零开关PWM电路：这类电路中引入辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过程前后，此电路的电压和电流基本上是方波，开关承受的电压明显降低，电路可以采用开关频率固定的PWM控制方式。
零电压开关PWM电路的基本开关单元 零电流开关PWM电路的基本开关单元 零转换PWM电路：这类软开关电路还是采用辅助开关控制谐振的开始时刻，所不同的是，谐振电路是与主开关并联的，输入电压和负载电流对电路的谐振过程的影响很小，电路在很宽的输入电压范围内并从零负载到满负载都能工作在软开关状态，无功率的交换玻消减到最小。
零电压转换PWM电路的基本开关单元 零电流转换PWM电路的基本开关单元 8-3．在移相全桥零电压开关PWM电路中，如果没有谐振电感L，电路的工作状态将发生哪些变化，哪些开关仍是软开关，哪些开关将成为硬开关?
答：如果没有谐振电感Lr，电路中的电容CS1，CS2与电感L仍可构成谐振电路，而电容Cs3，Cs4将无法与Lr构成谐振回路，这样，S3、S4将变为硬开关，S1、S2仍为软开关。
8-4．在零电压转换PWM电路中，辅助开关Sl和二极管VDI是软开关还是硬开关，为什么?答：在S1开通时，uS1不等于零；在S1关断时，其上电流也不为零，因此S1为硬开关。由于电感L的存在，S1开通时的电流上升率受到限制，降低了S1的开通损耗。由于电感L的存在，使VD1的电流逐步下降到零，自然关断，因此VD1为软开关。 9-2为什么要对电力电子主电路和控制电路进行电气隔离？其基本方法有哪些？一是安全，因为主回路和控制回路工作电压等级不一样、电流大小也不一样，各有各的过流保护系统。强电进入弱电系统会对弱电系统造成损坏；二是为了弱电系统的工作稳定性，因为弱电系统尤其模拟量型号很容易受到电磁干扰。
基本方法二种，电磁隔离，光电隔离。
9-3电力电子器件过电压的产生原因有哪些？过电压分为外因过电压和内因过电压两类。
■外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，包括 ◆操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起的过电压。 ◆雷击过电压：由雷击引起的过电压。
■内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括 ◆换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后，反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压。
◆关断过电压：全控型器件在较高频率下工作，当器件关断时，因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。
9-5电力电子器件过电压和过电流保护各有哪些主要方法？ 过压的保护器件有：稳压二级管;压敏二级管;双向触发二级管;过流的有：压敏电阻，晶闸管;继电器，还有一些是作电阻取样用IC作检测的保护等。
10-3．试阐明图10-7间接交流变流电路的工作原理，并说明该电路有何局限性。 答：间接交流变流电路是先将交流电整流为直流电，在将直流电逆变为交流电，图8.1所示的是不能再生反馈电力的电压型间接交流变流电路。该电路中整流部分采用的是不可控整流，它和电容器之间的直流电压和直流电流极性不变，只能由电源向直流电路输送功率，而不能由直流电路向电源反馈电力，这是它的一个局限。图中逆变电路的能
量是可以双向流动的，若负载能量反馈到中间直流电路，导致电容电压升高。由于该能量无法反馈回交流电源。故电容只能承担少量的反馈能量，这是它的另一个局限。
10-4．试分析10-8间接交流变流电路的工作原理，并说明其局限性。
答：图8—2是带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路，它是在图8一l的基础上，在中间直流电容两端并联一个由电力晶体管Vo和能耗电阻‰组成的泵升电压限制电路。当泵升电压超过一定数值时，使Vo导通，把从负载反馈的能量消耗在Ro上。其局限性是当负载为交流电动机，并且要求电动机频繁快速加减速时，电路中消耗的能量较多，能耗电阻R0也需要较大功率，反馈的能量都消耗在电阻上，不能得到利用。
10-5试说明图10-9间接交流变流电路是如何实现负载能量回馈的。
答：图8—3为利用可控变流器实现再生反馈的电压型间接交流变流电路，它增加了一套变流电路，使其工作于有源逆变状态。当负载回馈能量时，中间直流电压上升，使不可控整流电路停止工作，可控变流器工作于有源逆变状态，中间直流电压极性不变，而电流反向，通过可控变流器将电能反馈回电网。
10-6．何为双PWM电路?其优点是什么?
答：双PWM电路中，整流电路和逆变电路都采用PWM控制，可以使电路的输入输出电流均为正弦波，输入功率因数高，中间直流电路的电压可调。当负载为电动机时，可工作在电动运行状态，也可工作在再生制动状态；通过改变输出交流电压的相序可使电动机正转或反转，因此，可实现电动机四象限运行。
10-7．什么是变频调速系统的恒压频比控制?
答：即对变频器的电压和频率的比率进行控制，使该比率保持恒定。这样可维持电动机气隙磁通为额定值，使电动机不会因为频率变化而导致磁饱和和造成励磁电流增大，引起功率因数和效率的降低。
10-8．何为UPS ? 试说明图8.11所示UPS系统的工作原理。
答：UPS是指当交流输入电源发生异常或断电时，还能继续向负载供电，并能保证供电质量，使负载供电不受影响的装置，即不间断电源。图8—11为用柴油发电机作为后备电源的UPS，其工作原理为：一旦市电停电，则蓄电池投入工作，同时起动油机，由油机代替市电向整流器供电，整流后再通过逆变器逆变为50Hz恒频恒压的交流电向负载供电，市电恢复正常后，再重新由市电供电。因为蓄电池只作为市电与油机之间的过渡，柴油发电机作为后备电源，所以此系统可保证长时间不问断供电
自动控制理论
第一章习题参考答案
1-1多速电风扇的转速控制为开环控制。家用空调器的温度控制为闭环控制。 1-2 设定温度为参考输入，室内温度为输出。
1-3 室温闭环控制系统由温度控制器、电加热装置、温度传感器等组成，其中温度控制器可设定希望达到的室温，作为闭环控制系统的参考输入，温度传感器测得的室温为反馈信号。温度控制器比较参考输入和反馈信号，根据两者的偏差产生控制信号，作用于电加热装置。
1-4 当实际液面高度下降而低于给定液面高度hr，产生一个正的偏差信号，控制器的控制作用使调节阀增加开度，使液面高度逼近给定液面高度。
第二章 习题参考答案
2-1 （1）
C?s?2s?3； ?3R?s?s?5s2?4s?1C?s?s； ?32R?s?s?2s?s?1 （2）
C?s?e?s?3 （3） 2??Rss?2s?s?12-2 （1）单位脉冲响应g(t)? (2)单位脉冲响应g(t)?1?t1?3t211e?e；单位阶跃响应h(t)??e?t?e?3t； 2232627e?t2sin712?t27 t；单位阶跃响应h(t)??esin(t?1.21)。
22272-3 （1）极点?1,?3，零点?2； (2) 极点?1?j1. 2-4
3(s?23)C(s). ?R(s)(s?1)(s?2)2-5 (a)
U2?s?R1R2CS?R2R2R1CS?1???; U1?s?R1R2CS?R1?R2R1?R2R1R2CS?1R1?R2(b)
U1?s?1? U2?s?R1R2C1C2s2?(R1C1?R1C2?R2C2)s?1U2?s?RCs?1?; U1?s?RCs2-6 (a)
(b)
U2?s?R1??1?; U1?s?RRCs?14(c)
U2?s?R?R???1?1Cs?1?. U1?s?R?4?2-7 设激磁磁通??Kfif恒定
Cm???s??.
60Ua?s???s?LaJs2??Laf?RaJ?s?Raf?Ce?Cm??2???C?s??2-8
R?s?KACm?.
60??iLaJs3?i?Laf?RaJ?s2?i?Raf?Ce?Cm??s?KACm?2???2-9 id?2.19?10?3?0.084?ud?0.2?. 2-10 (2-6)
2-11(2-7)
2-12 前向传递函数G(s)改变、反馈通道传递函数H(s)改变可引起闭环传递函数C(s)R(s)改变。 2-14 (a)
?G1?G2?G3C?s??.
R?s?1??G1?H1?G3 (b)
G1?G2G3?G4?C?s??.
R?s?1?G1G2H1??G2G3?G4??H2?G1H3?2-15 框图化简中间结果如图A-2-1所示。
图A-2-1 题2-9框图化简中间结果
C?s?0.7s?0.42. ?32R?s?s??0.9?0.7k?s??1.18?0.42k?s?0.522-16
G1G2G3C?s???G4.
R?s?1?G2H1?G1G2H1?G2G3H22-17
G1G2G3C1?s? ?R?s?1?G1G2?G4?G1G2G4G5H1H2C?s?1?abcdef?agdef?abcdi?adgi?; ?R?s?1?cdh2-18 (a)
(b)
R2C?s??.
R?s?R1C1R2C2s2??R1C1?R2C1?R2C2?s?12-19 由选加原理,可得 .
第三章习题参考答案
3-1 分三种情况讨论 (a)当??1时 (b)当0???1时
(c)当??1时
（1）22??nt??n?3-3
c?t??t??e?1?t??n?n2?Mp?46.6%,ts?7.86s??2%?,(?n?2.12rad/s,??0.24)； ? （2）Mp?16.3%,ts?8s??2%?,(?n?1rad/s,??0.5)；
（3）ts?15s,(?n?0.4rad/s,??1.25)，过阻尼系统，无超调。 3-4 ??0.598,?n?19.588rad/s.
3-7 (1) Mp?9.49%,tp?1.96s,ts?3.33s(?2%). (2)
C(s)40，??0.6,?n?2rad/s. ?2R(s)s?2.4s?4s1,2???n3-8 （1） g(t)??12e?60t?12e?10t; (2)
C(s)600, ??1.429,?n?24.49rad/s. ?2R(s)s?70s?6003-10 （1）系统稳定。
（2）劳斯阵列第一列符号改变两次，根据劳斯判据，系统有两个极点具有正实部，系统不稳定。 （3）劳斯阵列第一列符号改变两次，根据劳斯判据，系统不稳定。
（4）系统处于稳定的临界状态，由辅助方程A?s??2s4?6s2?4可求得系统的两对共轭虚数极点
s1,2??j;s3,4??j2。须指出，临界稳定的系统在实际中是无法使用的。 3-11 （1）K>0时,系统稳定。 （2）K>0时，系统不稳定。 （3）0 列写劳斯表，得出系统稳定应满足的条件 由此得到?和K应满足的不等式和条件 2 3 4 5 9 2.5 15 2.28 30 2.13 100 2.04 6 4 3.3 3 根据列表数据可绘制K为横坐标、?为纵坐标的曲线，闭环系统稳定的参数区域为图A-3-3中的 阴影部分。 图A-3-3 闭环系统稳定的参数区域 3-13 根据系统特征方程s3?2s2?(K?2)s?3K?0，列写劳斯表 根据劳斯判据可得系统稳定的K值范围 当K?4时系统有一对共轭虚数极点，此时产生等幅振荡，因此临界增益Kc?4。 根据劳斯表列写Kc?4时的辅助方程
电力电子技术王兆安第五版课后习题全部答案
