《電力電子技術(shù)》第六七八章習(xí)題答案

1、第6章PWMPWM控制技術(shù)控制技術(shù)1試說明試說明PWMPWM控制的基本原理?？刂频幕驹?。答：答：PWMPWM控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。在采樣控制理論中有一條重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的在采樣控制理論中有一條重要的結(jié)論：沖

2、量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同，沖量即窄脈沖的面積。效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同，沖量即窄脈沖的面積。效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。上述原理稱為面積等效原理形基本相同。上述原理稱為面積等效原理以正弦以正弦PWMPWM控制為例。把正弦半波分成控制為例。把正弦半波分成N等份，就可把其看成是等份，就可把其看成是N個(gè)彼此相連的脈沖個(gè)彼此相連的脈沖列所組成的波形。這些脈沖寬

3、度相等，都等于列所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于πN，但幅值不等且脈沖頂部不是水平直線，但幅值不等且脈沖頂部不是水平直線而是曲線，各脈沖幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬而是曲線，各脈沖幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的

4、正弦波部分面積（沖量）相等，就得到的正弦波部分面積（沖量）相等，就得到PWMPWM波形。各波形。各PWMPWM脈沖的幅值相等而寬度是按正脈沖的幅值相等而寬度是按正弦規(guī)律變化的。根據(jù)面積等效原理，弦規(guī)律變化的。根據(jù)面積等效原理，PWMPWM波形和正弦半波是等效的。對(duì)于正弦波的負(fù)半波形和正弦半波是等效的。對(duì)于正弦波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到周，也可以用同樣的方法得到PWMPWM波形。可見，所得到的波形?？梢?，所得到的PWMPWM波形和

5、期望得到的正弦波等波形和期望得到的正弦波等效。效。2設(shè)圖設(shè)圖6363中半周期的脈沖數(shù)是中半周期的脈沖數(shù)是5，脈沖幅值是相應(yīng)正弦波幅值的兩倍，試按面積等效原，脈沖幅值是相應(yīng)正弦波幅值的兩倍，試按面積等效原理計(jì)算脈沖寬度。理計(jì)算脈沖寬度。解：將各脈沖的寬度用解：將各脈沖的寬度用?i（i=1=12233445）表示，根據(jù)面積等效原理可得）表示，根據(jù)面積等效原理可得?1===0.09549(rad)=0.3040(ms)=0.09549(rad

6、)=0.3040(ms)m50m2dsinUttU????502cos??t??2===0.2500(rad)=0.7958(ms)=0.2500(rad)=0.7958(ms)m525m2dsinUttU?????5252cos???t??3===0.3090(rad)=0.9836(ms)=0.3090(rad)=0.9836(ms)m5352m2dsinUttU?????53522cos???t??4==?2=0.2500(rad

7、)=0.7958(ms)=0.2500(rad)=0.7958(ms)m5453m2dsinUttU??????5==?1=0.0955(rad)=0.3040(ms)=0.0955(rad)=0.3040(ms)m54m2dsinUttU?????3.3.單極性和雙極性單極性和雙極性PWMPWM調(diào)制有什么區(qū)別？三相橋式調(diào)制有什么區(qū)別？三相橋式PWMPWM型逆變電路中，輸出相電壓（輸型逆變電路中，輸出相電壓（輸出端相對(duì)于直流電源中點(diǎn)的電

8、壓）和線電壓出端相對(duì)于直流電源中點(diǎn)的電壓）和線電壓SPWMSPWM波形各有幾種電平？波形各有幾種電平？答：三角波載波在信號(hào)波正半周期或負(fù)半周期里只有單一的極性，所得的答：三角波載波在信號(hào)波正半周期或負(fù)半周期里只有單一的極性，所得的PWMPWM波形在半個(gè)波形在半個(gè)周期中也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱為單極性周期中也只在單極性范圍內(nèi)變化，稱為單極性PWMPWM控制方式?？刂品绞?。三角波載波始終是有正有負(fù)為雙極性的，所得的三角波載波始終是有正有負(fù)

9、為雙極性的，所得的PWMPWM波形在半個(gè)周期中有正、有負(fù)，波形在半個(gè)周期中有正、有負(fù)，采樣周期。使每個(gè)采樣周期。使每個(gè)PWMPWM脈沖的中點(diǎn)和三角波一周期的中點(diǎn)（即負(fù)峰點(diǎn)）重合，在三角波的脈沖的中點(diǎn)和三角波一周期的中點(diǎn)（即負(fù)峰點(diǎn)）重合，在三角波的負(fù)峰時(shí)刻對(duì)正弦信號(hào)波采樣而得到正弦波的值，用幅值與該正弦波值相等的一條水平直線負(fù)峰時(shí)刻對(duì)正弦信號(hào)波采樣而得到正弦波的值，用幅值與該正弦波值相等的一條水平直線近似代替正弦信號(hào)波，用該直線與三角波載

10、波的交點(diǎn)代替正弦波與載波的交點(diǎn)，即可得出近似代替正弦信號(hào)波，用該直線與三角波載波的交點(diǎn)代替正弦波與載波的交點(diǎn)，即可得出控制功率開關(guān)器件通斷的時(shí)刻?？刂乒β书_關(guān)器件通斷的時(shí)刻。比起自然采樣法，規(guī)則采樣法的計(jì)算非常簡(jiǎn)單，計(jì)算量大大減少，而效果接近自然采比起自然采樣法，規(guī)則采樣法的計(jì)算非常簡(jiǎn)單，計(jì)算量大大減少，而效果接近自然采樣法，得到的樣法，得到的SPWMSPWM波形仍然很接近正弦波，克服了自然采樣法難以在實(shí)時(shí)控制中在線計(jì)波形仍然很接近正弦

11、波，克服了自然采樣法難以在實(shí)時(shí)控制中在線計(jì)算，在工程中實(shí)際應(yīng)用不多的缺點(diǎn)。算，在工程中實(shí)際應(yīng)用不多的缺點(diǎn)。7單相和三相單相和三相SPWMSPWM波形中，所含主要諧波頻率為多少？波形中，所含主要諧波頻率為多少？答：?jiǎn)蜗啻穑簡(jiǎn)蜗郤PWMSPWM波形中所含的諧波頻率為：波形中所含的諧波頻率為：rc??kn?式中，式中，n=135=135…時(shí)，…時(shí)，k=024=024…；…；n=246=246…時(shí)，…時(shí)，k=135=135…在上述諧波中，幅值最

12、高影響最大的是角頻率為在上述諧波中，幅值最高影響最大的是角頻率為?c的諧波分量。的諧波分量。三相三相SPWMSPWM波形中所含的諧波頻率為：波形中所含的諧波頻率為：rc??kn?式中，式中，n=135=135…時(shí)，…時(shí)，k=3(2=3(2m1)1)1，m=12=12…；…；n=246=246…時(shí)，…時(shí)，??????????21161016mmmmk在上述諧波中，幅值較高的是在上述諧波中，幅值較高的是?c2?r和2????c?r。8如何提

13、高如何提高PWMPWM逆變電路的直流電壓利用率？逆變電路的直流電壓利用率？答：采用梯形波控制方式，即用梯形波作為調(diào)制信號(hào)，可以有效地提高直流電壓的利用答：采用梯形波控制方式，即用梯形波作為調(diào)制信號(hào)，可以有效地提高直流電壓的利用率。率。對(duì)于三相對(duì)于三相PWMPWM逆變電路，還可以采用線電壓控制方式，即在相電壓調(diào)制信號(hào)中疊加逆變電路，還可以采用線電壓控制方式，即在相電壓調(diào)制信號(hào)中疊加3的倍數(shù)次諧波及直流分量等，同樣可以有效地提高直流電壓利用

14、率。的倍數(shù)次諧波及直流分量等，同樣可以有效地提高直流電壓利用率。9什么是電流跟蹤型什么是電流跟蹤型PWMPWM變流電路？采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型變流器有何特點(diǎn)？變流電路？采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型變流器有何特點(diǎn)？答：電流跟蹤型答：電流跟蹤型PWMPWM變流電路就是對(duì)變流電路采用電流跟蹤控制。也就是，不用信號(hào)波變流電路就是對(duì)變流電路采用電流跟蹤控制。也就是，不用信號(hào)波對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，而是把希望輸出的電流作為指令信號(hào)，把實(shí)際電流作為反

15、饋信號(hào)，通過對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，而是把希望輸出的電流作為指令信號(hào)，把實(shí)際電流作為反饋信號(hào)，通過二者的瞬時(shí)值比較來決定逆變電路各功率器件的通斷，使實(shí)際的輸出跟蹤電流的變化。二者的瞬時(shí)值比較來決定逆變電路各功率器件的通斷，使實(shí)際的輸出跟蹤電流的變化。采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型變流器的特點(diǎn)：采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型變流器的特點(diǎn)：①硬件電路簡(jiǎn)單；①硬件電路簡(jiǎn)單；②屬于實(shí)時(shí)控制方式，電流響應(yīng)快；②屬于實(shí)時(shí)控制方式，電流響應(yīng)快；③不用載波，輸出電

16、壓波形中不含特定頻率的諧波分量；③不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波分量；④與計(jì)算法和調(diào)制法相比，相同開關(guān)頻率時(shí)輸出電流中高次諧波含量較多；④與計(jì)算法和調(diào)制法相比，相同開關(guān)頻率時(shí)輸出電流中高次諧波含量較多；⑤采用閉環(huán)控制。⑤采用閉環(huán)控制。1010什么是什么是PWMPWM整流電路？它和相控整流電路的工作原理和性能有何不同？整流電路？它和相控整流電路的工作原理和性能有何不同？答：答：PWMPWM整流電路就是采用整流電路就是采用PWM

17、PWM控制的整流電路，通過對(duì)控制的整流電路，通過對(duì)PWMPWM整流電路的適當(dāng)控制，整流電路的適當(dāng)控制，可以使其輸入電流十分接近正弦波且和輸入電壓同相位，功率因數(shù)接近可以使其輸入電流十分接近正弦波且和輸入電壓同相位，功率因數(shù)接近1。相控整流電路是對(duì)晶閘管的開通起始角進(jìn)行控制，屬于相控方式。其交流輸入電流中相控整流電路是對(duì)晶閘管的開通起始角進(jìn)行控制，屬于相控方式。其交流輸入電流中含有較大的諧波分量，且交流輸入電流相位滯后于電壓，總的功率因數(shù)