综合问题

综合问题

（1）图6.3a所示的电容输入型单相全波整流电路中，电源为100V/50Hz，输出电路的C=1000μF，R=50Ω，计算该电路的输出平均电压及其波动率。其中，忽略变压器漏感和绕组电阻。

（2）与问题（1）及例6.1的电路参数相同，不同的是前者忽略了l_s和R_s，比较两者波形，讨论一下它们的差异。

（3）三相桥式可控整流电路（见图6.15）以控制角为45°进行动作时，求出下面的值。其中，三相线电压为200V/50Hz，负载电阻为20Ω，平滑电抗器的电感无限大，且不考虑输入变压器。

①输出直流电压； ②输入相电流有效值；

③有功功率及其单位； ④输入视在功率及其单位；

⑤基波功率因数及其单位； ⑥总功率因数；

⑦总畸变率。

（4）如图问4a所示，通过50Hz，200/346V的△-接法变压器构成三相桥式可控整流电路。以控制角为30°进行动作时，在图问4b所示的电压波形中画出a相和U相的电流波形，并进一步求出下面的值。其中，负载电阻为20Ω，且假设平滑电抗器的电感无限大。

图问4 三相桥式可控整流电路和电压电流波形

①输出直流电压； ②有功功率；

③输出视在功率； ④输入相电流有效值；

⑤基波功率因数及其单位； ⑥总功率因数；

⑦总畸变率。

（5）使用曲折接法的变压器进行电源电压相位调整的技术是构成多重化整流器或者逆变器时广泛采用的手法。在图6.29中，虽然得到相位错开20°的电压，但正如式（6.23）给出的0°相位的变压器绕组匝数比为sin20°/sin60°，60°相位的变压器绕组匝数比为sin40°/sin60°，若将两者串联起来，则会得到更好的结果，试证明这种情况。

（6）从问题（5）的结果进行类推，求出相位错开15°的电压时，0°相位的变压器绕组匝数比和60°相位的变压器绕组匝数比分别为多少，才能获得比较好的结果。

（7）6.2.1节第154页的注释中，基本说明了配套的变压器是-△接法，试说明其理由。

（8）请画出图6.35所示的基于PWM变换器·逆变器的电动机驱动系统的等价电源电路。

（9）比较图6.31和图6.34，请讨论这些电路中存在的电容的作用和名称。

（10）在图6.15所示的可控整流电路中，控制相位角α进行很大变化后，动作情况会发生转变，请详细说明控制角和电路动作的关系。

[1]称为电子管的器件也包括真空管，它们基本上都是气体放电管。依据本书的定义，气体放电管属于他励开关器件。

[2]变压器的等效电路参考本书的参考文献1）。假定该电路连接家庭的商用电源，在整流电路中即使没有变压器，在商用电源的配电站也一定会存在变压器。

[3]除了漏感部分，匝数比为1∶1的变压器本身是理想变压器，若用一次和二次绕组的端子直接连接电路，则考察起来会很方便。(https://www.daowen.com)

[4]B-H曲线是表示铁心内磁通密度B和磁场强度H关系的特性曲线，特定铁心内的磁通密度和励磁电流的关系可以替换。

[5]小功率装置中，将SDA直接与商用电源连接的情况很多，尽管如此，在商用电源的配电站也一

定存在变压器，所以一般应该考虑变压器和配电线路的影响。

[6]这是二极管的电压钳位过程，A1-A2间的电压钳位在电容电压上，由于电容电压本身也发生变化，所以形成了复杂的钳位过程。

[7]对于输入侧的说法，小功率装置中有配套的降压用的变压器时指交流输入电源的正后面，而直接连接商用电源的中功率装置时指SDA-7的A1-A2端子对。

[8]不论是单相还是三相，大容量的整流装置在输入侧放置变压器的情况很多，这不仅用于绝缘和电压变换，而且对自由接地也是不可缺的（参考第4章）。同时，对于大容量化的三相情况，相移也很重要，参考6.2.7节。

[9]英语中choke意味着防止（谐波）通过，它的别称是reactor。

[10]三相装置中，正、逆变换共用的情况很多，直流输出端子的电压尽管正负可逆，但电流只有一个方向，因此，由电流方向来定义SD的正负较好。

[11]为了消除谐波，图6.10a中设计为△接法的绕组，这样做使得谐波电流在循环环路中流动，从而使励磁电流的畸变变小，参考本书参考文献1），一般由于电源线路侧接地，所以使用-△接法的三相变压器。本例中为了便于说明而采用了△-接法。

[12]由于这是特殊的SDA，所以没有安排SDA编号。

[13]本书中分别使用了“换流”和“换路”两种说法。当考虑动作时，与各自SD的动作（换流）相比，很多情况下更多地关注在SD的开关中电流环路的变化（换路）。在例6.3中，由于一个周期期间内电流环路发生变化，有必要追踪它，所以此时用“换路”比较恰当。

[14]重叠角u是换流相的线电压e_U-e_V的函数，由于在换流的界线附近线电压值下降，所以需要特别注意重叠时间会有变长的趋势。

[15]对于与电力相关的装置，即使是现在较大容量的变换装置很多时候也会使用晶闸管，自然而然地有很多机会接触到他励式装置。历史上电力相关的从事者和制造业者都有明确区分自励式和他励式的习惯。本书中，针对有必要对他励式进行明确区别时才表示为“他励式”，而对于自励式，作为普通方式并不进行特别表示。

[16]对于三相，除重叠期间以外，只在SDA的三相输入线和输出线的任意两根中有电流流动。

[17]所需的超前角为α=20°，可以确认xcosα+ycos（60°-α）=1。关于曲折变压器请参考本书参考文献1）。

[18]根据名称和插入位置，需注意具有相同称呼的直流电抗器的情况。同时，图6.30a在原理上是电容输入型整流电路，电抗器的电感值不会太大。顺便说一句，平滑电抗器也是一种直流电抗器。

[19]将SDA-5和SDA-2构成一体的IPM在市场上有售。

[20]半个周期的现象反复出现的问题是以前动作残留部分的累积，这可能导致其逐渐偏离初始值，幸好在每半周期的开始有电流自由增加期间，所以不会引起残留部分的累积。

[21]对于用语，PAM是改变脉冲幅值（高度），（例如）在平均值上形成正弦波。而PWM是改变脉冲宽度，在平均值上形成正弦波。

[22]本例使用了3种电容，关于它们的名称等请参考本章的综合问题（9）。

[23]参考文献：高田昌亨，堀田祐希，“風量一定制御機能を内蔵した商用電源直接人力ブラシレスDCモータの開発”，Panasonic Technical Journal，Vol.55，No.3，pp.27～29（2009）.

[24]由于PWM变换器的控制与逆变器的控制基本相同，所以请参考5.3.2节的第2部分。另外，基于α-β坐标的控制在原理上是可行的，但交流值跟踪控制的实现是比较困难的。