【文章內(nèi)容簡介】 VD 上電流平均值 IdVD和有效值 IVD。 E V + M RLV D ioEMu o i G 圖 5－ 1 4. 理想的升壓變換器。假設(shè)輸出電壓 vo 恒定，并通過占空比 D 的控制使其穩(wěn)定為 24V。當(dāng)輸入電壓 Vd 在 816V 范圍內(nèi)變化時，輸出功率 Po≥ 5W，開關(guān)頻率fs=20KHz, C=470μ F。計算使變換器始終工作于連續(xù)導(dǎo)通模式所需要的最小電感Lmin。 5. 理想的升壓變換器， Vo＝ 24V， fs=20KHz,L=150μ H， C=470μ F；當(dāng) Vd＝ 12V, Io= 時，計算輸出電壓脈動的峰－峰值Δ Vo。（ 計算前應(yīng)判斷，電流是否連續(xù) ，本題是臨界連續(xù)狀態(tài)，脈動電壓的計算與連續(xù)時不同，應(yīng)根據(jù)電流重新計算 ） 6. 在圖 52所示的升壓斬波電路中，已知 E=50V， L 值和 C 值極大， R=20Ω，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng) Ts=40μs ， ton=25μs 時， 回答下列問題： 1） 計算輸出電壓平均值 Uo，輸出電流平均值 Io， 輸 入電源的 電流平均值 Iin。 2）畫出如下波形：電感上電壓 uL 和電流 iL，器件 V 上電流 iv 和電壓 uv， 二極管 VD 上電流 iVD 和電壓 uVD。 3）計算電感上的電流平均值 IdL， 器件 V 上電流平均值 IdV和有效值 IV；二極管 VD 上電流平均值 IdVD 和有效值 IVD。 圖 5－ 2 7. 如圖 53所示降壓斬波電路，設(shè)輸入電壓 E＝ 200V，電感 L是 100μ H, 電容C無窮大，輸出接 10Ω的電阻，電路的工作頻率是 50KHz，全控器件導(dǎo)通占空比為 ， 回答下列問題 ： 1） 計算輸出電壓平均值 Uo，輸出電流平均值 Io。 2）畫出器件 V 上電流 iv 波形，并計算 流過 器件 V的峰值電流。 3）為了 將 器件 V 的峰值電流減小為輸出直流電流 Io 的 110％，應(yīng)改變什么參數(shù)，它的 取 值是多 少？ 圖 5－ 3 8. 在圖 54所示的升 降 壓斬波電路中，已知 E=100V， L 值和 C 值極大， R=10Ω，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng) Ts=40μs ， 回答下列問題： 1）要求輸出電壓 Vo 在 50V～ 150V 之間調(diào)節(jié)時，計算占空比的變化范圍。 2） 占空比為 時 ， 計算輸出電壓平均值 Uo，輸出電流平均值 Io。 并畫出如下波形：電感上電壓 vL，開關(guān) V 上電流 iv，及二極管 VD上電流 id的波形。 3） 在 2） 題的條件下 ，計算開關(guān) V 上電流平均值 IdV 和有效值 IV；二極管VD上電流 平均值 IdVD 和有效值 IVD。 圖 5－ 4 5－ 5為 CUK 斬波電路，也是一種可實現(xiàn)升降壓的 DC－ DC 變換器，其特點是：輸入電源電流和輸出負(fù)載電流都是連續(xù)的，且脈動很小，有利于對輸入、輸出進(jìn)行濾波。 試分析其工作原理，并推導(dǎo)變壓比的表達(dá)式（可假設(shè)穩(wěn)態(tài)時電容 C 上電壓恒定）。 (較復(fù)雜，可刪去 ) 圖 5－ 5 5－ 6 為全橋 DC－ DC 變換器， E＝ 200V， EM=50V， R＝ 5Ω， L 值極大，采用雙極性 PWM 控制， 器件的開關(guān)控制信號通過給定信號與三角波相比較而生成，如圖 5－ 7所示。回答下列問題： 1）在圖 5－ 7基礎(chǔ)上，畫出器件 V1～ V4 驅(qū)動信號的波形（高電平表示開通，低電平表示關(guān)斷），及變換器輸出電壓 uo的波形。 2）假設(shè)負(fù)載電流 Io 為正且平直連續(xù)，分別畫出當(dāng)器件 V1 上施加開通和關(guān)斷控制信號時，負(fù)載電流的路徑。（要注意器件上施加開通控制信號后，它是否能夠?qū)?，取決于負(fù)載電流的方向） 3）假設(shè)負(fù)載電流 Io 為負(fù)且平直連續(xù)，分別畫出當(dāng)器件 V1 上施加開通和關(guān)斷控制信號時，負(fù)載電流的路徑。 4） trivV? 時， 計算 V1 器件驅(qū)動信號的占空比， 輸出電壓平均值 Uo，輸出電流平均值 Io， 輸 入電源的 電流平均值 Iin。 圖 5－ 6 圖 5－ 7 第 3 部分： 仿真 題 5－ 8中的 BUCK 變換器進(jìn)行電路仿真，并回答下列問題： 1）記錄連續(xù)導(dǎo)通模式下電感電流 iL 及電容電壓 vc 的波形。測量輸出電壓的平均值，與理論計算值相比較，并分析二者不相等的原因。 2）將負(fù)載電阻增加為 10Ω時，記錄斷續(xù)導(dǎo)通模式下 電感電 流 iL 及電容電壓vc 的波形。 圖 5－ 8 第 6 章 開關(guān)型直流 交流變換器 習(xí)題 第 1 部分： 簡答題 有源逆變與無源逆變的區(qū)別 ， 電壓源型逆變器與電流源型逆變器的區(qū)別 。 SPWM 控制 技術(shù)，回答下列問題： 1） 什么是異步調(diào)制？什么是同步調(diào)制？兩者 相比較 各有何 優(yōu)、缺 點？ 2） 分析為什么在同步調(diào)制時，載波比要取奇數(shù)？而且對于三相逆變器，載波還要求是 3 的倍數(shù)。 3） 上述兩種調(diào)制方式中，根據(jù)什么原則來判斷應(yīng)選擇哪一種方式？ 4） 什么是 分段同步調(diào)制 ，與上述兩個方式相比它 有什么優(yōu)點？ 5） 什么是過調(diào)制？與線性調(diào)制相比，它有何優(yōu)、缺點？過調(diào)制方式適合于哪種應(yīng)用領(lǐng)域？ 6）與 SPWM 控制方法相比， 方波控制方法有何優(yōu)、缺點？方波調(diào)制方法適用于什么場合？ 3. 對于單相全橋逆變器，試從以下幾個方面說明與雙極性 SPWM 控制方式相比，單極性 SPWM 控制方式的優(yōu)點，并分析這些優(yōu)點對于逆變器的運(yùn)行有什么好處？ 1） 逆變器直流側(cè)輸入電流脈動幅度。 2）等效開關(guān)頻率。 3）輸出電壓諧波的特點。 逆變器 輸出電 流 的脈動 ，回答下 列問題： 1） 給出輸出電流脈動的定義，當(dāng)負(fù)載為交流電動機(jī)時，說明為什么電流的脈動分量不提供負(fù)載的有功功率？ 2） 當(dāng) 輸出電壓的基波幅值相同時 ，說明在方 波控制和 SPWM 控制 下 逆變器輸出 電流的 脈動 幅度有何區(qū)別，試分析造成這種區(qū)別的原因？ 3）試說明為什么在 SPWM 控制下 ， 開關(guān)頻率越高輸出電流脈動越小 。 5. 試從以下幾個方面比較三相逆變器與單相逆變器的區(qū)別，并分析其原因： 1） 輸出電壓中諧波的特點。 2）直流側(cè)輸入電流中低頻分量的特點。 6. 關(guān)于實用的 PWM 型橋式變換器的死區(qū)現(xiàn)象，回答下列問題： 1） 什么是死區(qū) 時間，為什么要保留死區(qū)時間。 2）對于橋式 DC－ DC變換器， 死區(qū)現(xiàn)象對輸出電壓有什么影響？ 3）對于橋式 DC－ AC逆變器， 死區(qū)現(xiàn)象對輸出電壓有什么影響？ 7. 關(guān)于 PWM 型逆變器控制方法中的計算法，回答下列問題： 1） 什么是計算法？ 2）什么是規(guī)則采樣法？與自然采樣法相比，規(guī)則采樣法有何優(yōu)點 ？ 3）畫出 規(guī)則采樣法的示意圖，并推導(dǎo)每個采樣周期中脈沖寬度的計算公式。 4）什么是特定諧波消去法？與方波控制法相比，特定諧波消去法有何優(yōu)點 ？ 8. 關(guān)于 PWM 型逆變器控制方法中的電流跟蹤法，回答下列問題： 1） 什么是 電 流跟蹤法 ？ 2）滯環(huán)比較法與三角波比較法相比，各有何 優(yōu) 缺點？在控制方法方面，二者有哪些相同之處？ 9. PWM 型逆變器的負(fù)載為交流電動機(jī)，其反電勢為 E，關(guān)于工作狀態(tài)，回答下列問題： 1） 在逆變器輸出電壓和電流（基波）所構(gòu)成的坐標(biāo)平面內(nèi)，哪個象限中 PWM型逆變器工作于逆變狀態(tài)，為什么？ 如何控制逆變器輸出電壓才能使 逆變器工作于逆變狀態(tài)， 為什么？ 2） 在逆變器輸出電壓和電流（基波）所構(gòu)成的坐標(biāo)平面內(nèi)，哪個象限中 PWM型逆變器工作于整流狀態(tài)，為什么？ 如何控制逆變器輸出電壓才能使 逆變器工作于整流狀態(tài)， 為什么？ 第 2 部分： 畫圖及計算 題 6－ 1所示的半橋逆變器， SPWM 控制方式，開關(guān)頻率 fs=1450 Hz, Vd＝ 600 V， 輸出電壓基波頻率為 50 Hz，負(fù)載連接在 A 和 o 點之間。分析該電路， 并回答下列問題： 圖 6－ 1 1）計算頻率調(diào)制比（載波比） mf。 2）當(dāng)幅度調(diào)制比 ma＝ 時，計算輸出電壓的基波峰值 1)?(AoV 和有效值1()AoV 。 3）簡要證明 1)?(AoV ＝ ma Vd / 2 4） 為什么 0ma1 時， SPWM 控制處于線性調(diào)節(jié)區(qū)域？ 5） 根據(jù) Table 81， ma= 時， 計算 Aov 中最主要的 5 個諧波的有效值，并指出這些諧波的頻率。 6）在選擇開關(guān)頻率時，試分析開關(guān)頻率過高或過低的利弊。 如圖 6－ 2 所示 ，雙極性 SPWM 控制方式 。 回答下列問題。 圖 6－ 2 1） 為什么全橋逆變器比半橋逆 變器能夠輸出更高的電功率？ 2）簡要證明 輸出電壓基波峰值的表達(dá)式（線性調(diào)制）： 1oV ＝ ma Vd。 3） 為什么這種 PWM 控制方式稱為雙極性？ 逆變器， 若輸出 線 電壓基波有效值 (VLL)1 = 220 V， 頻率為 52Hz， 負(fù)載為三相對稱的 Y 型接法， 解答下述問題： 1） 若逆變器工作于方波控制方式， 計算直流電源電壓 Vd和負(fù)載相電壓有效值 (VAn)1。 2） 若逆變器工作于雙極性 SPWM 控制方式， mf =39 且 ma = ， 計算 直流電源電壓 Vd和負(fù)載相電壓有效值 (VAn)1。 圖 6－ 3 研究單相全橋逆變器輸出電流的脈動。 輸出電壓基波 Vo1 頻率為47 Hz， 負(fù)載為 電感 L = 100 mH 與理想反電勢 eo(t)串聯(lián)。回答下列問題： 圖 6－ 3 1） 逆變器工作于方波控制方式時，若輸出電壓基波有效值 Vo1 = 220 V， 計算此時所 需要的 直流電源電壓 Vd；并計算此時輸出電流脈動分量 iripple 的峰值。 2） 逆變器工作于雙極性 SPWM 控制方式時， mf =21 且 ma = ， 若輸出電壓基波有效值 Vo1 = 220 V， 計算此時所 需要的 直流電源電壓 Vd。 5. 證 明 對 于 特 定 諧 波 消 去 法 ， 當(dāng) 1/4 周 期 內(nèi) 開 關(guān) 時 刻 選 擇 為 ：1 2 30 , 1 6 . 2 4 , 2 2 . 0 6? ? ?? ? ? ? ? ?時，可消除輸出電壓中的 5 次和 7 次諧波，且輸出電壓基波峰值滿足下式： 1?( ) 8 2dAo VV ?