电力电子学课后题答案第三章讲义.docVIP

第3章 复习题及思考题直流直流电压变换中开关器件的占空比是什么？推证图3.1(c)所示脉宽时间为、脉宽角度为周期为、幅值为的方波脉冲电压的直流平均值及各次谐波的幅值。 图3.1 Buck变换器电路结构及降压 答：占空比与开关周期的比值。 图3.1(c)方波脉冲电压，其中常数项为直流平均值，即，各余弦项为各次谐波，其幅值为：。 2. 脉冲宽度调制PWM和脉冲频率调制PFM的优缺点是什么？不变（开关频率不变），改变调控输出电压；脉冲频率调制方式PFM，保持不变，改变开关频率或周期调控输出电压。 实际应用中广泛采用PWM方式。因为采用定频PWM开关时，输出电压中谐波的频率固定，滤波器设计容易，开关过程所产生电磁干扰容易控制。此外由控制系统获得可变脉宽信号比获得可变频率信号容易实现。但是在谐振软开关变换器中为了保证谐振过程的完成，采用PFM控制较容易实现。 3. Buck变换器中电感电流的脉动和输出电压的脉动与哪些因数有关，试从物理上给以解释。、开关频率、输入电压、输出电压有关，输出电压的脉动量与电感量、电容量、开关频率、输出电压有关。电感量、电容量越大其滤波效果越好，而开关频率越高，滤波电感的交流阻抗就越大，它对直流电压的阻抗基本为0，同时滤波电容的交流阻抗越小。 4. Buck变换器断流工况下的变压比与哪些因数有关，试从物理上给以解释。Buck变换器在电流断续工况下其变压比不仅与占空比有关，还与负载电流的大小、电感、开关频率以及电压等有关。图3.2(a)、3.(a)电路稳态时在一个开关周期中，电感电流的增量，电感的磁通增量是否为零，为什么？电容的电流平均值为零，电容端电压的增量是否为零，为什么？，同时电感的磁通增量电感的磁通增量电感的磁通增量电容的电流平均值为，电容端电压的增量，而电容端电压增量，故电容端电压的增量 6. Buck变换器中电流临界连续是什么意思？当负载电压电流一定时在什么条件下可以避免电感电流断流?两种工况的临界点这时在开关管阻断期结束时，电感电流刚好降为零。负载电压电流一定时和提高开关频率都可以避免电感电流断流开关电路实现直流升压变换的基本原理是什么？答：为了获得高于电源电压的直流输出电压，一个简单而有效的办法是利用图中电感线圈在其电流减小时所产生的反电势电感电流减小时，为正值将此电感反电势与电源电压串联相加送至负载，则负载就可获得高于电源电压的直流电压 8. Boost变换器为什么不在占空比接近1的情况下工作接近于1，那么开关接近于全导通状态，几乎没有关断时间，那么电感在开关管导通期间储存的能量没有时间释放，将造成电感饱和，直至烧毁。因此Boost变换器不在占空比接近1的情况下工作Boost变换器也可以看出，当占空比接近1接近于无穷大，这显然与实际不符，将造成电路无法正常工作。 9. 升压降压变换器（Cuk变换器）的工作原理及主要优点是什么？期间和T短路，电流线性增加，电源将电能变为电感储能，与此同时电容经T对及负载放电，并使电感电流增大而储能。在随后的期间，开关管T阻断，电感电流经电容及二极管D续流，此时，电感也经D续流，的磁能转化为电能对负载供电。Cuk变换器的优点是仅用一个开关管使电路同时具有升、降压功能；而且该变换器输入输出电流脉动小。 10. 如何理解Cuk变换器中间电容电压等于电源电压与负载电压之和，？，稳态运行时，一个开关周期中电感、电流增量为零，磁链增量为零，电感两端电压的直流平均值为零。因此Cuk电路拓扑结构图可直接得到直流平均电压。 11. 直流直流四象限变换器的四象限指的是什么？直流电机四象限运行中的四象限指的是什么？这两种四象限有什么对应关系？ 答：直流/直流四象限变换器的四象限指的是变换器的输出电压、输出电流均可正可负的四种组合。 直流电机四象限运行中的四象限指的是电机的转速和电磁转矩可正可负的四种组合。对于电机的转速有：；对于电机的电磁转矩： 。 在励磁电流不变、磁通不变时电机的转速、电磁转矩大小和方向由、决定。 通过改变的大小及的大小和方向，调控电机在正方向下旋转时的转速及电磁转矩的大小和方向，既可使直流电机在电动机状态下变速运行亦可在发电机制动状态下变速运行。因此直流/直流四象限变换器的四象限和直流电机运行中的四象限之间存在一一对应的关系，如图3.9(d)所示。 12. 多重、多相直流直流变换器中，多重（重数），多相（相数）指的是什么意义？多重、多相变换器的优点是什么？假定变换器中开关管周期，）是指：在一个周期中变换器负载电流脉动次），即脉动频率为。）是指：在一个周期中变换器电源侧电流脉动次，即脉动频率为。多重、多相变换器输出电压、输入电流脉动频率比单个变换电路成倍地提高，因而可以显著改善变换器输入、输出特性或者减少变换