电力电子学-课后复习及思考题-答案剖析.doc

第一章 1-1. 电力技术、电子技术和电力电子技术三者所涉及的技术内容和研究对象是什么？三者的技术发展和应用主要依赖什么电气设备和器件？电力技术的技术内容发电、输电、配电及电力应用。研究是发电机、变压器、电动机、输配电线路等电力设备，以及利用电力设备来处理电力电路中电能的产生、传输、分配和应用问题发展依赖于发电机、变压器、电动机、输配电系统理论基础是电磁学(电路、磁路、电场、磁场的基本原理)，利用电磁学基本原理处理发电、输配电及电力应用的技术统称电力技术。电子技术又称为信息电子技术或信息电子学研究电子器件以及利用电子器件来处理电子电路中电信号的产生、变换、处理、存储、发送和接收问题。:载有信息的弱电信号的变换和处理。其发展依赖于各种电子器件MOS管、集成电路、微处理器电感、电容等）。 电力电子技术是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。电力电子变换和控制技术包括电压（电流）的大小、频率、相位和波形的变换和控制。半导体电力开关器件组成开关电路，利用半导体集成电路和微处理器芯片构成信号处理和控制系统电子技术的发展依赖于半导体电力开关器件2. 为什么三相交流发电机或公用电网产生的恒频、恒压交流电，经电压频率变换后再供负载使用，有可能获得更大的技术经济效益？用电设备的类型、功能千差万别，对电能的电压、频率要求各不相同。为了满足一定的生产工艺和流程的要求，确保产品质量、提高劳动生产率、降低能源消耗、提高经济效益，产生的恒频、恒压交流电最佳工况所需要的电压、频率波形有可能获得更大的技术经济效益。风机、水泵全采用变频调速技术，每年全国节省几千万吨煤，或者可以少兴建上千万千瓦的发电站采用高频电力变换器对荧光灯供电，不仅电-光转换效率进一步提高、光质显著改善、灯管寿命延长3～5倍、可节电50%，而且其重量仅为工频电感式镇流器的10%。频变压器重量、体积比变压器小，大大减小钢、铜的消耗量。变流机组钢铜重量、体积维护效率噪音控制精度和响应速度3. 开关型电力电子变换有哪四种基本类型？答：有四种电力变换电路或电力变换器1) 交流（A.C）—直流（D.C）整流电路或整流器2) 直流（D.C）—交流（A.C）逆变电路或逆变器3) 直流（D.C）—直流（D.C）电压变换电路又叫直流斩波电路、直流斩波器 (4) 交流（A.C）—交流（A.C）电压和/或频率变换电路：仅改变电压称为交流电压变换器或交流斩波器频率电压均改变称为直接变频器。4. 图1.(a)所示的开关电路实现DC-AC逆变变换的基本原理是什么？从开关电路的输出端能否直接获得理想的正弦基波电压？直流电源输出到开关电路输入端的直流电流是否为无脉动连续的直流电流？(1) DC/AC逆变电路基本要求输出交流电的频率为，半周期S1、S4导通，S2、S3阻断，则逆变电路输出电压；令随后的时间S2、S3导通S1、S4阻断，则逆变电路输出电压电源电压）。因此是频率为、幅值为的交流方波电压，如图1.6(b)所示。进行傅立叶基波电压有效值为基波角频率。高次谐波经滤负载可获得正弦交流基波电压。仅在半周的一部分时间导通则将是导电时间小于T/2，导电宽度角小于的矩形波，如图1.6(c)所示傅立叶基波电压有效值为。显然，控制导通时间可以输出电压基波，输出电压的频率f取决于开关。高频开关PWM控制策略，则交流输出电压为图1.6(d)所示的脉冲宽度调制PWM）的交流电压，输出电压波形更接近正弦波且其中谐波电压的频率较高很小的滤波可得到正弦化的交流电压。性能远优于单脉波的方波逆变。能直接获得理想的正弦基波电压是脉动连续的直流电流. 开关型电力电子变换器有那些基本特性？开关电路输出端电压和开关电路输入端电流都不可能是理想的直流或无畸变的正弦基波交流LC滤波电路；但是最有效方法是采用高频PWM控制技术 （3）电力电子变换器工作时，开关器件不断进行周期性通、断状态的依序转换，为使输出电压接近理想的直流或正弦交流，一般应对称地安排一个周期中不同的开关状态及持续时间。因此对其工作特性常用分析开关周期平均值（状态空间平均法）和傅立叶级数。. 开关型电力电子变换器有哪两类应用领域？按功能可分为两大应用领域： 1） 开关型电力电子变换电源或简称开关电源。由半导体开关电路将输入电源变换为另一种电源给负载供电。一类应用现在已经十分广泛2） 开关型电力电子补偿控制器。两种类型：电压、电流（有功功率、无功功率）补偿控制器和阻抗补偿控制器。向电网输出所要求的补偿电压或电流，或改变并联接入、串联接入交流电网的等效阻抗，从而改善电力系统的运行特性和运行经济性。导致电力系统的革命并推动电力电子技术的继续发展步。说明半导体PN结单向导电的基本原理和静态伏-安特性。解答：PN结——半导体二极管在正向电压接法下（简称正偏），外加电压所产生的外电场与内电