答 案：一、（15）
1）有效地使用电力半导体器件应用电路和设计理论以及分析开发工具实现对电能的高效能变换和控制的一门技术。 2）电压变换、电流变换、频率变换、波形变换
3）原理基于可逆整流，工作可靠，可以直接套用成熟的直流可逆调速技术，经验和装置；流过电动机的电流近似三相正弦，附加损耗小，脉动转矩小，负载是普通交流电动机，价格便宜；当电源为50HZ时，最大频率不超过20HZ；主回路复杂，应用器件多小容量时不经济。 4）有源逆变和无源逆变；有源逆变应用在高压直流输电、直流调速的电力机车；供给要求变频调速的负载
5）利用串联或并联谐振时阻抗最大或最小的特性，在谐振时（负载电流为零时或负载电压为零时）接通或关断负载，这时对应的电流（或电压）为零。具体实现是用电力电子器件控制来完成的。
二、（15）
解：由Ud?0.45U21?cos?2可得cos??20.450
?402200
?1??0.192
α=arcos(-0.192)=1010=1000 晶闸管导通的角度： θ
续流二极管导通角度：θ
=π-α=180-100=80
000
D =π+α=180+100=280
T
0
由于ωL=2πf=2*3.14*50*0.1=31.4Ω>>2Ω所以负载为大电感负载，且回路有续流二极管，按纯电阻负载的方法计算。
Id=Ud/R=40/2=20A 流过晶闸管的平均电流IdT=[（180-α）/360]Id=[（180-100）/360]*20=4.4A 流过晶闸管电流有效值IT?180??2?Id?180?100360*20?9.4A
流过二极管的平均电流IdR=[（180+α）/360]Id=[（180+100）/360]*20=15.6A 流过二极管电流有效值ID????2?Id?180?100360*20?17.6A
加在晶闸管电压峰值:UTm=UTm?三、（15）三相半波逆变电路：
2U2?2*220?312V，续流管最高电压 312V
答：在β=60度前，DT5导通，输出电压UC的瞬时值，且大部分负压，当β=60度时，触发DT1导通，输出电压UA的瞬时值，且UA大部分在交流电的负半周，故导通使DT5承受负压而关断。
从自然换相点3开始，B相的电位最高，但由于EM提供电势，仍能使A相的晶闸管DT1承受正压而维持导通，直到自然换相点后β=60时，控制B相的晶闸管DT3导通，输出电压UB的瞬时值，且BT3导通给DT1施加一个负电压Uab，使DT1关断截止，实现换相；
从自然换相点5开始，C相的电位最高，但由于EM提供电势，仍能使B相的晶闸管DT1承受正压而维持导通，直到自然换相点后β=60时，控制C相的晶闸管DT5导通，输出电压UC的瞬时值，且BT5导通给DT3施加一个负电压Ubc ，使DT3关断截止，实现换相。
2）当β=60度时、U2=110伏时的输出电压Ud值；
Ud= —1.17*U2*COSβ==--64.35伏
3）当回路电阻R=2Ω时输出平均电流Id。 Id=(EM-Ud)/2=(110-64.35)/2=22.825安
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四、（20）
1）试叙述电路工作在整流工作状态下的工作过程： 2）当α=30度时，在图中画出输出电压的波形并计算当U2=110伏时的输出电压Ud值；228.63V 3）当回路电阻R=2Ω时输出平均电流Id。
答：在自然换相点
1后
30度处控制DT1导通，并给DT6加控制脉冲，输出电压为Uab；在自然换相点2后30度处控制共阳极的DT2导通，并给共阴极的DT1加控制脉冲，输出电压为Uac，DT2导通
关断了DT6；在自然换相点3后30度处控制共阳极的DT3导通，并给共阳极的DT2加控制脉冲，输出电压为Ubc，DT3导通关断DT1；
在自然换相点4后30度处控制DT4导通，并给DT3加控制脉冲，输出电压为Uba；在自然换相点5后30度处控制共阴极的DT5导通，并给
共阳极的DT4加控制脉冲，输出电压为Uca，DT5导通关断了DT3；在自然换相点6后30度处控制共阳极的DT6导通，并给共阳极的DT5加控制脉冲，输出电压为Ucb，DT6导通关断DT4；
当β=60度时、U2=110伏时的输出电压Ud值；
Ud=2.34*U2*COSα==2.34*110*COS30= 222.91493893411450767698234415181伏
当回路电阻R=2Ω时输出平均电流Id： Id=Ud/2=222.9/2=111.45安
0
五、（10）
解： 电机正转时：电路可实现降压斩波和升压斩波。
电机反转时：电路可实现降压斩波和升压斩波。 1）U0=αE=0.5*12=6V
I0=(U0-EM)/R=(6-5)/2=0.5A
2) 假如Q1、Q2导通，电机正转，当Q1关断时Q4并接的续流二极管导通续流，完成降压斩
波任务。 当T1关断后某个时刻，动能使电机产生的电能大于电源提供的能量时（电动机进入发电电运行状态），关断T2并开通T4，电机的能量通过T4和T2的续流二极管导通给L反向存储能量，当关断T4时，L的存储能量通过T1的续流二极管给电源E充电，从而实现制动功能。也就是说所谓的升压斩波。
在升压的过程中，电机消耗了动能，转换成电能，使运动的车辆平稳下坡，起到了制动的目的。
反转时与正转时叙述类似，换成另一对IGBT工作。
3）降压斩波电路应用在车辆的直流调速上；升压斩波应用在直流调速车辆下坡时的制动上。
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六、（10）
1）在ｕC的一个周期内，输出的PWM波只有±Uｄ两种电平，而不象单极性控制时还有零电平。在调制信号ｕC和载波信号ｕr的交点时刻控制各开关器件的通断。在ｕC的正负半周，对各开关器件的控制规律相同。调制信号为正弦波。
2)输出的PWM波为SPWM波（正弦调制规律的PWM） 3）双极性（正负极性的）PWM波。
七、（10）变频器的通用电路
1）整流电路：把交流电变成直流电，采用三相桥式不可控整流电路，功率因素高。
2）逆变电路：把直流电变成交流电，采用GTR的三相桥式逆变电路，前面有大电容器，是电压型逆变器，输出三相交流电U、V、W。
3）控制电路1：产生SPWM波，控制6个GTR按照三相电的要求规律导通。当电流检测电路检
测到输出电流大于最大限制电流时，控制电路1不输出SPWM波，GTR全部关断，起到了过电流保护的作用。
4）控制电路2：检测设备的温度是否在正常工作范围内，当温度超出正常工作范围，自动关断设备电源。
八、 （5）
1．串联的晶闸管的个数：ns?2Un0.8UTN2Im0.8*IT?2*8000.8*10002*1000.8*100?1600/800?2
2．并联的晶闸管的个数：np???20080?2.5?3
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