电力电子技术-徐春燕-第3
章答案-
-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
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，
E M=10V，采用脉宽调制控制方式，T=20μs，当t on=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t on=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 —L 1—V 回路和C 1—V —L 2回路形成，L 1和L 2贮能。
V 断态，E —L 1—C 1—VD —负载回路及L 2—VD —负载回路形成，此阶段E 和L 1既向负载供电，同时也向C 1充电（C 1贮存的能量在V 处于通态时向L 2转
移）。
输入输出关系为：
E E t T t E t t U α
α-=-==
1on on off on o
（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L 1贮能。
V 关断后，L 1－VD －C 1构成振荡回路， L 1的能量转移至C 1，能量全部转移至C 1上之后，VD 关断，C 1经L 2向负载供电。
输入输出关系：
E U α
α-=
1o 8. 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V 1和VD 1作降压斩波器，V 2和VD 2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1 0～t1期间电流流通情况 图2 t1～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3 t2～t3期间电流流通情况 图4 t3～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。