电力电子课后习题答案.docx

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1、.第五章直流-直流交流电路1．简述图5-1a所示的降压斩波电路工作原理。答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V导通一段时间ton，由电源E向L、R、M供电，在此期间，uo＝E。然后使V关断一段时间toff，此时电感L通过二极管VD向R和M供电，uo＝0。一个周期内的平均电压Uo＝tonE。输出电压小于电源电压，起tontoff到降压的作用。2．在图5-1a所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω，L值极大，EM=30V，T=50μs,ton=20μs,计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输

2、出电压平均值为Uo=tonE=20200=80(V)T50输出电流平均值为Io=Uo-EM=8030=5(A)R103．在图5-1a所示的降压斩波电路中，E=100V，L=1mH，R=0.5Ω，EM=10V，采用脉宽调制控制方式，T=20μs，当ton=5μs时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。当ton=3μs时，重新进行上述计算。解：由题目已知条件可得：m=EM=10=0.1E100..τ=L=0.001=0.002R0.5当ton=5μs时，有ρ=T=0.01=ton=0.0025

3、由于0.00251=0.249>me1=e0.01e1e1所以输出电流连续。此时输出平均电压为Uo=tonE=1005=25(V)T20输出平均电流为Io=Uo-EM=2510=30(A)R0.5输出电流的最大和最小值瞬时值分别为Imax=1emE=1e0.00250.1100=30.19(A)1eR1e0.010.5Imin=e1Ee0.00251100e1mR=e0.0110.10.5=29.81(A)当ton=3μs时，采用同样的方法可以得出：αρ=0.0015由于e1=e0.0151=0.149>m0.01e1e1所以输出电流仍然连续。此时输出

4、电压、电流的平均值以及输出电流最大、最小瞬时值分别为：..Uo=tonE=1003=15(V)T20Io=Uo-EM=1510=10(A)R0.5Imax=1e0.0015100=10.13(A)0.010.11e0.50.0015100=9.873(A)Imin=e0.0110.1e10.54．简述图5-2a所示升压斩波电路的基本工作原理。答：假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压为恒值Uo。设V处于通态的时间为ton，此阶段电感

5、L上积蓄的能量为EI1ton。当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为toff，则在此期间电感L释放的能量为UoEI1toff。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即：EI1tonUoEI1toff化简得：UotontoffETEtofftoff式中的T/toff1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。..5．在图5-2a所示的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs，ton=25μs时，计算输出电压平均值Uo，输出电流

6、平均值Io。解：输出电压平均值为：Uo=输出电流平均值为：TE=4050=133.3(V)toff4025Io=Uo=133.3=6.667(A)R206．试分别简述升降压斩波电路和Cuk斩波电路的基本原理，并比较其异同点。答：升降压斩波电路的基本原理：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L供电使其贮存能量，此时电流为i1，方向如图3-4中所示。同时，电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。此后，使V关断，电感L中贮存的能量向负载释放，电流为i2，方向如图3-4所示。可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反。稳态时，一个周期T内电感L两

7、端电压uL对时间的积分为零，即T0uLdt0当V处于通态期间，uL=E；而当V处于断态期间，uL=-uo。于是：EtonUotoff所以输出电压为：UotonEtonEEtoffTton1..改变导通比，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<<1/2时为降压，当1/2<<1时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。Cuk斩波电路的基本原理：当V处于通态时，E—L1—V回路和R—L2—C—V回路分别流过电流。当V处于断态时，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路如图3-5

8、b所示，相当于开关S在A、B两点之间交替切换。假设电容C很大使电容电压uC的脉动足够小时。当开