新第3版0-习题及解答1-10.pdf

第 1 章 复习题及思考题解答 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？ 答：电力技术涉及的技术内容是发电、输电、配电及电力应用。其研究对象是发电机、 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。其发展依赖于发电机、变压器、电动机、输配电系统。其理论基础 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，其研究内容是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、发送和接收等问题。其研究对象是 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 （二极管、三极管、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。它涉及电 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。研究 对象是半导体电力开关器件及其组成的电力开关电路，包括利用半导体集成电路和微处理器 芯片构成的信号处理和控制系统。电力电子技术的发展和应用主要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？ 答：用电设备的类型、功能千差万别，对电能的电压、频率、波形要求各不相同。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，若能将电网产生的恒频、恒压交流电变换成为用电负载的最佳工况所需要的电压、 频率或波形，则有可能获得更大的技术经济效益。 例如：若风机、水泵全部采用变频调速技术，每年全国至少可以节省几千万吨的煤，或 者可以少兴建千万千瓦以上的发电站。若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、节电 50%，而且其重量仅为工 频电感式镇流器的 10%。高频变压器重量、体积比工频变压器小得多，可以大大减小钢、铜 的消耗量。特别在调速领域，与古老的变流机组相比，在钢铜材消耗量、重量、体积、维护、 效率、噪音、控制精度和响应速度等方面优势明显。 3. 开关型电力电子变换有哪四种基本类型？ 答：有如下四种电力变换电路或电力变换器，如图 1.2 所示： (1) 交流（AC）/直流（DC）整流电路或整流器； (2) 直流（DC）/交流（AC）逆变电路或逆变器； 1 (3) 直流（DC）/直流（DC）电压变换电路，又叫直 流斩波电路、直流斩波器； (4) 交流（AC）/交流（AC）电压和/或频率变换电路： 仅改变电压的称为交流电压变换器或交流斩波 器，频率、电压均改变的称为直接变频器。 4. 图 1.6 (a)所示的开关电路实现 DC/AC 逆变变换的 图1.2 电力变换类型 基本原理是什么？从开关电路的输出端 C、D 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 A、B 的直流电流是否为无脉 动连续的直流电流？ 答： Ld iD （1） DC/AC 逆变电路的可以采用三种控 制方案：A、180°方波；B、小于 180°单 V Cd D 脉冲方波；C、PWM 控制。基本原理分别如 下： A、 180°方波。当要求输出交流电的频率 为 f 时，在半周期 T / 2 1/ 2f 内使 S 、S 1 4 导通，S 、S 阻断，则逆变电路输出电压 2 3 v v V ；令随后的T / 2 时间内S 、 O CD D 2 S 导通，S 、S 阻断，则逆变电路输出电压 3 1 4