斩波器中,E1=100V,R=10Ω,L=200mH,Ton=0.5ms,Toff=1.0ms,链接电容器容量非常大,求下面各量:输出电压,输入功率,Ton期间持流电抗器电流上升率(di/dt)和Toff期间电流下降率,以及电抗器的最大存储能量。
(5)对于图问5所示的降压斩波器,链接电容器容量非常大,稳态时的输出电压被平滑滤波后基本恒定,根据能量平衡方法,求出电流不连续模式下输出电压对输出电流的特性。

图问 5
(6)与问题(5)相同的降压斩波器,负载端电压E2(变化值)被平滑滤波后基本恒定,在电流不连续工作模式下,求出输入电流I1对输入电压E1的电流源函数。
(7)求出本章例4.5的图4.13所示电路稳态工作的解析解。
(8)对于桥式变换器,请说明四象限斩波电路和单相电压型逆变器的定义有何不同。
(9)对于图4.30所示的等效电源系统,末尾的SDA-4等效电源构成看起来很特别,请探讨其理由。
(10)4.1节中已经说明,环路切换型功率变换将有零电压动作段和电路中有持流电抗器作为必需条件。若只有零电压段,而没有持流电抗器,则会变成什么样?
[1]本书中斜体文字表示数量(值),因此,斜体文字D或d(变化值)表示占空比。另一方面,正体文字D是表示二极管的符号。
[2]在历史的发展过程中,曾经使用过以晶闸管进行脉冲换流的开关器件(现在这种器件不再被使用)。在那时,将晶闸管和反并联二极管作为一体,与辅助电路一起构成通常的SD,再用该SD组成图4.15b所示的SDA,所以历史上,反并联二极管与SD被处理为一体。参考本书的参考文献2)可知图4.15b所示电路先于图4.15a出现。
[3]两象限电路情况时,SDA的上下桥臂进行后面叙述的互补动作,在说明停止状态时,可能会发生问题,因此这里避开以桥臂Q进行说明,而是明确指定以SD进行表示。
[4]关于电流不连续工作情况请参考4.4.2节。
[5]为了区别半桥和三相桥,而称其为全桥。
[6]互补动作的情况下,由于上下桥臂Q通常成对配合动作,所以比起关注各SD的on-off而言,更应关注用二进制数表示各桥臂Q的on-off。实际电流的方向取决于SD1-D2对的环路切换,或者SD2-D1对的环路切换,各对SD的动作只不过是形式而已。
[7]若用三电平控制进行表达,则保持桥路3-4为状态0,桥路1-2的桥臂进行互补切换动作。(https://www.daowen.com)
[8]电动、回馈是针对电动机进行动力驱动场合的用语,将从机械负载获得的功率向电源传送,即电动机工作在发电状态称为回馈。即使是一般变换器,该用语也是适用的,从负载获得的电能向电源回流称为回馈。
[9]实际Q2的控制信号是经过后面讲述的死区时间延迟后才发出的导通信号。可是,相对于SD1的关断,D2转为导通状态,所以从波形上可以看到Q2先于控制信号变为了导通状态。
[10]为了使电车驱动用电动机在输出最大速度时交流输出电压达到最大,1个脉冲的控制符合这种情况。而图4.20a则表示3个脉冲的控制情况。
[11]图5.46中,各相均为180°导通的方波电压,而三相线间电压却是由120°导通的方波交流电压构成的,从波形上看好像存在零电压段,但电源和负载间没有隔离的时间段,所以属于电源切换型功率变换。
[12]关于两绕组电抗器和变压器的详细说明请参考本书参考文献1),本书中仅限于最小限度的必要说明。
[13]磁耦合不完全时,各个绕组间不交链而产生漏磁通,通常利用漏感表示漏磁通的影响,但完全磁耦合时假定漏磁通为零。
[14]匝数并不是正式物理单位,本书中将磁动势处理为安匝数(Ampere Turn,AT)单位,说明起来比较方便。此外,安匝数是安培匝数的简称,习惯用其作为磁动势的代称。
[15]对于两绕组电抗器,i1=im,两者是相同的,但在变压器场合,等安匝数的电流同时在同一个绕组中流动,所以有必要对im和i1进行区分。
[16]作为特例,将两个绕组串联连接作为单个电抗器使用(参考图4.29),此时的电感值变为(L1+L2+2M),L1和L2是各自绕组的电感,M是两者间的互感。
[17]安匝数是磁动势的单位,一般将其作为磁动势的指代用语。匝数一般也称为绕组匝数或线圈数。但是,匝的意思可以更明确地进行严密表述,例如,100匝,匝间绝缘。
[18]对于两绕组电抗器,它是基于等安匝数原理的电流替代。对于变压器,它是基于等安匝数原理对生成的多余磁动势进行抵消。
[19]参考文献1是日文书,国内的参考文献:王成元、夏加宽、孙宜标,现代电机控制技术,机械工业出版社,2009年。——译者注
[20]为了使励磁电流减小,一般设计是使磁路的磁阻(l/μA)变小(l为平均磁路长度),并增加匝数N1。可是,两绕组电抗器在单独设计时需要逆向构思,应使得励磁电流适当地大一些。
[21]关于SDA-7请参考第6章。另外,为了减少二极管损耗,可以采用单相半波整流电路(参考6.2.2节)
[22]小玉博一,森内荘太,江口政樹:「住宅用太陽光発電システム用マルチパワ一コンディショナ」,シャ一プ技術,第77号,8月,pp.73~78(2000).小玉博一,覚前 勝,江口政樹,竹林 司,中田浩史:「住宅用太陽光発電システム用インバ一タ」,シャ一プ技術,第70号,4月,pp.49~53(1998).
[23]这是特例,不设零电压段而直接对直流电流进行切换,从而形成输出交流电流的单相逆变器。方波交流输出的电流型逆变器例子请参考5.3.1节。
[24]第5部分的SDA-4的输入与输出侧都连接了电抗器,开关动作时引起不正常的可能性很高。例如,对应于电流并未完全在过零点进行极性切换时,将意味着该电容成为吸收电容。