第5章習(xí)題答案

1、第5章 直流-直流變流電路5-1 簡(jiǎn)述圖5-1a所示的降壓斬波電路的工作原理。答：降壓斬波器的原理是：在一個(gè)控制周期中，讓V導(dǎo)通一段時(shí)間，由電源E向L、R、供電，在此期間，。然后使V關(guān)斷一段時(shí)間，此時(shí)電感L通過(guò)二極管VD 向R和供電，。一個(gè)周期內(nèi)的平均電壓。輸出電壓小于電源電壓，起到降壓的作用。5-2 在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，已知E=200V，R=10，L值極大，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=40s，=20s時(shí)，計(jì)算輸出電壓的平均值和輸出電流平均值。解：由于L值極大，故負(fù)載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為輸出電流平均值為5-4 簡(jiǎn)述圖5-2a所示升壓斬波電路的基本原理。答：假設(shè)電路中電感

2、L值很大，電容C值也很大。當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源E向電感L充電，充電電流基本恒定為，同時(shí)電容C上的電壓向負(fù)載R供電，因C值很大，基本保持輸出電壓為恒值Uo。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為，此階段電感L上積蓄的能量為。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)E和L共同向電容C充電并向負(fù)載R提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為，則在此期間電感L釋放的能量為。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即：化簡(jiǎn)得：式中的，輸出電壓高于電源電壓，故稱(chēng)該電路為升壓斬波電路。5-5 在圖5-2a所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和C值極大，R=25，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=50s，ton=20s時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均

3、值Uo，輸出電流平均值Io。解：輸出電壓平均值為：Uo =83.3(V)輸出電流平均值為：Io =3.332(A)5-6 試分別簡(jiǎn)述升降壓斬波電路和Cuk斬波電路的基本原理，并比較其異同點(diǎn)。答：升降壓斬波電路的基本原理：當(dāng)可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，電源E經(jīng)V向電感L供電使其貯存能量。此后，使V關(guān)斷，電感L中貯存的能量向負(fù)載釋放。負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。改變導(dǎo)通比a，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng)0<a <1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<a <1時(shí)為升壓，因此將該電路稱(chēng)作升降壓斬波電路。Cuk斬波電路的基本原理：當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，EL1V回路和

4、RL2CV回路分別流過(guò)電流。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，EL1CVD回路和RL2VD回路分別流過(guò)電流。輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。兩個(gè)電路實(shí)現(xiàn)的功能是一致的，均可方便的實(shí)現(xiàn)升降壓斬波。與升降壓斬波電路相比，Cuk斬波電路有一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，其輸入電源電流和輸出負(fù)載電流都是連續(xù)的，且脈動(dòng)很小，有利于對(duì)輸入、輸出進(jìn)行濾波。5-8 分析圖5-7a所示的電流可逆斬波電路，并結(jié)合圖5-7b的波形，繪制出各個(gè)階段電流流通的路徑并標(biāo)明電流方向。答：將一個(gè)周期分為4個(gè)區(qū)間。在0，t1）區(qū)間，電流為負(fù)，電壓為正，則V2肯定是關(guān)斷的（若V2開(kāi)通則電壓為0），無(wú)論V1開(kāi)通還是關(guān)斷，電流方向?yàn)椋弘娫碋的負(fù)端-電機(jī)M-電阻R-

5、電感L-二極管VD2-電源E的正端，如圖(b)所示。在(t1，t2區(qū)間，電流為正，電壓為正，則V2肯定是關(guān)斷的（若V2開(kāi)通則電壓為0），V1開(kāi)通（因?yàn)殡娏魃仙?，電流方向?yàn)椋弘娫碋的正端-開(kāi)關(guān)管V1-電感L-電阻R-電機(jī)M -電源負(fù)E的端，如圖(c)所示。在t2，t3)區(qū)間，電流為正，電壓為0，則V1肯定是關(guān)斷的（若V1開(kāi)通則電壓為正），無(wú)論V2開(kāi)通還是關(guān)斷，電流方向?yàn)椋弘姍C(jī)M負(fù)端-二極管VD1-電感L-電阻R-電機(jī)M正端，如圖(d)所示。在(t3，t4)區(qū)間，電流為負(fù)，電壓為0，則V1肯定是關(guān)斷的（若V1開(kāi)通則電壓為正），無(wú)論V2開(kāi)通（因?yàn)殡娏髫?fù)方向上升），電流方向?yàn)椋弘姍C(jī)M正端-電阻R-電

6、感L-開(kāi)關(guān)管V2-電機(jī)負(fù)M端，如圖(f)所示。ttuoioiV1iD1iV2iD2t1t2t3t40題5-8圖(a) 題5-8圖(b) 題5-8圖(c) 題5-8圖(d) 題5-8圖(e)5-10 多相多重?cái)夭娐酚泻蝺?yōu)點(diǎn)？答：多相多重?cái)夭娐芬蛟陔娫磁c負(fù)載間接入了多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的基本斬波電路，使得輸入電源電流和輸出負(fù)載電流的脈動(dòng)次數(shù)增加、脈動(dòng)幅度減小，對(duì)輸入和輸出電流濾波更容易，濾波電感減小。此外，多相多重?cái)夭娐愤€具有備用功能，各斬波單元之間互為備用，總體可靠性提高。5-11 試分析正激電路和反激電路中的開(kāi)關(guān)和整流二極管在工作時(shí)承受的最大電壓，輸入輸出電壓關(guān)系。1）正激電路開(kāi)關(guān)在工作時(shí)承受的

7、最大電壓 整流二極管在工作時(shí)承受的最大電壓，電流連續(xù)時(shí)（對(duì)于電流斷續(xù)時(shí)，不做要求）。輸入輸出電壓關(guān)系電流連續(xù)模式，在負(fù)載為零的極限情況下2）反激電路開(kāi)關(guān)在工作時(shí)承受的最大電壓 整流二極管在工作時(shí)承受的最大電壓。輸入輸出電壓關(guān)系電流連續(xù)模式，在負(fù)載為零的極限情況下5-12 試分析全橋，半橋和推挽電路中的開(kāi)關(guān)和整流二極管在工作時(shí)承受的最大電壓，輸入輸出電壓關(guān)系。1）全橋電路開(kāi)關(guān)在工作時(shí)承受的最大電壓 按書(shū)圖5-18的原理圖，整流二極管在工作時(shí)承受的最大電壓。輸入輸出電壓關(guān)系濾波電感電流連續(xù)時(shí) ，在負(fù)載為零的極限情況下 2）半橋電路開(kāi)關(guān)在工作時(shí)承受的最大電壓 按書(shū)圖5-16的原理圖，整流二極管在工作時(shí)承受的最大電壓