电力电子技术复习习题解析华北电力大学

B P0?NNN, D PP?PU?U101,U0?01MMMNU1 M【答案】C 【解析】本题主要考察交流调功电路的工作原理。交流调功电路通过对晶闸管的通断控制来调节负载的平均功率,负载上的电压依然为交流电,应计算其有效值,而不是平均值,因此C选项正确。

例3-14 试推导Sepic斩波电路和Zeta斩波电路的输入输出关系。 【解析】本题主要考察Sepic斩波电路和Zeta斩波电路的分析方法。分析直流斩波电路的输出电压一般利用电感的特性,即在稳态条件下,电感两端电压在一个周期内的平均值为零。 Sepic斩波电路

L1C1VDuiVL2Cu0R

当开关V闭合时有:uL1?Ui,uL2??Uc1 当开关V断开时有:uL1?Ui?Uc1?U0,uL2?U0 利用

? ?Uc1D?U0(1?D)?0 因此 U0?T0uLdt?0

可得:UiD?(Ui?Uc1?U0)(1?D)?0

DUi 1?DVC1L2Zeta斩波电路

uiL1VDCu0R

当开关V闭合时有:uL1?Ui,uL2?Ui?Uc1?Uc2 当开关V断开时有:uL1??Uc1,uL2??Uc2

利用

?可得:UiD?Uc1(1?D)?0

T0uLdt?0

)? 0 (Ui?Uc1?Uc1)D?Uc2(1?D因此U0?DUi 1?D

例3-15 试绘制出Cuk斩波电路的等效电路。

【解析】本题主要考察Cuk斩波电路的工作原理。 Cuk斩波电路如下图所示:

L1C1L2uiVVDCu0R

分析时,将器件V可等效为一开关S,当器件V开通时,相当于开关S闭合,电流回路为ui—L1—V与R—L2—C1—V,也就是说,当V开通时,电感L1充电储能,同时电容C1向C电容充电并向负载R放电形成下正上负的电压极性,同时对L2充电,由于C1的电压作用,二极管VD关断;当器件V关断时,相当于开关S断开,电流回路为ui—L1—C—VD与R—L2—C—VD,即电源、电感L1向电容C1充电,C1上电压极性为左正右负,电感L1向电容C1转移能量,电感L2续流导致二极管VD开通,L2向电容C充电并向负载R放电。等效电路分别如下图所示: V导通时等效电路为

L1iL1C1+S L2iL2C+u0Rui

V断开时等效电路为

L1iL1C1+S L2iL2C+u0Rui

例3-16 如图所示的升压斩波电路,占空比为D,电流连续,试作出给定驱动信号下的电感电压uL、电感电流iL以及开关电压uV、开关电流iV、电容电流uc、负载电流i0和电容电流ic的波形。

LVDiLiVGiCi0+VuCV-u0EuCRui

uGEot

【解析】本题主要考察升压斩波电路的工作原理与波形分析。

由于负载电流连续,因此在理想情况下,i0的波形为一直线,其平均值为I0。 当器件V导通时,uV=0;电感电压uL=ui;iV=iL 电感电压波形分析:

diL?I?LL1?Ui dtDTU因此 ?IL1?iDT,由于电流连续,因此电路在稳态条件下工作时电感电流始终大

L由于 uL?L于零,得到如下图所示的V导通段电感电流波形。

电容电流波形分析:根据小纹波近似原理,U0为恒定值,ic??当器件V关断时,uV=u0;电感电压uL=ui-u0;iV=0 电感电压波形分析:

由于 uL?L因此 ?IL2?U0?I0 RdiL?IL2?L?Ui?U0 dt(1?DT)Ui?U0(1?DT) 得到如下图所示的V截止段电感电流波形。 LU电容电流波形分析:根据小纹波近似原理,U0为恒定值,ic?iL?0?iL?i0

R电容电压波形分析:忽略负载电流脉动,在器件V导通期间,电容上的放电量反映了电容峰-峰电压的脉动量,即

IDTI0D1DT1DT?UC??iCdt??i0dt?0?

C0C0CfCuGEouVUi-U0touLoi0oiLoiVoiCouCU0oILmax-ILminILmaxILminILmaxILminU0-UiUittI0tttΔII0tΔUCt

例3-17 单相交流调压电路带阻感负载,若U1=220V,L=5.516mH,R=1Ω,试求:

1)触发延迟角的移相范围; 2)负载电流最大有效值;

3)最大输出功率和功率因数。

VT1IVT2RL

~U1【解析】本题主要考察单相交流调压电路带阻感负载时的工作原理。

1)单相交流调压电路在阻感性性负载下,触发角的移相范围为[φ,180°]。

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