1、電力電子技術(shù)2-1與信息電子電路中的二極管相比，電力二極管擁有怎樣的構(gòu)造特點(diǎn)才使得其擁有耐受高壓和大電流的能力？答：1.電力二極管多數(shù)采用垂直導(dǎo)電構(gòu)造，使得硅片中經(jīng)過電流的有效面積增大，顯著提高了二極管的通流能力。2.電力二極管在P區(qū)和N區(qū)之間多了一層低混雜N區(qū)，也稱漂移區(qū)。低混雜N區(qū)由于混雜濃度低而湊近于無混雜的純半導(dǎo)體材料即本征半導(dǎo)體，由于混雜濃度低，低混雜N區(qū)就能夠承受很高的電壓而不被擊穿。2-2.使晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？答：使晶閘管導(dǎo)通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）?；颍簎AK0且uGK0。2-3.維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)?/p>

2、關(guān)斷？答：維持晶閘管導(dǎo)通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流，即維持電流。要使晶閘由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到湊近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。2-4圖2-27中陰影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波形的電流最大值均為Im，試計(jì)算各波形的電流平均值Id1、Id2、Id3與電流有效值I1、I2、I3。14Imsin(t)Im(21)0.2717Im解：a)Id1222=1(Imsint)2d(wt)Im310.4767ImI1=242421Imsintd(wt)Im(21)0.5434Imb)Id2=4

3、221(Imsint)2d(wt)2Im310.6741ImI2=424212Imd(t)1Imc)Id3=20412Im2d(t)1ImI3=2022-5上題中如果不考慮安全裕量,問100A的晶闡管能送出的平均電流Id1、Id2、Id3各為多少?這時(shí)，相應(yīng)的電流最大值Im1、I、Im3各為多少?m2解：額定電流IT(AV)=100A的晶閘管，允許的電流有效值I=157A,由上題計(jì)算結(jié)果知1I329.35a)Im10.4767Id10.2717Im189.48AA,I232.90A,0.5434Im2126.56Ab)Im20.6741Id2c)Im3=2I=3141Im378.5Id3=42

4、-6GTO和普通晶閘管同為PNPN構(gòu)造,為什么GTO能夠自關(guān)斷,而普通晶閘管不能?答：GTO和普通晶闡管同為PNPN構(gòu)造，由P1N1P2和N1P2N2組成兩個(gè)晶體管V1、V2，分別擁有共基極電流增益1和2，由普通晶闡管的解析可得，121是器件臨界導(dǎo)通的條件。121兩個(gè)等效晶體管過飽和而導(dǎo)通；121不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。GTO之所以能夠自行關(guān)斷，而普通晶閘管不能，是因?yàn)镚TO與普通晶閘管在設(shè)計(jì)和工藝方面有以下幾點(diǎn)不同：l)GTO在設(shè)計(jì)時(shí)2較大，這樣晶體管V2控制敏捷，易于GTO關(guān)斷；2)GTO導(dǎo)通時(shí)12的更湊近于l，普通晶閘管121.5，而GTO則為121.05，GTO的飽和程度不深，湊近于臨

5、界飽和，這樣為門極控制關(guān)斷提供了有利條件；3)多元集成構(gòu)造使每個(gè)GTO元陰極面積很小，門極和陰極間的距離大為縮短，使得P2極區(qū)所謂的橫向電阻很小，進(jìn)而使從門極抽出較大的電流成為可能。2-7與信息電子電路中的二極管相比，電力二極管擁有怎樣的構(gòu)造特點(diǎn)才使得它擁有耐受高電壓電流的能力？答1.電力二極管多數(shù)采用垂直導(dǎo)電構(gòu)造，使得硅片中經(jīng)過電流的有效面積增大，顯著提高了二極管的通流能力。2.電力二極管在P區(qū)和N區(qū)之間多了一層低混雜N區(qū)，也稱漂移區(qū)。低混雜N區(qū)由于混雜濃度低而湊近于無混雜的純半導(dǎo)體材料即本征半導(dǎo)體，由于混雜濃度低，低混雜N區(qū)就能夠承受很高的電壓而不被擊穿。2-8試解析IGBT和電力MOSF

6、ET在內(nèi)部構(gòu)造和開關(guān)特性上的相像與不同之處IGBT比電力MOSFET在背面多一個(gè)P型層，IGBT開關(guān)速度小，開關(guān)損耗少擁有耐脈沖電流沖擊的能力，通態(tài)壓降較低，輸入阻抗高，為電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小。開關(guān)速度低于電力MOSFET。電力MOSFET開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好。所需驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，工作頻次高，不存在二次擊穿問題。IGBT驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)是:驅(qū)動(dòng)電路擁有較小的輸出電阻，GBT是電壓驅(qū)動(dòng)型器件，IGBT的驅(qū)動(dòng)多采用專用的混雜集成驅(qū)動(dòng)器。電力MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的特點(diǎn)：要求驅(qū)動(dòng)電路擁有較小的輸入電阻，驅(qū)動(dòng)功率小且電路簡(jiǎn)單。2-11目前常用的全控型電力電子器件有哪些？答：門極可關(guān)

7、斷晶閘管,電力晶閘管，電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管，絕緣柵雙極晶體管。3-1.單相半波可控整流電路對(duì)電感負(fù)載供電，L20mH，U2100V，求當(dāng)0和60時(shí)的負(fù)載電流Id，并畫出ud與id波形。解：0時(shí)，在電源電壓u2的正半周期晶閘管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電感L儲(chǔ)能，在晶閘管開始導(dǎo)通時(shí)刻，負(fù)載電流為零。在電源電壓u2的負(fù)半周期，負(fù)載電感L釋放能量，晶閘管持續(xù)導(dǎo)通。因此，在電源電壓u2的一個(gè)周期里，以下方程均建立：did2U2sintLdt考慮到初始條件：當(dāng)t0時(shí)id0可解方程得：id2U2(1cost)L2Id122U2(1cost)d(t)2=2U2=22.51(A)Lud與id的波形如下列圖：u202tud02t

8、id02t當(dāng)60時(shí)，在u2正半周期60180期間晶閘管導(dǎo)通使電感L儲(chǔ)能，電感L積蓄的能量在u2負(fù)半周期180300期間釋放，因此在u2一個(gè)周期中60300期間以下微分方程建立：did2U2sintLdt考慮初始條件：當(dāng)d2U21t60時(shí)i0可解方程得：id(cost)L2其平均值為Id152U212U23(=11.25(A)cost)d(t)=23L22L此時(shí)ud與id的波形如下列圖：u2+0tud+tidt3-2圖3-10為擁有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，問該變壓器還有直流磁化問題嗎？試說明：晶閘管承受的最大反向電壓為22U2；當(dāng)負(fù)載是電阻或電感時(shí)，其輸出電壓和電流的波形與單相全控

9、橋時(shí)相同。答：擁有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，該變壓器沒有直流磁化的問題。因?yàn)閱蜗嗳煽卣麟娐纷儔浩鞫螠y(cè)繞組中，正負(fù)半周內(nèi)上下繞組內(nèi)電流的方向相反，波形對(duì)稱，其一個(gè)周期內(nèi)的平均電流為零，故不會(huì)有直流磁化的問題。以下解析晶閘管承受最大反向電壓及輸出電壓和電流波形的情況。以晶閘管VT2為例。當(dāng)VT1導(dǎo)通時(shí)，晶閘管VT2經(jīng)過VT1與2個(gè)變壓器二次繞組并聯(lián)，所以VT2承受的最大電壓為22U2。當(dāng)單相全波整流電路與單相全控橋式整流電路的觸發(fā)角相同時(shí)，關(guān)于電阻負(fù)載：（0）期間無晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為0；（）期間，單相全波電路中VT1導(dǎo)通，單相全控橋電路中3VT1、VT4導(dǎo)通，輸出電壓均與電

10、源電壓u2相等；()期間，均無晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為0；(2)期間，單相全波電路中VT2導(dǎo)通，單相全控橋電路中VT2、VT3導(dǎo)通，輸出電壓等于u2。關(guān)于電感負(fù)載：（）期間，單相全波電路中VT1導(dǎo)通，單相全控橋電路中VT1、VT4導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓u2相等；（）期間，單相全波電路中VT2導(dǎo)通，單相全控橋電路中VT2、22。VT3導(dǎo)通，輸出波形等于u可見，兩者的輸出電壓相同，加到同樣的負(fù)載上時(shí)，則輸出電流也相同。3-3單相橋式全控整流電路，U2100V，負(fù)載中R2，L值極大，當(dāng)30時(shí)，要求：作出ud、id、和i2的波形；求整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次電流有效值I2；考慮安全裕

11、量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解：ud、id、和i2的波形如下列圖：u2OtudOtidIdtOIdi2Ot輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次電流有效值I2分別為Ud0.9U2cos0.9100cos3077.97（V）IU/R77.97/238.99（A）ddI2Id38.99（A）晶閘管承受的最大反向電壓為：2U21002141.4（V）考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為：UN（）（23141.4283424V詳細(xì)數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)采用。流過晶閘管的電流有效值為：IVTId2（）晶閘管的額定電流為：IN（27.57A（）27.571.521.572635A詳細(xì)數(shù)值可按晶閘管

12、產(chǎn)品系列參數(shù)采用。3-4單相橋式半控整流電路，電阻性負(fù)載，畫出整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形。解：注意到二極管的特點(diǎn)：承受電壓為正即導(dǎo)通。因此，二極管承受的電壓不會(huì)出現(xiàn)正的部分。在電路中器件均不導(dǎo)通的階段，溝通電源電壓由晶閘管平衡。整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形如下：u202tuVD20tuVD40t3-5單相橋式全控整流電路，U2=100V，負(fù)載中R=2，L值極大，反電勢(shì)E=60V，當(dāng)=30時(shí)，要求：作出ud、id和i2的波形；求整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次側(cè)電流有效值I2；4考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解：ud、id和i2的波形如下列圖：u2OtudOt

13、iIddOIdti2IdOt整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次側(cè)電流有效值I2分別為Ud0.9U2cos0.9100cos3077.97(A)Id(UdE)/R(77.9760)/29(A)I2Id9(A)晶閘管承受的最大反向電壓為：2U21002141.4（V）流過每個(gè)晶閘管的電流的有效值為：IVTId2（）故晶閘管的額定電壓為：UN6.36A(23)（）141.4283424V晶閘管的額定電流為：IN(1.52)6.36168.57（A）晶閘管額定電壓和電流的詳細(xì)數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)采用。3-6.晶閘管串聯(lián)的單相半控橋（橋中VT1、VT2為晶閘管），電路如圖2-11所示，U2

14、=100V，電阻電感負(fù)載，R=2，L值很大，當(dāng)=60時(shí)求流過器件電流的有效值，并作出ud、id、iVT、iD的波形。解：ud、id、iVT、iD的波形如下列圖：u2OtudOtidIdiVT1OIdtOIdtiVD2Ot負(fù)載電壓的平均值為：Ud12U2sintd(t)0.9U21cos(/3)67.5（V）32負(fù)載電流的平均值為：IdUdR67.52233.75（A）流過晶閘管VT1、VT2的電流有效值為：IVT1Id19.49（A）3流過二極管VD、VD4的電流有效值為：IVDI27.56（A）32d33-7.在三相半波整流電路中，如果a相的觸發(fā)脈沖消失，試?yán)L出在電阻性負(fù)載和電感性負(fù)載下整流

15、電壓ud的波形。解：假定0，當(dāng)負(fù)載為電阻時(shí)，u的波形如下：d5uaubucudOtuaubucudOtd的波形如下：當(dāng)負(fù)載為電感時(shí)，uuaubucudOtuaubucudOt3-8三相半波整流電路，能夠?qū)⒄髯儔浩鞯亩卫@組分為兩段成為波折接法，每段的電動(dòng)勢(shì)相同，其分段布置及其矢量如圖2-60所示，此時(shí)線圈的繞組增加了一些，銅的用料約增加10%，問變壓器鐵心是否被直流磁化，為什么？ABCCNnBNAabcc2111c1a2b2c2naa12b1b2圖2-60圖2-60變壓器二次繞組的波折接法及其矢量圖答：變壓器鐵心不會(huì)被直流磁化。原因如下：變壓器二次繞組在一個(gè)周期內(nèi)：當(dāng)a1c2對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通

16、時(shí)，a1的電流向下流，c2的電流向上流；當(dāng)c1b2對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)，c1的電流向下流，b2的電流向上流；當(dāng)b1a2對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)，b1的電流向下流，a2的電流向上流；就變壓器的一次繞組而言，每一周期中有兩段時(shí)間（各為120）由電流流過，流過的電流大小相等而方向相反，故一周期內(nèi)流過的電流平均值為零，所以變壓器鐵心不會(huì)被直流磁化。3-9三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，a、b兩相的自然換相點(diǎn)是同一點(diǎn)嗎？如果不是，它們?cè)谙辔簧喜疃嗌俣龋看穑喝喟氩ㄕ麟娐返墓碴帢O接法與共陽極接法，a、b兩相之間換相的的自然換相點(diǎn)不是同一點(diǎn)。它們?cè)谙辔簧舷嗖?80。3-10有兩組三相半波可控整流電路，一

17、組是共陰極接法，一組是共陽極接法，如果它們a的觸發(fā)角都是，那末共陰極組的觸發(fā)脈沖與共陽極組的觸發(fā)脈沖對(duì)同一相來說，比方都是相，在相位上差多少度？答：相差180。3-11三相半波可控整流電路，U2=100V，帶電阻電感負(fù)載，R=5，L值極大，當(dāng)=60時(shí)，要求：畫出ud、id和iVT1的波形；計(jì)算Ud、Id、IdT和IVT。6u2=30ubucuaOtuduaubucOtiVT1OidO解：ud、id和iVT1的波形如下列圖：Ud、Id、IdT和IVT分別如下Ud1.17U2costt1.17100cos6058.5（V）IdUdR58.5511.7（A）IdVTId311.73.9（A）IVTI

18、d36.755（A）3-12在三相橋式全控整流電路中，電阻負(fù)載，如果有一個(gè)晶閘管不能導(dǎo)通，此時(shí)的整流電壓ud波形怎樣？如果有一個(gè)晶閘管被擊穿而短路，其他晶閘管受什么影響？答：假定VT1不能導(dǎo)通，整流電壓ud波形如下：udOt假定VT1被擊穿而短路，則當(dāng)晶閘管3或VT5導(dǎo)通時(shí)，將發(fā)生電源相間短路，使得3VT5也可能分別被擊穿。VTVT、3-13三相橋式全控整流電路，U2=100V，帶電阻電感負(fù)載，R=5，L值極大，當(dāng)=60時(shí)，要求：畫出ud、id和iVT1的波形；計(jì)算Ud、Id、IdT和IVT。解：ud、id和iVT1的波形如下：=60ubucuua2t1tOuabuacubcubaucaucb

19、uabuacudOtidOtiVT1OtUd、Id、IdT和IVT分別如下7Ud2.34U2cos2.34100cos60117（V）IdUdR117523.4（A）IDVTId323.437.8（A）IVTId323.4313.51（A）3-14單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，R=1，L=，E=40V，U2=100V，LB=0.5mH，當(dāng)=60時(shí)求Ud、Id與的數(shù)值，并畫出整流電壓ud的波形。解：考慮LB時(shí)，有：Ud0.9U2cosUdUd2XBIdId（UdE）R解方程組得：Ud（R0.9U2cos2XBE）（R2XB）44.55（V）Ud0.455（V）Id4.55（A）又coscos()

20、22IdXBU即得出cos(60)=0.4798換流重疊角61.3360=1.33最后，作出整流電壓Ud的波形如下：u2OtudOt3-15三相半波可控整流電路，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，U2=100V，R=1，L=，LB=1mH，求當(dāng)=30時(shí)、E=50V時(shí)Ud、Id、的值并作出ud與iVT1和iVT2的波形。解：考慮LB時(shí)，有：Ud1.17U2cosUddBdU3XI2Id（UdE）R解方程組得：Ud（R1.17U2cos3XBE）（2R3XB）94.63（V）Ud6.7（V）Id44.63（A）又coscos()2IdXB6U2即得出cos(30)=0.752換流重疊角41.2830=11.28u

21、d、iVT1和iVT2的波形如下：8u2uaubucOuduaubucOtiVT1IdOtiVT2IdOt3-16三相橋式不可控整流電路，阻感負(fù)載，R=5，L=，U2=220V，XB=0.3，求Ud、Id、IVD、I2和的值并作出ud、iVD和i2的波形。解：三相橋式不可控整流電路相當(dāng)于三相橋式可控整流電路0時(shí)的情況。Ud2.34U2cosUdUdBd3XIddIUR解方程組得：Ud2.34U2cos（13XB/R）486.9（V）Id97.38（A）又coscos()2IdXB6U2即得出cos=0.892換流重疊角26.93二極管電流和變壓器二次測(cè)電流的有效值分別為IVDId397.383

22、32.46（A）2I2aId79.51（A）ud、iVD1和i2a的波形如下：9u2uaubucOt1tuduabuacubcubaucaucbuabuacOtiVD1IdOti2aIdOt3-17三相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，E=200V，R=1，L=，U2=220V，=60，當(dāng)LB=0和LB=1mH情況下分別求Ud、Id的值，后者還應(yīng)求并分別作出ud與iT的波形。解：當(dāng)LB0時(shí)：Ud2.34U2cos2.34220cos60257.4（V）Id（UdE）R（257.4200）157.4（A）當(dāng)LB1mH時(shí)Ud2.34U2cosUdUd3XBIdId（UdE）R解方程組得：Ud（2.34U2

23、Rcos3XBE）（R3XB）244.15（V）Id44.15（A）Ud13.25（V）又coscos()2XI6UBd2cos(60)0.448563.35603.35ud、IVT1和IVT2的波形如下：uaubucu2OtuabuacuuabuacubcubaucaucbdOtiVT1IdOtiVT2IdOt3-18單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？10答：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐罚湔鬏敵鲭妷褐泻?k（k=1、2、3）次諧波，其中幅值最大的是2次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有2k1（k

24、1、2、3）次即奇次諧波，其中主要的有3次、5次諧波。3-19三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？答：三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有6k（k1、2、3）次的諧波，其中幅值最大的是6次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有6k1(k=1、2、3)次的諧波，其中主要的是5、次諧波。3-20試計(jì)算第3題中i2的3、5、7次諧波分量的有效值I23、I25、I27。解：在第3題中已知電路為單相全控橋，其輸出電流平均值為I38.99（A）d于是可得：I2322Id32238.99311.7（A）I252

25、2Id52238.9957.02（A）I22Id72238.9975.01（A）273-21試計(jì)算第13題中i2的5、7次諧波分量的有效值I25、I27。解：第13題中，電路為三相橋式全控整流電路，且已知Id23.4（A）由此可計(jì)算出5次和7次諧波分量的有效值為：I6I5623.453.65（A）25dI6I7623.472.61（A）27d3-22試分別計(jì)算第3題和第13題電路的輸入功率因數(shù)。解：第3題中基波電流的有效值為：I122Id2238.9935.1（A）基波因數(shù)為I1II1Id35.138.990.9電路的輸入功率因數(shù)為：cos0.9cos300.78第13題中基波電流的有效值：I

26、16Id623.3918.243（A）基波因數(shù)為I1II1Id0.955電路的輸入功率因數(shù)為：cos0.955cos600.483-23帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有何主要異同？答：帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有以下異同點(diǎn)：三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需要用平衡電抗器；當(dāng)變壓器二次電壓有效值U2相等時(shí)，雙反星形電路的整流電壓平均值Ud是三相橋式電路的1/2，而整流電流平均值Id是三相橋式電路的2倍。在兩種電路中，晶閘管的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分派關(guān)系是同樣的，整流電壓ud和整流電流id

27、的波形形狀同樣。3-24整流電路多重化的主要目的是什么？答：整流電路多重化的目的主要包括兩個(gè)方面，一是能夠使裝置總體的功率容量大，二是能夠減少整流裝置所產(chǎn)生的諧波和無功功率對(duì)電網(wǎng)的攪亂。3-2512脈波、24脈波整流電路的整流輸出電壓和溝通輸入電流中各含哪些次數(shù)的諧波？11答：12脈波電路整流電路的溝通輸入電流中含有11次、13次、23次、25次等即12k1、（k=1，2，3）次諧波，整流輸出電壓中含有12、24等即12k（k=1，2，3）次諧波。24脈波整流電路的溝通輸入電流中含有23次、25次、47次、49次等，即24k1（k=1，2，3）次諧波，整流輸出電壓中含有24、48等即24k（k

28、=1，2，3）次諧波。3-26使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：條件有二：直流側(cè)要有電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓；要求晶閘管的控制角，/2使Ud為負(fù)值。3-27三相全控橋變流器，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，R=1，L=，U2=220V，LB=1mH，當(dāng)EM=-400V，=60時(shí)求Ud、Id與的值，此時(shí)送回電網(wǎng)的有功功率是多少？解：由題意可列出如下3個(gè)等式：Ud2.34U2cos()UdUd3XBIdId（UdEM）R三式聯(lián)立求解，得Ud2.34U2Rcos()3XBEMR(3XB)290.3（V）Id109.7（A）由下式可計(jì)算換流重疊角：cosc

29、os()2XBd62IU0.1279cos(120)0.6279128.901208.90送回電網(wǎng)的有功功率為P=|EMId|Id2R=400109.7-109.72109.71=31.85(W)3-28單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，R=1，L=，U2=100V，L=0.5mH，當(dāng)EM=-99V，=60時(shí)求Ud、Id和的值。解：由題意可列出如下3個(gè)等式：Ud0.9U2cos(-)UdUd2XBIdId（UdEM）R三式聯(lián)立求解，得UdR0.9U2cos(-)2XBEM（R2XB）49.91（V）Id49.09（A）又coscos()2IdXBU2=0.2181即得出cos(120)=-0.71

30、81換流重疊角135.9120=15.93-29什么是逆變失??？怎樣防備逆變失敗？答：逆變運(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會(huì)經(jīng)過晶閘管電路形成短路，或許使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內(nèi)阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變推翻。防備逆變失敗的方法有：采用精準(zhǔn)可靠的觸發(fā)電路，使用性能優(yōu)秀的晶閘管，保證溝通電源的質(zhì)量，留出充分的換向裕量角等。3-30單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當(dāng)負(fù)載分別為電阻負(fù)載或電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍分別是多少？答：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐罚?dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是0180，當(dāng)12負(fù)載為電

31、感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是090。三相橋式全控整流電路，當(dāng)負(fù)載為電阻負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是0120，當(dāng)負(fù)載為電感負(fù)載時(shí)，要求的晶閘管移相范圍是090。4-l無源逆變電路和有源逆變電路有何不同？答：兩種電路的不同主假如：有源逆變電路的溝通側(cè)接電網(wǎng)即溝通側(cè)接有電源。而無源逆變電路的溝通側(cè)直接和負(fù)載聯(lián)接。4-2換流方式各有那里種？各有什么特點(diǎn)？答：換流方式有4種：器件換流：利用全控器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。全控型器件采用此換流方式。電網(wǎng)換流：由電網(wǎng)提供換流電壓，只需把負(fù)的電網(wǎng)電壓加在欲換流的器件上即可。負(fù)載換流：由負(fù)載提供換流電壓，當(dāng)負(fù)載為電容性負(fù)載即負(fù)載電流超前于負(fù)載電壓時(shí)，可實(shí)現(xiàn)負(fù)

32、載換流。強(qiáng)迫換流：設(shè)置附加換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)追施加反向電壓換流稱為強(qiáng)迫換流。平時(shí)是利用附加電容上的能量實(shí)現(xiàn)，也稱電容換流。晶閘管電路不能采用器件換流,根據(jù)電路形式的不同采用電網(wǎng)換流、負(fù)載換流和強(qiáng)迫換流3種方式。4-3什么是電壓型逆變電路？什么是電流型逆變電路？二者各有什么特點(diǎn)？答：按照逆變電路直流測(cè)電源性質(zhì)分類，直流側(cè)是電壓源的稱為逆變電路稱為電壓型逆變電路，直流側(cè)是電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路電壓型逆變電路的主要持點(diǎn)是：直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。直流側(cè)電壓基本無脈動(dòng)，直流回路體現(xiàn)低阻抗。由于直流電壓源的鉗位作用，溝通側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無

33、關(guān)。而溝通側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。當(dāng)溝通側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給溝通側(cè)向直流側(cè)反應(yīng)的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反應(yīng)二極管。電流型逆變電路的主要特點(diǎn)是：直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)電流基本無脈動(dòng)，直流回路體現(xiàn)高阻抗。電路中開關(guān)器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此溝通側(cè)輸出電流為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而溝通側(cè)輸出電壓波形和相位則因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。當(dāng)溝通側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無功功率，直流測(cè)電惑起緩沖無功能量的作用。因?yàn)榉磻?yīng)無功能量時(shí)直流電流并不反向，因此不必像電壓型逆變電路那樣要給開

34、關(guān)器件反并聯(lián)二極管。4-4電壓型逆變電路中反應(yīng)二極管的作用是什么？為什么電流型逆變電路中沒有反應(yīng)二極管？在電壓型逆變電路中,當(dāng)溝通側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無功功率,直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給溝通側(cè)向直流側(cè)反應(yīng)的無功能量提供通道,逆變橋各臂都并聯(lián)了反應(yīng)二極管。當(dāng)輸出溝通電壓和電流的極性相同時(shí),電流經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通，而當(dāng)輸出電壓電流極性相反時(shí),由反應(yīng)二極管提供電流通道。4-5三相橋式電壓型逆變電路，180o導(dǎo)電方式，Ud=100V。試求輸出相電壓的基波幅值UUN1m和有效值UUN1輸出線電壓的基波幅值UUV1m和有效值UUV1輸出線電壓中5次諧波的有效值UUV5。UUN1m2U

35、d0.637Ud63.7(V)解：UUN1m0.45Ud45(V)UUN1223Ud1.1Ud110(V)UUV1mUUV1UUV1m6Ud0.78Ud78(V)213UUV17815.6(V)UUV555并聯(lián)諧振式逆變電路利用負(fù)載電源進(jìn)行變換4-6.并聯(lián)諧振式逆變電路利用負(fù)載電壓進(jìn)行換相,為保證換相應(yīng)知足什么條件?答;假定在t時(shí)刻觸發(fā)VT2、VT3使其導(dǎo)通,負(fù)載電壓u。就經(jīng)過VT2、VT3施加在VTl、VT4上,使其承受反向電壓關(guān)斷,電流從VTl、VT4向VT2、VT3轉(zhuǎn)移觸發(fā)VT2、VT3時(shí)刻/必須在u。過零前并留有足夠的裕量,才能使換流順利達(dá)成。4-7串聯(lián)二極管式電流型逆變電路中,二極管

36、的作用是什么?試解析換流過程。答:二極管的主要作用,一是為換流電容器充電提供通道,并使換流電容的電壓能夠得以保持,為晶閘管換流做好準(zhǔn)備;二是使換流電容的電壓能夠施加到換流過程中剛剛關(guān)斷的晶閘管上,使晶閘管在關(guān)斷之后能夠承受一準(zhǔn)時(shí)間的反向電壓,保證晶閘管可靠關(guān)斷，進(jìn)而保證晶閘管換流成功。以VTl和VT3之間的換流為例,串聯(lián)二極管式電流型逆變電路的換流過程可簡(jiǎn)述如下:給VT3施加觸發(fā)脈沖,由于換流電容C13電壓的作用,使VT3導(dǎo)通而VTl被施以反向電壓而關(guān)斷。直流電流Id從VTl換到VT3上,C13經(jīng)過VDl、U相負(fù)載、W相負(fù)載、VD2、VT2、直流電源和VT3放電,如圖5-16b所示。因放電電流

37、恒為/d,故稱恒流放電階段。在C13電壓Uc13下降到零以前,VTl一直承受反壓,只需反壓時(shí)間大于晶閘管關(guān)斷時(shí)間rq，就能保證可靠關(guān)斷。Uc13降到零之后在U相負(fù)載電感的作用下,開始對(duì)C13反向充電。如忽略負(fù)載沖電阻的壓降,則在Uc13=0時(shí)刻后,二極管VD3受到正向偏置而導(dǎo)通,開始流過電流,兩個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通,進(jìn)入二極管換流階段,如圖5-16c所示。隨著C13充電電壓不斷增高,充電電流漸漸減小,到某一時(shí)刻充電電流減到零,VDl承受反壓而關(guān)斷,二極管換流階段結(jié)束。之后,進(jìn)入VT2、VT3穩(wěn)定導(dǎo)逗階段,電流路徑如圖5-6d所示。4-8.逆變電路多重化的目的是什么?怎樣實(shí)現(xiàn)?串聯(lián)多重和并聯(lián)多重逆變

38、電路備用于什么場(chǎng)合?答:逆變電路多重化的目的之一是使總體上裝置的功率等級(jí)提高,二是能夠改良輸出電壓的波形。因?yàn)椴徽撌请妷盒湍孀冸娐份敵龅木匦坞妷翰?仍是電流型逆變電路輸出的矩形電流波,都含有較多諧波,對(duì)負(fù)載有不利影響,采用多重逆變電路,能夠把幾個(gè)矩形波組合起來獲得湊近正弦波的波形。逆變電路多重化就是把若干個(gè)逆變電路的輸出按一定的相位差組合起來,使它們所含的某些主要諧波分量相互抵消,就能夠獲得較為湊近正弦波的波形。組合方式有串聯(lián)多重和并聯(lián)多重兩種方式。串聯(lián)多重是把幾個(gè)逆變電路的輸出串聯(lián)起來,并聯(lián)多重是把幾個(gè)逆變電路的輸出并聯(lián)起來。串聯(lián)多重逆變電路多用于電壓型逆變電路的多重化。并聯(lián)多重逆變電路多用

39、于電流型逆變電路的多重化。在電流型逆變電路中,直流電流極性是一定的,無功能量由直流側(cè)電感來緩沖。當(dāng)需要從溝通側(cè)向直流側(cè)反應(yīng)無功能量時(shí),電流并不反向,仍舊經(jīng)電路中的可控開關(guān)器件流通,因此不需要并聯(lián)反應(yīng)二極管。5-1簡(jiǎn)述圖5-la所示的降壓斬波電路工作原理。答：降壓斬波器的原理是：在一個(gè)控制周期中，讓V導(dǎo)通一段時(shí)間ton。，由電源E向L、R、M供電，在此期間，Uo=E。然后使V關(guān)斷一段時(shí)間toff，此時(shí)電感L經(jīng)過二極管VD向R和M供電，Uo=0。一個(gè)周期內(nèi)的平均電壓EtonU0toff輸出電壓小于電源電壓,起到降壓的作用。5-2在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，已知E=200V，R=10，L值微大

40、，E=30V，T=50s，ton=20s，計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：由于L值極大，故負(fù)載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為U0tonE2020080(V)T50輸出電流平均值為14U0EM8030I05(A)R105-3在圖5-la所示的降壓斬波電路中，E=100V，L=lmH，R=05，EM=10V，采用脈寬調(diào)制控制方式，T=20s，當(dāng)ton=5s時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值U0，輸出電流平均值I0，計(jì)算輸出電流的最大和最小值剎時(shí)值并判斷負(fù)載電流是否連續(xù)。當(dāng)ton=3s時(shí)，從頭進(jìn)行上述計(jì)算。解：由題目已知條件可得：EI1ton(U0E)I1toffL0.001R0.0020.5當(dāng)

41、ton5s時(shí)，有t0.01ton0.0025由于e1e0.002510.249me1e0.011所以輸出電流連續(xù)。5-4簡(jiǎn)述圖5-2a所示升壓斬波電路的基本工作原理。答：假定電路中電感L值很大，電容C值也很大。當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源E向電感L充電，充電電流基本恒定為I1,同時(shí)電容C上的電壓向負(fù)載R供電，因C值很大，基本保持輸出電壓為恒值U0。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為ton，此階段電感L上積蓄的能量為EI1ton。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)E和己共同向電容C充電并向負(fù)載R提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為toff，則在此期間電感L釋放的能量為(U0E)I1toff；當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中電感L積蓄的能量與釋

42、放的能量相等，即：EI1ton(U0E)I1toff化簡(jiǎn)得：tontoffTEU0toffEtoff式中的Ttoff1，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。5-5在圖3-2a所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和C值極大，R=20，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=40s，ton=25s時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值U0，輸出電流平均值I0。解：輸出電壓平均值為：15U0TE4050133.3(V)toff4025輸出電流平均值為：I0U0133.3R6.667(A)205-6試分別簡(jiǎn)述升降壓斬波電路和Cuk斬波電路的基本源理，并比較其異同點(diǎn)。答：升降壓斬波電路的基本源理：當(dāng)可控開關(guān)V處于

43、通態(tài)時(shí)，電源E經(jīng)V向電感L供電使其貯存能量，此時(shí)電流為i1，方向如圖。3-4中所示。同時(shí)，電容C維持輸出電壓基本恒定并向負(fù)載R供電。今后，使V關(guān)斷，電感L中貯存的能量向負(fù)載釋放，電流為i2，方向如圖3-4所示?？梢姡?fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感L兩頭電壓uL對(duì)時(shí)間的積分為零，即TuLdt00當(dāng)V處于通態(tài)期間，uL=E：而當(dāng)V處于斷態(tài)期間uLu0。于是：EtonU0toff改變導(dǎo)通比，輸出電壓既能夠比電源電壓高，也能夠比電源電壓低。當(dāng)0l2時(shí)為降壓，當(dāng)l20時(shí),系統(tǒng)穩(wěn)定。（2）K0時(shí)，系統(tǒng)不穩(wěn)定。（3）0K3時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定。3-12系統(tǒng)的特點(diǎn)方程為2s3(2

44、)s2(K1)sK0列寫勞斯表，得出系統(tǒng)穩(wěn)定應(yīng)知足的條件(2)(K1)2K20和K應(yīng)知足的不等式和條件由此獲得02(K1),K1,2K1K234591530100643.332.52.282.132.04根據(jù)列表數(shù)據(jù)可繪制K為橫坐標(biāo)、為縱坐標(biāo)的曲線，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的參數(shù)地區(qū)為圖A-3-3中的陰影部分。圖A-3-3閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的參數(shù)地區(qū)3-13根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)方程s32s2(K2)s3K0，列寫勞斯表s312Ks223Ks14Ks0K根據(jù)勞斯判據(jù)可得系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍0K4當(dāng)K4時(shí)系統(tǒng)有一對(duì)共軛虛數(shù)極點(diǎn)，此時(shí)產(chǎn)生等幅振蕩，因此臨界增益Kc4。4根據(jù)勞斯表列寫Kc4時(shí)的協(xié)助方程2s2120解得系統(tǒng)的一對(duì)

45、共軛虛數(shù)極點(diǎn)為s1,2j6，系統(tǒng)的無阻尼振蕩頻次即為6rad/s。3-14(1)Kp50,Kv0,Ka0(2)Kp,KvK,Ka0(3)Kp,Kv,KaK10K(4)Kp,Kv,Ka03-15200首先求系統(tǒng)的給定誤差傳達(dá)函數(shù)sE(s)1s(0.1s1)eR(s)1G(s)0.1s2s10誤差系數(shù)可求得如下C0limslims(0.1s1)0es10s0s00.1s2C1limdeslim10(0.2s1)0.1ds2s2s0s0(0.1s10)C2limd2s2(0.1s2s10)20(0.2s1)202elim(0.1s2s3s0dss010)(1)r(t)R0，此時(shí)有rs(t)R0,rs

46、(t)rs(t)0，于是穩(wěn)態(tài)誤差級(jí)數(shù)為esrtC0rs(t)0，t0(2)r(t)R0R1t，此時(shí)有rs(t)R0R1t,rs(t)R1,rs(t)0，于是穩(wěn)態(tài)誤差級(jí)數(shù)為esrtC0rs(t)C1rs(t)0.1R1，t0(3)r(t)0112t2s(t)01122,s(t)12rs(t)R2，于是穩(wěn)RRtR，此時(shí)有rRRtRtrRRt，22態(tài)誤差級(jí)數(shù)為esrtC0rs1s(t)C2s12，t0(t)Cr2!r(t)0.1(RRt)3-16首先求系統(tǒng)的給定誤差傳達(dá)函數(shù)sE(s)1s(0.1s1)eR(s)1G(s)0.1s2s500誤差系數(shù)可求得如下5C0limeslims(0.1s1)0ss

47、0s00.1s2500C1limdeslim500(0.2s1)1s0dss0(0.1s2s500)2500C2limd2es100(0.1s2s500)1000(0.2s1)298ds2lim(0.1s2s500)35002s0s0rs(t)sin5trs(t)5cos5trs(t)25sin5t穩(wěn)態(tài)誤差級(jí)數(shù)為esrtC0C225sin5tC15cos5t24.9104sin5t1102cos5t3-21系統(tǒng)在單位斜坡輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差為esr2n加入比率微分環(huán)節(jié)后CsCsEsRs1asCsGs1asGs1as1Rss22nsGsRss22anCs22nssn2n2Rsn2nsRs1Rss2e

48、sr2animsEss0n可見取a20。，可使esrn3-22Gs4。ss24s63-23按照條件（2）可寫出系統(tǒng)的特點(diǎn)方程(s1j)(s1j)(sa)(s22s2)(sa)s3(2a)s2(22a)s2a0將上式與1G(s)0比較，可得系統(tǒng)的開環(huán)傳達(dá)函數(shù)G(s)2a(2a)s(22a)ss26根據(jù)條件（1），可得10.52aKv22aesr解得a1，于是由系統(tǒng)的開環(huán)傳達(dá)函數(shù)為G(s)2ss23s43-24（1）當(dāng)a=0時(shí)，0.354,n22。（2）n不變，要求0.7，求得a=0.253-251.單位脈沖響應(yīng)無零點(diǎn)時(shí)ctnentsin12nt,t012（b）有零點(diǎn)z1時(shí)1221nnnentsi

49、n12ntarctgct1212nn,t0比較上述兩種情況，可見有z1零點(diǎn)時(shí)，單位脈沖響應(yīng)的振幅較無零點(diǎn)時(shí)小，而且產(chǎn)生相移，12相移角為arctgn。1n2單位階躍響應(yīng)無零點(diǎn)時(shí)112ct1entsin12ntarctg,t012（b）有零點(diǎn)z1時(shí)12212ct1nnentsin12ntarctg,t012n加了z1的零點(diǎn)之后，超調(diào)量Mp和超調(diào)時(shí)間tp都小于沒有零點(diǎn)的情況。3-26系統(tǒng)中存在比率-積分環(huán)節(jié)K11s1，當(dāng)誤差信號(hào)et0時(shí)，由于積分作用，該環(huán)節(jié)的輸s出保持不變，故系統(tǒng)輸出持續(xù)增長，知道出現(xiàn)et0時(shí)，比率-積分環(huán)節(jié)的輸出才出現(xiàn)減小的趨勢(shì)。因此，系統(tǒng)的響應(yīng)必定存在超調(diào)現(xiàn)象。3-27在rt

50、為常量的情況下，考慮擾動(dòng)nt對(duì)系統(tǒng)的影響，可將框圖重畫如下7N(s)+K2C(s)_sK212ss2s1KKss111111ss圖A-3-2題3-14系統(tǒng)框圖等效變換CsK2sNs2s1K1K2s21s1根據(jù)終值定理，可求得nt為單位階躍函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為0，nt為單位斜坡函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為1。K1從系統(tǒng)的物理作用上看，因?yàn)樵诜磻?yīng)回路中有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，所以系統(tǒng)對(duì)階躍函數(shù)的擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)誤差為零。在反應(yīng)回路中的積分環(huán)節(jié)，當(dāng)輸出為常量時(shí)，能夠在反應(yīng)端產(chǎn)生一個(gè)與時(shí)間成正比的信號(hào)以和擾動(dòng)信號(hào)平衡，就使斜坡函數(shù)的擾動(dòng)輸入時(shí)，系統(tǒng)擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)誤差與時(shí)間無關(guān)。第四章習(xí)題參照答案4-14-2（1）GsK1s

51、3ss1分別點(diǎn)(0.45,j0)，與虛軸交點(diǎn)j3K1128（2）GsK1ss4s24s20分別點(diǎn)2,j0,2j2.5，與虛軸交點(diǎn)10K12604-3（1）K1s2s2Gs分別點(diǎn)為0,j0；從根軌跡圖可見，當(dāng)K10便有二個(gè)閉環(huán)極點(diǎn)位于右半s平面。所以不論K取何值，系統(tǒng)都不穩(wěn)定。（2）K1s1Gs2s2s分別點(diǎn)為0,j0；從根軌跡圖看，加了零點(diǎn)Z后，不論K取何值，系統(tǒng)都是穩(wěn)定的。14-7系統(tǒng)特點(diǎn)方程為s21s10s以為可變參數(shù)可寫為102ss1分別點(diǎn)為1,j0，出射角為P150。（1）無局部反應(yīng)時(shí)，單位速度輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)9態(tài)誤差為esr1；阻尼比為0.5；調(diào)節(jié)時(shí)間為ts6s5%（2）2時(shí)，es

52、r3，1.5，ts7.85sts321n可見，當(dāng)加入局部反應(yīng)之后，阻尼比變大，調(diào)節(jié)時(shí)間增大，穩(wěn)態(tài)誤差加大。(3)當(dāng)1時(shí)，系統(tǒng)處于臨界阻尼狀態(tài)。4-9主根軌跡圖的分別點(diǎn)為0.6,j0，和虛軸的交點(diǎn)為j0.85，K的穩(wěn)定范圍為8.56。4-10KesGsHss主根軌跡分別點(diǎn)1,j0；與虛軸交點(diǎn)j，2臨界K值。24-11（1）K1sGsHss（2）K1sGsHs2s1s210分別點(diǎn)212,j0；會(huì)集點(diǎn)212,j0；與虛軸交點(diǎn)j2；臨界穩(wěn)定K值為2。（3）GsHsKss1分別點(diǎn)1,j02當(dāng)較小時(shí)，且K在某一范圍內(nèi)時(shí)，可取近似式K。ss1K1s若較大，取上述近似式誤差就大，此時(shí)應(yīng)取近似式2。s1s2第五

53、章習(xí)題參照答案5-1(1)Gs1ss1Gj112Gj900arctg0.51.01.52.05.010.0Gj1.790.7070.370.2240.0390.0095Gj-116.6-135-146.3-153.4-168.7-174.2系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖如圖A-5-1所示。圖A-5-1題5-1系統(tǒng)（1）極坐標(biāo)圖11(2)Gs11s12sGj112142Gjarctgarctg200.20.50.81.02.05.0Gj10.910.630.4140.3170.1720.0195Gj0-15.6-71.6-96.7-108.4-139.4-162.96系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖如圖A-5-2所示。圖A-5-

54、2題5-1系統(tǒng)（2）極坐標(biāo)圖(3)1Gs1ss12sGj112142Gj900arctgarctg20.20.30.5125Gj4.552.741.270.3170.0540.0039Gj-105.6-137.6-161-198.4-229.4-253系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖如圖A-5-3所示。12圖A-5-3題5-1系統(tǒng)（3）極坐標(biāo)圖(4)1Gs2ss21s1Gj1212142Gj1800arctgarctg20.20.250.30.50.60.81Gj22.7513.87.862.520.530.650.317Gj-195.6-220.6-227.6-251.6-261.6-276.7-288.4系

55、統(tǒng)的極坐標(biāo)圖如圖A-5-4所示。圖A-5-4題5-1系統(tǒng)（4）極坐標(biāo)圖15-2(1)Gsj1j系統(tǒng)的伯德圖如圖A-5-5所示。13圖A-5-5題5-2系統(tǒng)（1）伯德圖1(2)Gs1j1j2系統(tǒng)的伯德圖如圖A-5-6所示。圖A-5-6題5-2系統(tǒng)（2）伯德圖1(3)Gsj1j1j2系統(tǒng)的伯德圖如圖A-5-7所示。14圖A-5-7題5-2系統(tǒng)（3）伯德圖(4)Gs121j1j2j系統(tǒng)的伯德圖如圖A-5-8所示。5-3Gs圖A-5-8題5-2系統(tǒng)（4）伯德圖1s0.1s10.5s1Gj11(0.1)21(0.5)2Gj900arctg0.1arctg0.50.51.01.52.03.05.010.0

56、Gj17.38.95.33.51.770.670.24Gj-106.89-122.3-135.4-146.3-163-184.76-213.7系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖如圖A-5-9所示。15圖A-5-9題5-3系統(tǒng)極坐標(biāo)圖系統(tǒng)的伯德圖如圖A-5-10所示。圖A-5-10題5-3系統(tǒng)伯德圖相角裕度0.7,增益裕量GM3.55dB5-4（1）Gj1，此為非最小相位環(huán)節(jié)，其幅頻、相頻特性表達(dá)式為j1Gj121Gj1800arctg該環(huán)節(jié)的伯德圖如圖A-5-11所示。16圖A-5-11題5-4伯德圖（2）慣性環(huán)節(jié)Gj1是最小相位的，其幅頻、相頻特性表達(dá)式為j1Gj112Gjarctg該環(huán)節(jié)的伯德圖如圖A-5-1

57、1點(diǎn)劃線所示。由圖可見，兩個(gè)環(huán)節(jié)擁有相同的幅頻特性，相頻特性有根本區(qū)別。10，系統(tǒng)的相頻特性曲線如圖A-5-12所示。5-7(a)Gs0.5s1圖A-5-1210相頻特性曲線題5-7Gs0.5s13.92，系統(tǒng)的相頻特性曲線如圖A-5-13所示。(b)Gss0.5s1圖A-5-133.92相頻特性曲線題5-7Gss0.5s1(c)Gs0.52s1，系統(tǒng)的相頻特性曲線如圖A-5-14所示。s20.5s117圖A-5-14題5-7Gs0.52s1相頻特性曲線s20.5s15-8(a)閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。(b)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。(c)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。(d)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。5-92esGss1s10.5s0時(shí)，經(jīng)

58、誤差修正后的伯德圖如圖A-5-15所示。從伯德圖可見系統(tǒng)的剪切頻次c1.15rad/s，在剪切頻次處系統(tǒng)的相角為(c)90arctgcarctg0.5c168.9由上式，滯后環(huán)節(jié)在剪切頻處最大率可有11.1的相角滯后，即18011.1解得0.1686s。因此使系統(tǒng)穩(wěn)定的最大值范圍為00.1686s。圖A-5-15題5-9系統(tǒng)伯德圖5-10由GsHsK知兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻次1121rad/s。令K，可繪制s1s13srad/s,13系統(tǒng)伯德圖如圖A-5-16所示。圖A-5-16題5-10系統(tǒng)伯德圖18確定()180所對(duì)應(yīng)的角頻次g。由相頻特性表達(dá)式(g)90arctg0.33garctgg180可得ar

59、ctg1.33g900.33g21解出grad/s31.732在圖A-5-16中找到L(g)2.5dB，也即對(duì)數(shù)幅頻特性提高2.5dB，系統(tǒng)將處于穩(wěn)定的臨界狀態(tài)。因此20lgK2.5dBK4為閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的臨界增益值。35-11由L(0.1)0dB知K1；由L(1)3dB知1是慣性環(huán)節(jié)由1的轉(zhuǎn)折頻次；s1從1增大到10，L()下降約23dB，可確定斜率為20dB/dec，知系統(tǒng)無其他慣性環(huán)節(jié)、或微分環(huán)節(jié)和振蕩環(huán)節(jié)。由(0.1)0和(1)83知系統(tǒng)有一串聯(lián)純滯后環(huán)節(jié)es。系統(tǒng)的開環(huán)傳達(dá)函數(shù)為esGsHss1由(1)18083解得0.66s?？纱_定系統(tǒng)的傳達(dá)函數(shù)為arctg1e0.66sGsHss

60、15-12系統(tǒng)的開環(huán)傳達(dá)函數(shù)為GsHs0.1K2s0.001s0.1s系統(tǒng)穩(wěn)定的增益范圍0K0.1。第六章6-1(a)GsRCs，超前網(wǎng)絡(luò)的伯德圖如圖A-6-1所示。RCs119圖A-6-1題6-1超前網(wǎng)絡(luò)伯德圖1，滯后網(wǎng)絡(luò)的伯德圖如圖A-6-2所示。(b)GsRCs1圖A-6-2題6-1滯后網(wǎng)絡(luò)伯德圖6-2(1)無源校正裝置的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，但要達(dá)到理想的校正效果，必須知足其輸入阻抗為零，輸出阻抗為無限大的條件，否則很難實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。且無源校正裝置都有衰減性。而有源裝置多是由直流運(yùn)算放大器和無源網(wǎng)絡(luò)組成，能夠達(dá)到較理想的校正效果。（2）采用比率-積分校正可使系統(tǒng)由I型轉(zhuǎn)變?yōu)镮I型。利用串聯(lián)超前校