電力電子技術習題及解答-資料下載頁

　　

【正文】 S的參數，從而減小變壓器各繞組的匝數和鐵心的尺寸，使變壓器的體積減小，重量減輕。？怎樣才能實現完全無損耗的軟件關過程？答：如果開關器件在其端電壓不為零時開通則稱為硬件通，在其電流不為零時關斷則稱為硬關斷。硬開通、硬關斷統稱為硬開關。在硬開關過程中，開關器件在較高電壓下承載有較大電流，故產生很大的開關損耗。如果在電力電子變換電路中采取一些措施，如改變電路結構和控制策略，使開關器件被施加驅動信號而開通過程中其端電壓為零，這種開通稱為零電壓開通；若使開關器件撤除其驅動信號后的關斷過程中其承載的電流為零，這種關斷稱為零電流關斷。零電壓開通和零電流關斷是最理想的軟開關，其開關過程中無開關損耗。如果開關器件在開通過程中端電壓很小，在關斷過程中其電流也很小，這種開關過程的功率損耗不大，稱之為軟開關。 ，即零電壓開通和零電流關斷的含義是什么？答：使開關開通前的兩端電壓為零，則開關導通過程中就不會產生損耗和噪聲，這種開通方式為零電壓開通；而使開關關斷時其電流為零，也不會產生損耗和噪聲，稱為零電流關斷。？其典型拓撲分別是什么樣的？各有什么特點？答：準諧振變換電路、零開關PWM變換電路和零轉換PWM變換電路。見教材 ？與恒頻PWM變換器相比較，在變頻下工作的變換器有哪些缺點？答：對于零電壓開通準諧振變換器ZVS QRC，在一個開關周期中，僅在期間電源不輸出能量，而這段時間段的長短與 、的諧振周期有關。當、的值一定時，降低開關頻率（即增大）將使輸出電壓、輸出功率增大。因此，零電壓開通準諧振變換電路只適宜于改變變換電路的開關頻率來調控輸出電壓和輸出功率。對于零電流關斷準諧振變換器ZCS QRC，因為在一個開關周期中，僅在期間電源輸出功率，期間向電源回饋能量。而當、的值一定時諧振周期是不變的，變換電路的開關頻率越高，就越小，的相對導通時間（電源輸出功率的時間）增長，將使輸出電壓、輸出功率增大，需要改變開關頻率來調控輸出電壓和輸出功率。因此適宜于變頻方式工作。恒頻PWM變換器當輸人電壓和負載在一個很大的范圍內變化時．又可像常規PWM那樣通過恒頻PWM調節其輸出電壓，從而給電路中變壓器、電感器和濾波器的最優化設計創造了良好的條件，克服了QRC變換電路中變頻控制帶來的諸多問題。在 QRC電路中，一旦電路參數固定后，電路的諧振過程也就確定下來了，這使得電路唯一可以控制的量是諧振過程完成后到下一次開關周期開始前的一段間隔，這實際上使得電路只能通過改變開關周期來改變輸出電壓，即采用調頻方式。這就給系統功率變換的高頻變壓器、濾波器等參數設計帶來了巨大的困難，使ZCS QRC和ZVS QRC的應用受到限制。 PWM的含義是什么？答：恒頻PWM變換器當輸人電壓和負載在一個很大的范圍內變化時．又可像常規PWM那樣通過恒頻PWM調節其輸出電壓，從而給電路中變壓器、電感器和濾波器的最優化設計創造了良好的條件。 PWM與 ZCT PWM這兩種變換方式的優缺點。答：ZCT PWM電路主開關管在零電流下關斷，降低了類似IGBT這種具有很大電流拖尾的大功率電力電子器件的關斷損耗，并且沒有明顯增加主功率開關管及二極管的電壓、電流應力。同時，諧振網絡可以自適應地根據輸入電壓與負載的變化調整自己的環流能力。更重要的是它的軟開關條件與輸入、輸出無關，這就意味著它可在很寬的輸入電壓和輸出負載變化范圍內有效地實現軟開關操作過程，并且用于保證ZVS條件所需的環流能量也不大。ZCT PWM電路變換器的開通是典型的硬開關方式，ZCS—PWM變換電路的輸入電壓和負載在一個很大范圍內變化時，可像常規的PWM變換電路那樣通過恒定頻率PWM控制調節輸出電壓，且主開關管電壓應力小。其主要特點與ZCS QRS電路是一樣的，即主開關管電流應力大，續流二極管電壓應力大。由于諧振電感仍保持在主功率能量的傳遞通路上．因此，實現 ZCS的條件與電網電壓、負載變化有很大的關系，這就制約了它在這些場合的作用。可以像QRC電路一樣通過諧振為主功率開關管創造零電壓或零電流開關條件，又可以使電路像常規PWM電路一樣，通過恒頻占空比調制來調節輸出電壓。 PWM與ZVT PWM這兩種變換方式的優缺點。答：ZVS PWM變換電路既有主開關零電壓導通的優點，同時，當輸入電壓和負載在一個很大的范圍內變化時．又可像常規PWM那樣通過恒頻PWM調節其輸出電壓，從而給電路中變壓器、電感器和濾波器的最優化設計創造了良好的條件，克服了QRC變換電路中變頻控制帶來的諸多問題。但其主要缺點是保持了原QRC變換電路中固有的電壓應力較大且與負載變化有關的缺陷。另外，諧振電感串聯在主電路中，因此主開關管的ZVS條件與電源電壓及負載有關。ZVT PWM電路主功率管在零電壓下完成導通和關斷，有效地消除了主功率二極管的反向恢復特性的影響，同時又不過多的增加主功率開關管與主功率二極管的電壓和電流應力ZVT PWM變換器中的輔助開關是在高電壓、大電流下關斷，這就使輔助開關的開關損耗增加，從而影響整個電路的效率。然而，無論是ZCT PWM還是ZVT PWM的缺點都可以通過電路拓撲結構的改進來加以克服。 QRC在電路結構上有什么區別？特性上有哪些改進？答：ZCS PWM變換電路是在 ZCS QRC電路的諧振電容上并聯一個輔助開關管和其并聯的組成的。ZCS—PWM變換電路保持了ZCS—QRC電路中主開關管零電流關斷的優點；同時，當輸入電壓和負載在一個很大范圍內變化時，又可像常規的PWM變換電路那樣通過恒定頻率PWM控制調節輸出電壓，且主開關管電壓應力小。其主要特點與ZCS QRS電路是一樣的，即主開關管電流應力大，續流二極管電壓應力大。 QRC在電路結構上有什么區別？特性上有哪些改進？答：ZVS PWM變換電路是在 ZVS QRC電路的諧振電感上并聯一個輔助開關管和組成的。ZVS PWM變換電路既有主開關零電壓導通的優點，同時，當輸入電壓和負載在一個很大的范圍內變化時，又可像常規PWM那樣，通過恒頻PWM調節其輸出電壓，從而給電路中變壓器、電感器和濾波器的最優化設計創造了良好的條件，克服了QRC變換電路中變頻控制帶來的諸多問題。第7章 思考題與習題 開關電源與線性穩壓電源相比有何優缺點？答：（1）功耗小、效率高。開關管中的開關器件交替地工作在導通—截止和截止導通的開關狀態，轉換速度快，這使得開關管的功耗很小，電源的效率可以大幅度提高，可達90%～95%。 （2）體積小、重量輕。 ① 開關電源效率高，損耗小，則可以省去較大體積的散熱器； ② 隔離變壓用的高頻變壓器取代工頻變壓器，可大大減小體積，降低重量； ③ 因為開關頻率高，輸出濾波電容的容量和體積可大為減小。 （3）穩壓范圍寬。開關電源的輸出電壓是由占空比來調節，輸入電壓的變化可以通過調節占空比的大小來補償，這樣在工頻電網電壓變化較大時，它仍能保證有較穩定的輸出電壓。 （4）電路形式靈活多樣，設計者可以發揮各種類型電路的特長，設計出能滿足不同應用場合的開關電源。缺點為：存在開關噪聲干擾。 功率因數校正電路的作用是什么？有哪些校正方法？其基本原理是什么？答：功率因數校正電路的作用是抑制由交流輸入電流嚴重畸變而產生的諧波注入電網。校正方法有：無源校正和有源校正。無源校正的基本原理是：在主電路中串入無源LC濾波器。有源校正的基本原理是：在傳統的整流電路中加入有源開關，通過控制有源開關的通斷來強迫輸入電流跟隨輸入電壓的變化，從而獲得接近正弦波的輸入電流和接近1的功率因數。 UPS有何作用？它由幾部分組成，各部分的功能是什么？答：UPS電源裝置在保證不間斷供電的同時，還能提供穩壓，穩頻和波形失真度極小的高質量正弦波電源。后備式UPS由充電器﹑蓄電池、逆變器、交流穩壓器、轉換開關等部分組成。各部分的功能：當市電存在時，逆變器不工作，市電經交流穩壓器穩壓后，通過轉換開關向負載供電，同時充電器工作，對蓄電池組浮充電。市電掉電時，逆變器工作，將蓄電池供給的直流電壓變換成穩壓，穩頻的交流電壓。轉換開關同時斷開市電通路，持通逆變器，繼續向負載供電。在線式UPS由整流器、逆變器、蓄電池組、靜態轉換開關等部分組成。各部分功能：正常工作時，市電經整流器變換成直流，在經逆變器變換成穩壓、穩頻的正弦波交流電壓供給負載。當市電掉電時，由蓄電池組向逆變器供電，以保證負載不間斷供電，如果逆變器發生故障，則UPS通過靜態開關切換到旁路，直接由市電供電。 什么是TCR？什么是TSC？什么是SVG？它們各有何區別？答：TCR為晶閘管控制電抗器；TSC為晶閘管投切電容器；SVG為靜止無功發生器。其中TCR和TSC是采用晶閘管開關的靜止無功補償裝置；而SVG是采用自換相變流器的靜止無功補償裝置。