电力电子技术第5章-复习题-答案.doc

第5/10章直流-直流变换电路习题与答案
第1部分：填空题
1.直流斩波电路完成的是直流到另一种直流的变换。
2.直流斩波电路中最基本的两种电路是降压（Buck）电路和升压（Boost）电路。
3.斩波电路有三种控制方式：脉宽调制（PWM）、脉频调制（PFM）和PWM/PFM混合调制，其中最常用的控制方式是：脉宽调制（PWM）。
4.脉冲宽度调制的方法是：开关周期不变，开关导通时间变化，即通过导通占空比的改变来改变变压比，控制输出电压。
5.脉冲频率调制的方法是:开关导通时间不变，开关周期变化，导通比也能发生变化，达到改变输出电压的目的。该方法的缺点是：开关频率的变化范围有限。输出电压、输出电流中的谐波频率不固定，不利于滤波器的设计。
6.降压斩波电路中通常串接较大电感，其目的是使负载电流平滑。
7.升压斩波电路使电压升高的原因：电感L在开关管导通期间将电能转换为磁能储存起来，以实现电压泵升，电容C在开关管导通期间给负载供能以使输出电压连续平滑。
8.升压斩波电路的典型应用有直流电动机传动和功率因素校正（APFC）等。
9.升降压斩波电路和Cuk斩波电路呈现升压状态的条件是开关器件的导通占空比为大于0.5小于1；呈现降压状态的条件是开关器件的导通占空比为大于0小于0.5。
10.设Buck型DC-DC变换器工作于CCM模式，设输入电压Ui=10V，占空比D=0.6，则输出电压UO＝6V。
11.设Boost型DC-DC变换器工作于CCM模式，设输入电压Ui=12V，占空比D=0.8，则输出电压UO＝60V。
13.开关型DC-DC变换电路的三个基本元件是开关管、电感和电容。
14.斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第1象限，升压斩波电路能使电动机工作于第2象限，电流可逆斩波电路能使电动机工作于第1和第2象限。
15.桥式可逆斩波电路用于拖动直流电动机时，可使电动机工作于第1、2象限。
16.复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作一个降压斩波电路和一个升压斩波电路的组合；多相多重斩波电路中，3相3重斩波电路相当于3个降压斩波电路并联。
第3部分：计算题
1、已知一BUCK型DC-DC变换器的输入电压为,输出电压UO为5V，纹波电压为，负载电阻的变化范围为：，试：
1）画出BUCK变换器的主电路图
2）求工作频率为10KHZ和50KHZ下所需临界电感、电容值
3）选择晶体管的型号规格。
解：1）BUCK变换器的主电路图如下所示

2）占空比的范围：
，即：，
所以，
由于，临界电感为，代入和可得工作频率为10KHZ和50KHZ下所需临界电感分别为：

3）取电感量为临界电感量的2倍，则

由此可得不同工作频率下的峰值电感电流为：

4)根据，移项可得

5)晶体管的电压、电流峰值为：

2、已知BUCK变换器的输入电压范围为24~36V，负载电阻变化范围为，输出电压UO为18V。若工作频率f=30KHZ。试：
（1）画出BUCK变换器主电路图
（2）若变换器在整个范围内工作在连续模式，求占空比变化范围；
（3）求保证整个工作范围电感电流连续时的电感值；
（4）当输出纹波电压，求滤波电容值；
（5）如取电感临界连续电流为2A，求所需的电感量。
解：1）Buck变换器的主电路图如下所示：

2）变换器的输出电压为：，所以，

所以，占空比的变化范围为：
3）临界电感为：

所以，保证整个工作范围内电感电流连续时的电感值为：

4）取电感值,根据纹波要求，有：

所以，可取滤波电容的值为。
5）根据临界电感公式：可知，电感临界连续电流为2A时，所需的最小电感量为：