電力電子學(xué)習(xí)題及解答

1、1第1章復(fù)習(xí)題及思考題解答復(fù)習(xí)題及思考題解答1.1.電力技術(shù)、電子技術(shù)和電力電子技術(shù)三者所涉及的技術(shù)內(nèi)容和研究對象是什么？三者的電力技術(shù)、電子技術(shù)和電力電子技術(shù)三者所涉及的技術(shù)內(nèi)容和研究對象是什么？三者的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用主要依賴什么電氣設(shè)備和器件？技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用主要依賴什么電氣設(shè)備和器件？答：電力技術(shù)涉及的技術(shù)內(nèi)容是發(fā)電、輸電、配電及電力應(yīng)用。其研究對象是發(fā)電機(jī)、變壓器、電動機(jī)、輸配電線路等電力設(shè)備，以及利用電力設(shè)備來處理電力電路中電能的

2、產(chǎn)生、傳輸、分配和應(yīng)用問題。其發(fā)展依賴于發(fā)電機(jī)、變壓器、電動機(jī)、輸配電系統(tǒng)。其理論基礎(chǔ)是電磁學(xué)(電路、磁路、電場、磁場的基本原理)，利用電磁學(xué)基本原理處理發(fā)電、輸配電及電力應(yīng)用的技術(shù)統(tǒng)稱電力技術(shù)。電子技術(shù)，又稱為信息電子技術(shù)或信息電子學(xué)，其研究內(nèi)容是電子器件以及利用電子器件來處理電子電路中電信號的產(chǎn)生、變換、處理、存儲、發(fā)送和接收等問題。其研究對象是載有信息的弱電信號的變換和處理。其發(fā)展依賴于各種電子器件（二極管、三極管、MOS管、集成

3、電路、微處理器、電感、電容等）。電力電子技術(shù)是一門綜合了電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力技術(shù)的新興交叉學(xué)科。它涉及電力電子變換和控制技術(shù)，包括電壓（電流）的大小、頻率、相位和波形的變換和控制。研究對象是半導(dǎo)體電力開關(guān)器件及其組成的電力開關(guān)電路，包括利用半導(dǎo)體集成電路和微處理器芯片構(gòu)成的信號處理和控制系統(tǒng)。電力電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用主要依賴于半導(dǎo)體電力開關(guān)器件。2.2.為什么三相交流發(fā)電機(jī)或公用電網(wǎng)產(chǎn)生的恒頻、恒壓交流電，經(jīng)電壓、頻率變換后再供為什

4、么三相交流發(fā)電機(jī)或公用電網(wǎng)產(chǎn)生的恒頻、恒壓交流電，經(jīng)電壓、頻率變換后再供負(fù)載使用，有可能獲得更大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益？負(fù)載使用，有可能獲得更大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益？答：用電設(shè)備的類型、功能千差萬別，對電能的電壓、頻率、波形要求各不相同。為了滿足一定的生產(chǎn)工藝和流程的要求，確保產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率、降低能源消耗、提高經(jīng)濟(jì)效益，若能將電網(wǎng)產(chǎn)生的恒頻、恒壓交流電變換成為用電負(fù)載的最佳工況所需要的電壓、頻率或波形，則有可能獲得更大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。例如：

5、若風(fēng)機(jī)、水泵全部采用變頻調(diào)速技術(shù)，每年全國至少可以節(jié)省幾千萬噸的煤，或者可以少興建千萬千瓦以上的發(fā)電站。若采用高頻電力變換器對熒光燈供電，不僅電光轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提高、光質(zhì)顯著改善、燈管壽命延長3～5倍、節(jié)電50%，而且其重量僅為工頻電感式鎮(zhèn)流器的10%。高頻變壓器重量、體積比工頻變壓器小得多，可以大大減小鋼、銅的消耗量。特別在調(diào)速領(lǐng)域，與古老的變流機(jī)組相比，在鋼銅材消耗量、重量、體積、維護(hù)、效率、噪音、控制精度和響應(yīng)速度等方面優(yōu)勢明顯。

6、3.3.開關(guān)型電力電子變換有哪四種基本類型？開關(guān)型電力電子變換有哪四種基本類型？答：有如下四種電力變換電路或電力變換器，如圖1.2所示：(1)交流（AC）直流（DC）整流電路或整流器；(2)直流（DC）交流（AC）逆變電路或逆變器；31.6(c)所示進(jìn)行傅里葉分解，得到基波電壓有效值為D1D4122sinsinπ2π22VVV??????或。顯然，控制導(dǎo)通時間可以控制輸出電壓基波大小，而輸1Don22sin(π)πVVTT?出電壓的頻率

7、仍取決于開關(guān)工作頻率。fC、若采用高頻開關(guān)PWM控制策略，則交流輸出電壓為圖1.6(d)所示的脈沖寬度調(diào)制Ov（PWM）的交流電壓，輸出電壓波形更接近正弦波且其中諧波電壓的頻率較高，只需要Ov很小的濾波就可得到正弦化的交流電壓。其性能遠(yuǎn)優(yōu)于單脈波的方波逆變方案。LC（2）不能直接獲得理想的正弦基波電壓。（3）是有脈動非連續(xù)的直流電流，正因?yàn)檫@樣，所以在直流側(cè)串聯(lián)了濾波器。ddLC5.5.開關(guān)型電力電子變換器有那些基本特性？開關(guān)型電力電子

8、變換器有那些基本特性？答：（1）變換器的核心是一組開關(guān)電路，開關(guān)電路輸出端電壓和開關(guān)電路輸入端電流都不可能是理想的直流或無畸變的正弦基波交流，含有高次諧波；（2）要改善變換電路的輸出電壓和輸入電流的波形，可以在其輸出、輸入端附加濾LC波電路；但是最有效方法是采用高頻PWM控制技術(shù)；（3）電力電子變換器工作時，開關(guān)器件不斷進(jìn)行周期性通、斷狀態(tài)的依序轉(zhuǎn)換，為使輸出電壓接近理想的直流或正弦交流，一般應(yīng)對稱地安排一個周期中不同的開關(guān)狀態(tài)及持續(xù)時

9、間。因此對其工作特性的常用分析方法或工具是：開關(guān)周期平均值（狀態(tài)空間平均法）和傅里葉級數(shù)。6.6.開關(guān)型電力變換器有哪兩類應(yīng)用領(lǐng)域？說明開關(guān)型電力電子補(bǔ)償控制器能輸出指令所要開關(guān)型電力變換器有哪兩類應(yīng)用領(lǐng)域？說明開關(guān)型電力電子補(bǔ)償控制器能輸出指令所要求的任意頻率、波形的電壓、電流的基本原理。求的任意頻率、波形的電壓、電流的基本原理。答：（1）開關(guān)型電力變換器按功能可分為兩大應(yīng)用領(lǐng)域：A、開關(guān)型電力電子變換電源或簡稱開關(guān)電源，由半導(dǎo)體開關(guān)