第六章谐振开关电路与电力公害抑制
1.开关器件有几种功率损耗?
答: 开通损耗、关断损耗、通态损耗、断态损耗;还有驱动损耗。
2.谐振开关工作的特点是什么?
答: 谐振开关电路在开关过程引入谐振过程,使器件在开通前电压先下降到0,或在关断前电流先降到0,这样就可以消除开关过程中的电压电流重叠,使器件的开关损耗降到很小,因而也可以提高电力电子器件的开关频率,提高装置的效率,减小装置的体积。
3.试分析谐振开关电路的优缺点。
答: 谐振开关技术可以使器件的开关损耗降到很小,因而也可以提高电力电子器件的开关频率,提高装置的效率,减小装置的体积。
但也带来一些负面影响:谐振电压峰值很高,要求器件耐压必须提高;谐振电流有效值很大,电路中存在大量的无功功率的交换,造成电路道通损耗加大;谐振周期随输入电压,负载变化而改变,因此电路只能采用脉冲频率调制方式来控制。
4.何谓软开关模式和硬开关模式?
答:采用准谐振技术的零电压开关电路和零电流开关电路,这种技术被称为软开关技术。
谐振开关技术是以谐振辅助换流方式来解决开关损耗问题的,提高了器件的开关频率,减小了装置的体积,提高了效率。
谐振开关模式也称为软开关模式。
非谐振开关模式也称为硬开关模式。
5.简述零电流开关谐振电路的工作原理。
答: 零电流开关谐振电路中,谐振电容r C 与二极管VD 并联,而谐振电感r L 与开关管串联。
在0T 时刻以前,开关管VT 处于关断状态,输出滤波电感f L 与二极管VD 构成续流通道,流过负载电流0I 。
谐振电感r L 中的电感为0,谐振电容r C 电压也为0。
零电流开关谐振电路工作原理见书中214页
6. 简述零电压开关谐振电路的工作原理。
答:零电压开关谐振电路工作原理见书中215页。
7.软开关PWM 的含义是什么?
答:在逆变器和直流输入电源之间加入谐振电路,当谐振电路工作时,逆变器的端电压在零和直流输入电源电压之间振荡,从而实现逆变器上开关管的零电压关断。
8.说明谐波对电网的危害有那几个方面,并说明抑制谐波的常规对策是什么。
答:谐波对公用电网的危害大致有:
⑴对供电网络的影响。
⑵使供电线路和用电设备的热损耗增加。
它对供电线路,电力变压器,电力电容器和电机均有影响。
⑶对继电保护和自动装置的影响。
⑷对通信线路产生干扰。
⑸对用电设备的影响。
⑹对产品质量的影响。
⑺谐波对计量仪表的影响。
抑制谐波的常规对策有两种:一种是被动的方式,采用无源滤波或有源滤波等谐波补偿装置消除谐波,这对各种谐波源都是适用的。
另一种是主动的方式,使电力电子装置本身不产生谐波且功率因数为1,这只适用于作为主要谐波源的电力电子变换器。
9.说明功率因数降低的因素和提高功率因数的方法。
答:功率因数降低的主要因素有三方面:
①异步电动机、感应电炉、交流电焊机等电感性设备是产生
无功功率的主要原因。
②变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%~15%,
它的空载无功功率约为满载时的13。
因此为了改善功率因
数,变压器不应空载或长期低负载运行。
③当供电电压低于额定值,会影响电气设备的正常工作。
当
供电电压为用电设备的额定值的110%时,无功消耗将增加
35%左右。
所以,应当采取措施使电力系统的供电电压尽可
能保持稳定。
提高功率因数的方法有:
晶闸管相位控制电抗器、晶闸管投切电容器、静止无功功率发生器、有源电力滤波器、PWM整流器、带斩波器的整流电路。