电力电子课后习题集答案解析5.doc
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【知识点详解】 1. **降压斩波电路工作原理**: 降压斩波电路是一种直流-直流变换器,其基本工作模式是通过控制开关器件(如MOSFET或IGBT)的导通时间ton来调节输出电压。在一个工作周期内,当开关器件V导通时,电源E向电感L、电阻R和负载M供电,输出电压uo等于电源电压E。当开关器件关断toff时,电感L通过续流二极管VD向负载供电,此时uo为0。输出电压的平均值Uo由ton和toff的比例决定,即Uo = E * ton / (ton + toff),因此,可以通过改变ton来降低输出电压。 2. **降压斩波电路计算**: 在具体电路计算中,如果电感L足够大,负载电流是连续的,输出电压和电流的平均值可以用以下公式计算: - 输出电压平均值Uo = E * ton / T - 输出电流平均值Io = (E - Um) / R 其中,E是电源电压,Um是负载上的电压,R是负载电阻,T是工作周期,ton是开关导通时间。 3. **脉宽调制(PWM)控制**: PWM是一种常见的控制方式,通过改变ton的占空比来调节输出电压。在案例中,通过计算ρ = τ/T(τ为电感时间常数,τ = L/R),可以判断负载电流是否连续。如果ρ > 1/m(m为电源电压与负载电压的最大比值),则电流连续;反之,电流不连续。 4. **升压斩波电路工作原理**: 升压斩波电路与降压斩波相反,它能提高输出电压。在电感L很大、电容C很大的情况下,当开关器件导通时,电源E向电感L充电,电容C维持恒定的输出电压Uo。当开关器件关断时,电感L释放能量给电容C和负载。在稳态下,电感L储存和释放的能量平衡,即E * ton / T = Uo * (T - ton),由此可得升压斩波电路的输出电压Uo = E * ton / (T - ton)。 5. **升压斩波电路计算**: 同样地,升压斩波电路的输出电压和电流平均值可以通过计算导通时间和工作周期来求得,例如: - 输出电压平均值Uo = Et / (T - ton) - 输出电流平均值Io =RUo 6. **升降压斩波电路和Cuk斩波电路**: - **升降压斩波电路**:这种电路能在输出电压大于或小于输入电压的情况下工作,取决于开关的工作模式。当开关V导通时,电感L充电,输出电压可以升至高于输入电压;当开关V关断,电感L放电,输出电压可以降至低于输入电压。 - **Cuk斩波电路**:Cuk斩波电路的特点在于其输出端的电容和电感并联,无论输入电压如何,都可以实现输出电压极性反转。在开关器件导通时,电感和电容共同为负载供电;而在开关器件关断时,电感和电容交换能量,维持负载电压的稳定。 这六个知识点涵盖了降压、升压斩波电路的基本原理、工作模式、电路计算以及脉宽调制控制,是理解电力电子中直流-直流转换器的基础。
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