当V3关断时，负载通过VD3续流，电流路径如下图：
5-10．多相多重斩波电路有何优点?
答：多相多重斩波电路因在电源与负载间接入了多个结构相同的基本斩波电路，使得输入电源电流和输出负载电流的脉动次数增加、脉动幅度减小，对输入和输出电流滤波更容易，滤波电感减小。 此外，多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波单元之间互为备用，总体可靠性提高。
5-11．试分析正激电路和反激电路中的开关和整流二极管在工作时承受的最大电压。
解：正激电路和反激电路中的开关和整流二极管在工作时承受最大电压的情况如下表所示：
开关S 整流二极管VD
正激电路 (1+N1/N3)U1 U1*N2/N3 反激电路 Ui+Uo*N1/N3 Ui*N2/N1+Uo
5-12．试分析全桥、半桥和推挽电路中的开关和整流二极管在工作中承受的最大电压，最大电流和平
均电流。
答：以下分析均以采用桥式整流电路为例。①全桥电路
最大电压 最大电流
开关S Ui Id*N2/N1 整流二极管 Ui*N2/N1 Id ②半桥电路
最大电压 最大电流
开关S Ui Id*N2/N1 整流二极管 Ui*N2/(2*N1) Id ③推挽电路 (变压器原边总匝数为2N1)
最大电压 最大电流
开关S 2*Ui Id*N2/N1 整流二极管 Ui*N2/N1 Id
平均电流
Id*N2/(2*N1) Id/2
平均电流
Id*N2/(2*N1) Id/2
平均电流
Id*N2/(2*N1) Id/2
5-13．全桥和半桥电路对驱动电路有什么要求?
答：全桥电路需要四组驱动电路，由于有两个管子的发射极连在一起，可共用一个电源所以只需要三组电源；半桥电路需要两组驱动电路，两组电源。
5-14．试分析全桥整流电路和全波整流电路中二极管承受的最大电压，最大电流和平均电流。
解：两种电路中二极管承受最大电压：电流及平均电流的情况如下表所示：
最大电压 最大电流 平均电流
全桥整流 Um Id Id/2 全波整流 2Um Id Id/2
一台输出电压为 5V、输出电流为 20A 的开关电源：
①如果用全桥整流电路，并采用快恢复二极管，其整流电路中二极管的总损耗是多少？
5-15
②如果采用全波整流电路，采用快恢复二极管、肖特基二极管整流电路中二极管的总损耗 是多少？如果采用同步整流电路，整流元件的总损耗是多少？
注：在计算中忽略开关损耗，典型元件参数见下表。 元件类型 快恢复二极管 肖特基二极管 MOSFET 型号 25CPF10 3530CPQ035 IRFP048 电压(V) 电流(A) 25 30 70 通态压降（通态电阻） 1030 60 0.98V 0.64V 0.018
一台调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看作电阻负载，
在?=0?时输出 功率为最大值，试求功率为最大输出功率的80%、50%时的开通角?。
解：?=0?时的输出电压最大，为
6-1
0 Uomax=
此时负载电流最大，为
(??1?2U1sin?t)?U1
uomaxU1?R Iomax=R 因此最大输出功率为
Pmax=Uomax Iomax
输出功率为最大输出功率的80%时，有：
U12 Pmax=Uomax Iomax=R 此时
Uo=0.8U1 又由
Uo=U1 解得
??60.54?
同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有：
sin2?????2??
Uo=0.5U1 又由
sin2?????2?? Uo=U1
??90?
6-2一单相交流调压器，电源为工频220V，阻感串联作为负载，其中R=0.5Ω，L=2mH。 试求：①开通角?的变化范围；②负载电流的最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧的功率因数；④当?=?/2 时，晶闸管电流有效值﹑晶闸管导通角和电源侧功率因数。
?L2??50?2?10?3??arctan?arctan?51.5?R0.5解：（1）
所以 51.5????180?
（2）???时， 电流连续，电流最大且导通角?=? U1?UO
Uo220??274A2?32Z0.5??2??50?2?10? Io=
(3) P=UOIO?U1IO?220?274?60.3KW
cos??
PUOIO??1SU1IO
??tan?(4)由公式sin(?????)?sin(???)e当
???2时
???)?e cos( 对上式?求导
??tan?cos?
?1?tan??sin(???)??ecos?tan?
22 则由sin(???)?cos(???)?1得
1)cos2??12tan?
????tan?lntan??136 e?2?tan?(1?IVT?cos??U12?Z??sin?cos(2?????)?123(A)cos?
UOIOUO?sin2??sin(2??2?)????0.66U1IOU1??
交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负
载？为什么？ 答：:交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。
交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。在供用电系统中,还常用于对无功功率的连续调节。此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。
交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。
6-3
6-4交交变频电路的最高输出频率是多少?制约输出频率提高的因素是什么?
答：一般来讲，构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出频率就越高。当交交变频电路中采用常用的6脉波三相桥式整流电路时，最高输出频率不应高于电网频率的1/3~1/2。当电网频率为50Hz时，交交变频电路输出的上限频率为20Hz左右。
当输出频率增高时，输出电压一周期所包含的电网电压段数减少，波形畸变严重，电压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。
6-5交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？
答：交交变频电路的主要特点是：只用一次变流效率较高；可方便实现四象限工作，低频输出时的特性接近正弦波。
交交变频电路的主要不足是：接线复杂，如采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用36只晶闸管；受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低；输出功率因数较低；输入电流谐波含量大，频谱复杂。
主要用途：500千瓦或1000千瓦以下的大功率、低转速的交流调速电路，如轧机主传动装置、鼓风机、球磨机等场合。
6-6.三相交交变频电路有那两种接线方式？它们有什么区别？答：三相交
交变频电路有公共交流母线进线方式和输出星形联结方式两种接线方式。
两种方式的主要区别在于：公共交流母线进线方式中，因为电源进线端公用，所以三组单相交交变频电路输出端必须隔离。为此，交流电动机三个绕组必须拆开，共引出六根线。
而在输出星形联结方式中，因为电动机中性点和变频器中中性点在一起；电动机只引三根线即可，但是因其三组单相交交变频器的输出联在一起，其电源进
线必须隔离，因此三组单相交交变频器要分别用三个变压器供电。
6-7在三相交交变频电路中，采用梯形波输出控制的好处是什么？为什么？
答：在三相交交变频电路中采用梯形波控制的好处是可以改善输入功率因数。 因为梯形波的主要谐波成分是三次谐波，在线电压中，三次谐波相互抵消，结果线电压仍为正弦波。在这种控制方式中，因为桥式电路能够较长时间工作在高输出电压区域（对应梯形波的平顶区），?角较小，因此输入功率因数可提高15%左右。
试述矩阵式变频电路的基本原理和优缺点。为什么说这种电路有较好
的发展前景？答：矩阵式变频电路的基本原理是：对输入的单相或三相交流电压进行斩波控制，使输出成为正弦交流输出。
矩阵式变频电路的主要优点是：输出电压为正弦波；输出频率不受电网频率的限制；输入电流也可控制为正弦波且和电压同相；功率因数为l，也可控制为需要的功率因数；能量可双向流动，适用于交流电动机的四象限运行；不通过中间直流环节而直接实现变频，效率较高。
矩阵式交交变频电路的主要缺点是：所用的开关器件为18个，电路结构较复杂，成本较高，控制方法还不算成熟；输出输入最大电压比只有0.866，用于交流电机调速时输出电压偏低。
因为矩阵式变频电路有十分良好的电气性能，使输出电压和输入电流均为正弦波，输入功率因数为l，且能量双向流动，可实现四象限运行；其次，和目前广泛应用的交直交变频电路相比，虽然多用了6个开关器件，却省去直流侧大电容，使体积减少，且容易实现集成化和功率模块化。随着当前器件制造技术的飞速进步和计算机技术的日新月异，矩阵式变频电路将有很好的发展前景。
6-8
7-1试说明PWM控制的基本原理。
答：PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。
在采样控制理论中有一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理
以正弦PWM控制为例。把正弦半波分成N等份，就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。可见，所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效。
7-2
设图7-3中半周期的脉冲数是5，脉冲幅值是相应正弦波幅值的两倍，试按面积等效
原理计算脉冲宽度。
解：将各脉冲的宽度用?i（i=1, 2, 3, 4, 5）表示，根据面积等效原理可得
???=
1
50Umsin?td?t2Umcos?t5=? =0.09549(rad)=0.3040(ms)
20?
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