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1、.4.1逆变器输出波形的谐波系数HF与畸变系数DF有何区别，为什么仅从谐波系数HF还不足以说明逆答变器输出波形的本质？案答：第 n 次谐波系数HFn为第 n 次谐波分量有效值同基波分量有效值之比，即 HFnVn/V1, 总谐波系数 THD定义为：，畸变系数DF定义为：，对于第 n 次谐波的畸变系数DFn 有：谐波系数 HF显示了谐波含量，但它并不能反映谐波分量对负载的影响程度。很显然，逆变电路输出端的谐波通过滤波器时，高次谐波将衰减得更厉害，畸变系数DF可以表征经LC 滤波后负载电压波形还存在畸变的程度。4.2为什么逆变电路中晶闸管SCR不适于作开关器件？答案答：（ 1）逆变电路中一般采用 S
2、PWM控制方法以减小输出电压波形中的谐波含量，需要开关器件工作在高频状态， SCR是一种低频器件，因此不适合这种工作方式。（2）SCR不能自关断。而逆变器的负载一般是电感、电容、电阻等无源元件，除了特殊场合例如利用负载谐振进行换流，一般在电路中需要另加强迫关断回路才能关断 SCR，电路较复杂。因此SCR一般不适合用于逆变器中。4.3图 4.2(a) 和 4.3(a)中的二极管起什么作用，在一个周期中二极管和晶体管导电时间由什么因素决答 定，在什么情况下可以不用二极管D，纯感性负载时，负载电流为什么是三角形。案答：图中二极管起续流和箝位作用，在一个周期中二极管和晶体管导电时间由三极管驱动信号和负
3、载电流的方向共同决定，在纯阻性负载时可以不用二极管D。纯电感负载时，在期间，对于全桥逆变电路有，对半桥电路可编辑.，线性上升； 在期间，全桥电路，半桥有，线性下降； 故电流是三角波。 如果都是 300V，半桥和全桥电路断态时开关器件两端最高电压都是，即 300V。答4.4有哪些方法可以调控逆变器的输出电压。案答：有单脉波脉宽调制法、正弦脉宽调制法（SPWM）、基波移相控制法等。单脉波脉宽调制法缺点是谐波含量不能有效控制； SPWM法既可控制输出电压的大小， 又可消除低次谐波； 移相控制一般用于大功率逆变器。答4.5 图 4.6(d)脉宽为的单脉波矩形波输出电压的表达式为 (4-16) 式。如果
4、横坐标轴即时间（相案位角）的起点改在正半波脉宽的中点，试证明，那时的表达式应为：答：由 (4-16) 式，当横坐标轴即时间（相位角）的起点改在正半波脉宽的中点，相当于原波形在时间上前移了，因此将（ 416）中的可编辑.用代替，即可得到。4.6正弦脉宽调制SPWM的基本原理是什么？载波比N、电压调制系数M的定义是什么？改变高频载波答案电压幅值和频率为什么能改变逆变器交流输出基波电压的大小和基波频率？答：正弦脉宽调制 SPWM的基本原理是冲量等效原理： 大小、波形不相同的窄变量作用于惯性系统时，只要其冲量即变量对时间的积分相等，其作用效果基本相同。如果将正弦波周期分成多个较小的时间段，使 PWM电
5、压波在每一时间段都与该段的正弦电压冲量相等，则不连续的按正弦规律改变宽度的多段波电压就等效于正弦电压。载波比 N 定义为三角载波频率和正弦调制波频率之比： N/；电压调制系数M是正弦调制波幅值和三角波幅值之比 M/., , 改变调制比 M，即可成比例的调控输出电压的基波大小。又因为，所以改变调制波频率，即可调控输出电压的基波频率。答4.7既然 SPWM控制能使逆变器输出畸变系数很小的正弦波，为什么有时又要将调制参考波从正弦案波改为图 4.11 所示调制波，或改为梯形波，或取（437）式所示的附加3 次谐波分量的调制参考波。答： SPWM法输出基波电压幅值，有效值，直流电压利用率。而方波逆变时，
6、逆变电压基波幅值可达，直流电压利用率为0.9 。可编辑.因此为了提高SPWM法的直流电压利用率，可以将调制参考波从正弦波改为图4.11 所示调制波，或改为梯形波，或附加3 次谐波分量，这样调制参考波波形的最大值不超过，不会出现过调制的情况，但基波电压幅值可超过，这就可以提高直流电压利用率。答 4.8请解释图 4.17 中输入直流电流的波形。案可编辑.答：图 417 是采用空间矢量PWM控制方法时的相关波形，其中，逆变器输入直流电流可表达为：。例如当 A、B 相为下桥臂的T4、T6 管导通而C 相为上桥臂的T5 管导通时，若假设负载电流为正弦，且相电流滞后相电压，则在时，, 在时，。因此在 0周
7、期中，将在图 417 中所示的和之间脉动。同理可以分析出其他5 个开关状态时电流的波形，为六倍频的脉动电流，脉动周期为。答 4.9 试说明三相电压型逆变器 SPWM输出电压闭环控制的基本原理。案答：引入了逆变器输出电压的闭环反馈调节控制系统如图4.15(b) 所示，为输出电压的指令值，可编辑.为输出电压的实测反馈值。电压偏差经电压调节器VR输出调制电压波的幅值。与调制波的频率共同产生三相调制波正弦电压，它们与双极性三角载波电压相比较产生驱动信号，控制各个全控型开关器件的通断，从而控制逆变器输出的三相交流电压。当时，减小， M值减小，使输出电压减小到。如果电压调节器 VR为 PI 调节器（无静态
8、误差），则可使稳态时保持。因此当电源电压改变或负载改变而引起输出电压偏离给定值时，通过电压闭环控制可时输出电压跟踪并保持为给定值。4.10三相逆变器的8 种开关状态中有6 个开关状态对应6 个空间位置固定、相差的非零电压空间矢量，另两个为零矢量。但三相正弦交流电压任意时刻的瞬时值是一个以角速度在空间旋转的矢量产生的。6 个开关器件的三相逆变器只能产生6 个特定位置答案（）的空间矢量。如何用两个相差非零的特定空间矢量和零矢量的合成效果去等效任意相位角时的空间矢量？当直流电压一定时，如何调控输出电压的大小和相位？答：4.11三相三电平逆变器中12 个开关器件的通断控制可以获得多少个特定的电压空间矢
9、量？图4.20 中答可编辑.案二极管 D5、 D6 起到什么作用？如果直流电源电压为，在断态时，开关器件所承受的反压是多大？答：可采用从逆变器的6 个处于空间特定位置的开关状态矢量中，选择两个相邻的矢量与零矢量合成一个等效的旋转空间矢量。通过调控的大小和旋转速度， 来调节三相逆变器输出电压的大小和频率，这就是电压空间矢量PWM方法。将图 4-16(d) 中的区域划分为 6个的扇区，如果要求的相位角为任意指令值，则可用矢量所在的扇区边界的那两个相邻的特定矢量、来合成矢量，即可用逆变器的3 个开关状态 x 、y、0 在一个周期中各自存在、时间来合成等效的任意位置的空间矢量（存在时间为），即：。由该式可求出、 。可编辑.当直流电压一定时，通过调节零矢量作用时间，可调控输出电压大小。大，输出电压将减小。一定的、决定了输出电压具有一定的相位角和电压大小。4.12复合结构逆变器消除低阶谐波的原理是什么？图4.22(d) 中 12 阶梯波输出电压的半周由6 段组成，答案每段，高度分别、和，已知图4.6 所示的脉宽为的矩形电压波的傅立叶级数表达式为（时间坐标，即相位角的起点选在正半波脉宽的中点），利用这个傅立叶级数表达式求12 阶梯波的傅立叶级数表达式4 76式。(4-76)
