电力电子技术-徐春燕-第3章答案-

第3章习题及参考或标准答案1.简述3-1a所示的降压斩波电路的工作原理。说明：工作原理在教材中已经分析得很详细，读者可自行对照理解并陈述，表达方式并不唯一。2.在图3-1a所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω，L值极大，EM=30V。采用脉宽调制控制方式，当T=50µs，ton=20µs时，计算输出电压平均值Uo、输出电流平均值Io。解：由题目已知L值极大，则负载电流连续，那么：3.在图3-1a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：（1）当ton=5µs时，a)判断I0是否连续：因此，负载电流连续；b)计算Uo、Io：c)计算Imax、Imin：（2）当ton=3µs时，同理：可知，负载电流仍连续，则：同上，可算出：4.简述图3-4a所示升压斩波电路的基本工作原理。解：工作原理在教材中已经分析得很详细，读者可自行对照理解并陈述，表达方式并不唯一。5.在图3-4a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，输出电流平均值Io。解:由于L和C值极大，所以负载电流连续，则：6.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。解：工作原理在教材中已经分析得很详细，读者可自行对照理解并陈述，表达方式并不唯一。升降压斩波电路与Cuk斩波电路相比，其相同点在于，两者的输入、输出关系相同；其不同点在于，Cuk斩波电路有一个明显优点，即其输入电源电流和输出负载电流都是连续，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。7.试绘制Sepic斩波电路和Zeta斩波电路的原理图，并推导其输入输出关系。解：原理图请参看教材图3-9，图3-10进行绘制。（1）Sepic斩波电路输入输出关系推导：V通态，E—L1—V回路和C1—V—L2回路形成，L1和L2贮能。V断态，E—L1—C1—VD—负载回路及L2—VD—负载回路形成，此阶段E和L1既向负载供电，同时也向C1充电（C1贮存的能量在V处于通态时向L2转移）。输入输出关系为：EEtTtEttU1ononoffono（2）Zeta斩波电路输入输出关系推导：V处于通态期间，电源E经开关V向电感L1贮能。V关断后，L1－VD－C1构成振荡回路，L1的能量转移至C1，能量全部转移至C1上之后，VD关断，C1经L2向负载供电。输入输出关系：EU1o8.分析图3-11a所示的电流可逆斩波电路，并结合图3-11b的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。解：在一周期内，此电路升压、降压斩波交替工作，其中V1和VD1作降压斩波器，V2和VD2作升压斩波器。0～t1期间，V2关断由于L释放能量，L和M共同作用，VD2导通，向电源反送能量io反向逐渐减小，输出uo=E；其电流流通路径如题解图1所示：t1～t2期间，V1开通，电流正向流通，并逐渐增大，输出电压uo=E；其电流流通路径如题解下图2所示：图10～t1期间电流流通情况图2t1～t2期间电流流通情况t2～t3期间，V1关断，L储存的能量经VD1释放，io不断减小至0，输出电压uo=0；其电流流通路径如题解图3所示：t3～t4期间，V2开通，反电动势EM作用使电枢电流反向，电感蓄能，io反向增大，输出电压uo=0;其电流流通路径如题解图4所示：图3t2～t3期间电流流通情况图4t3～t4期间电流流通情况9.对于图3-12所示的桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于反转电动状态，试分析此时电路的工作情况，并绘制相应的电流流通路径图，同时标明电流流向。解：桥式可逆斩波电路如题解图见教材图3-12，要使电动机工作于反转电动状态，则电流流通路径图如题解图5所示，此时V1保持为断态，VD1截至，V4保持为断态，VD4截至，V2保持为通态，VD2截至。图5电动机工作于反转电动状态电流流通情况V3和VD3构成降压斩波电路，使电动机工作于第三象限，V3导通时，电流的流向：E+—V3—A—电动机—R—L—B—V2—E-；当V3截至时：L—B—V2—VD3—A—电动机—R—L。反转电动状态的等效电路如题解图6所示。图6电动机工作于反转电动状态时的等效电路图10.请以3.3节中的案例分析为基础，继续完善“36V开关电源”的设计与制作。说明：任课教师自行检查完成情况。