電力電子技術后習題答案

1、電力電子技術第五版課后習題答案第二章 電力電子器件2. 使晶閘管導通的條件是什么？答：使晶閘管導通的條件是：晶閘管承受正向陽極電壓，并在門極施加觸發(fā)電流（脈沖）。或：uAK>0且uGK>0。3. 維持晶閘管導通的條件是什么？怎樣才能使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷？答：維持晶閘管導通的條件是使晶閘管的電流大于能保持晶閘管導通的最小電流，即維持電流。要使晶閘管由導通變?yōu)殛P斷，可利用外加電壓和外電路的作用使流過晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下，即降到維持電流以下，便可使導通的晶閘管關斷。4. 圖2-27中陰影部分為晶閘管處于通態(tài)區(qū)間的電流波形，各波形的電流最大值均為Im，試計算各波形的電流

2、平均值Id1、Id2、Id3與電流有效值I1、I2、I3。圖2-27 晶閘管導電波形解：a) Id1=()0.2717 ImI1=0.4767 Imb) Id2 =()0.5434 ImI2 =0.6741Ic) Id3= ImI3 = Im5. 上題中如果不考慮安全裕量,問100A的晶閘管能送出的平均電流Id1、Id2、Id3各為多少？這時，相應的電流最大值Im1、Im2、Im3各為多少?解：額定電流I T(AV) =100A的晶閘管，允許的電流有效值I =157A，由上題計算結果知a) Im1329.35，Id10.2717 Im189.48b) Im2232.90,Id20.5434 I

3、m2126.56c) Im3=2 I = 314,Id3= Im3=78.5第三章 整流電路1. 單相半波可控整流電路對電感負載供電，L20mH，U2100V，求當0°和60°時的負載電流Id，并畫出ud與id波形。解：0°時，在電源電壓u2的正半周期晶閘管導通時，負載電感L儲能，在晶閘管開始導通時刻，負載電流為零。在電源電壓u2的負半周期，負載電感L釋放能量，晶閘管繼續(xù)導通。因此，在電源電壓u2的一個周期里，以下方程均成立： 考慮到初始條件：當wt0時id0可解方程得：=22.51(A) ud與id的波形如下圖： 當60°時，在u2正半周期60

4、6;180°期間晶閘管導通使電感L儲能，電感L儲藏的能量在u2負半周期180°300°期間釋放，因此在u2一個周期中60°300°期間以下微分方程成立： 考慮初始條件：當wt60°時id0可解方程得：其平均值為=11.25(A) 此時ud與id的波形如下圖： 2圖2-9為具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，問該變壓器還有直流磁化問題嗎？試說明：晶閘管承受的最大反向電壓為2；當負載是電阻或電感時，其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時相同。答：具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，該變壓器沒有直流磁化的問題。因為單相全波可控整流

5、電路變壓器二次測繞組中，正負半周內上下繞組內電流的方向相反，波形對稱，其一個周期內的平均電流為零，故不會有直流磁化的問題。以下分析晶閘管承受最大反向電壓及輸出電壓和電流波形的情況。 以晶閘管VT2為例。當VT1導通時，晶閘管VT2通過VT1與2個變壓器二次繞組并聯(lián)，所以VT2承受的最大電壓為2。 當單相全波整流電路與單相全控橋式整流電路的觸發(fā)角a 相同時，對于電阻負載：（0）期間無晶閘管導通，輸出電壓為0；（）期間，單相全波電路中VT1導通，單相全控橋電路中VT1、VT4導通，輸出電壓均與電源電壓u2相等；()期間，均無晶閘管導通，輸出電壓為0；( 2)期間，單相全波電路中VT2導通，單相全控

6、橋電路中VT2、VT3導通，輸出電壓等于- u2。對于電感負載：（ ）期間，單相全波電路中VT1導通，單相全控橋電路中VT1、VT4導通，輸出電壓均與電源電壓u2相等；（ 2）期間，單相全波電路中VT2導通，單相全控橋電路中VT2、VT3導通，輸出波形等于- u2?？梢姡瑑烧叩妮敵鲭妷合嗤?，加到同樣的負載上時，則輸出電流也相同。 3單相橋式全控整流電路，U2100V，負載中R2，L值極大，當30°時，要求：作出ud、id、和i2的波形； 求整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次電流有效值I2； 考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解：ud、id、和i2的波形如下圖：輸出

7、平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次電流有效值I2分別為Ud0.9 U2 cos0.9×100×cos30°77.97（V）IdUd /R77.97/238.99（A）I2Id 38.99（A） 晶閘管承受的最大反向電壓為：U2100141.4（V）考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為：UN（23）×141.4283424（V）具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。流過晶閘管的電流有效值為：IVTId27.57（A）晶閘管的額定電流為：IN（1.52）×27.571.572635（A）具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。 4單相橋式半控整流電路，電阻性

8、負載，畫出整流二極管在一周內承受的電壓波形。解：注意到二極管的特點：承受電壓為正即導通。因此，二極管承受的電壓不會出現(xiàn)正的部分。在電路中器件均不導通的階段，交流電源電壓由晶閘管平衡。 整流二極管在一周內承受的電壓波形如下： 5單相橋式全控整流電路，U2=100V，負載中R=2，L值極大，反電勢E=60V，當a=30°時，要求： 作出ud、id和i2的波形； 求整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次側電流有效值I2； 考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解：ud、id和i2的波形如下圖： 整流輸出平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次側電流有效值I2分別為Ud0.9 U2 c

9、os0.9×100×cos30°77.97(A)Id (UdE)/R(77.9760)/29(A)I2Id 9(A) 晶閘管承受的最大反向電壓為：U2100141.4（V）流過每個晶閘管的電流的有效值為：IVTId 6.36（A）故晶閘管的額定電壓為：UN(23)×141.4283424（V） 晶閘管的額定電流為：IN(1.52)×6.361.5768（A）晶閘管額定電壓和電流的具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。 6. 晶閘管串聯(lián)的單相半控橋（橋中VT1、VT2為晶閘管），電路如圖2-11所示，U2=100V，電阻電感負載，R=2，L值很大，

10、當a=60°時求流過器件電流的有效值，并作出ud、id、iVT、iD的波形。解：ud、id、iVT、iD的波形如下圖： 負載電壓的平均值為：67.5（V） 負載電流的平均值為：IdUdR67.52233.75（A） 流過晶閘管VT1、VT2的電流有效值為：IVTId19.49（A） 流過二極管VD3、VD4的電流有效值為：IVDId27.56（A）7. 在三相半波整流電路中，如果a相的觸發(fā)脈沖消失，試繪出在電阻性負載和電感性負載下整流電壓ud的波形。解：假設，當負載為電阻時，ud的波形如下： 當負載為電感時，ud的波形如下： 8三相半波整流電路，可以將整流變壓器的二次繞組分為兩段成為

11、曲折接法，每段的電動勢相同，其分段布置及其矢量如圖2-60所示，此時線圈的繞組增加了一些，銅的用料約增加10%，問變壓器鐵心是否被直流磁化，為什么？圖2-60 變壓器二次繞組的曲折接法及其矢量圖答：變壓器鐵心不會被直流磁化。原因如下：變壓器二次繞組在一個周期內：當a1c2對應的晶閘管導通時，a1的電流向下流，c2的電流向上流；當c1b2對應的晶閘管導通時，c1的電流向下流，b2的電流向上流；當b1a2對應的晶閘管導通時，b1的電流向下流，a2的電流向上流；就變壓器的一次繞組而言，每一周期中有兩段時間（各為120°）由電流流過，流過的電流大小相等而方向相反，故一周期內流過的電流平均值為

12、零，所以變壓器鐵心不會被直流磁化。 9三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，a、b兩相的自然換相點是同一點嗎？如果不是，它們在相位上差多少度？答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法，a、b兩相之間換相的的自然換相點不是同一點。它們在相位上相差180°。 10有兩組三相半波可控整流電路，一組是共陰極接法，一組是共陽極接法，如果它們的觸發(fā)角都是a，那末共陰極組的觸發(fā)脈沖與共陽極組的觸發(fā)脈沖對同一相來說，例如都是a相，在相位上差多少度？答：相差180°。 11三相半波可控整流電路，U2=100V，帶電阻電感負載，R=5，L值極大，當a=60°時，要求： 畫出u

13、d、id和iVT1的波形； 計算Ud、Id、IdT和IVT。解：ud、id和iVT1的波形如下圖： Ud、Id、IdT和IVT分別如下Ud1.17U2cosa1.17×100×cos60°58.5（V）IdUdR58.5511.7（A）IdVTId311.733.9（A）IVTId6.755（A） 12在三相橋式全控整流電路中，電阻負載，如果有一個晶閘管不能導通，此時的整流電壓ud波形如何？如果有一個晶閘管被擊穿而短路，其他晶閘管受什么影響？答：假設VT1不能導通，整流電壓ud波形如下：假設VT1被擊穿而短路，則當晶閘管VT3或VT5導通時，將發(fā)生電源相間短路，使

14、得VT3、VT5也可能分別被擊穿。 13三相橋式全控整流電路，U2=100V，帶電阻電感負載，R=5，L值極大，當a=60°時，要求： 畫出ud、id和iVT1的波形； 計算Ud、Id、IdT和IVT。解：ud、id和iVT1的波形如下： Ud、Id、IdT和IVT分別如下Ud2.34U2cosa2.34×100×cos60°117（V）IdUdR117523.4（A）IDVTId323.437.8（A）IVTId23.413.51（A） 14單相全控橋，反電動勢阻感負載，R=1，L=，E=40V，U2=100V，LB=0.5mH，當a=60°

15、時求Ud、Id與g 的數(shù)值，并畫出整流電壓ud的波形。解：考慮LB時，有：Ud0.9U2cosUdUd2XBIdId（UdE）R 解方程組得：Ud（R 0.9U2cos2XBE）（R2XB）44.55（V）Ud0.455（V）Id4.55（A）又U2 即得出=0.4798 換流重疊角g 61.33°- 60°=1.33° 最后，作出整流電壓Ud的波形如下： 15三相半波可控整流電路，反電動勢阻感負載，U2=100V，R=1，L=，LB=1mH，求當a=30°時、E=50V時Ud、Id、g 的值并作出ud與iVT1和iVT2的波形。 解：考慮LB時，有：U

16、d1.17U2cosUdUd3XBId2Id（UdE）R 解方程組得：Ud（R 1.17U2cos3XBE）（2R3XB）94.63（V）Ud6.7（V）Id44.63（A）又2U2 即得出=0.752 換流重疊角g 41.28°- 30°=11.28°ud、iVT1和iVT2的波形如下： 16三相橋式不可控整流電路，阻感負載，R=5，L=，U2=220V，XB=0.3，求Ud、Id、IVD、I2和g 的值并作出ud、iVD和i2的波形。解：三相橋式不可控整流電路相當于三相橋式可控整流電路0°時的情況。Ud2.34U2cosUdUd3XBIdIdUdR

17、解方程組得：Ud2.34U2cos（13XB/R）486.9（V）Id97.38（A）又2U2 即得出=0.892 換流重疊角g 26.93° 二極管電流和變壓器二次測電流的有效值分別為IVDId397.38332.46（A）I2a Id79.51（A）ud、iVD1和i2a的波形如下：17三相全控橋，反電動勢阻感負載，E=200V，R=1，L=，U2=220V，a=60°，當LB=0和LB=1mH情況下分別求Ud、Id的值，后者還應求g 并分別作出ud與iT的波形。解：當LB0時：Ud2.34U2cos2.34×220×cos60°257.4

18、（V）Id（UdE）R（257.4200）157.4（A）當LB1mH時Ud2.34U2cosUdUd3XBIdId（UdE）R解方程組得：Ud（2.34U2R cos3XBE）（R3XB）244.15（V）Id44.15（A）Ud13.25（V）又2XBIdU20.448563.35°60°3.35°ud、IVT1和IVT2的波形如下：18單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？答：單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有2k（k=1、2、3）次諧波，其中幅值最

19、大的是2次諧波。變壓器二次側電流中含有2k1（k1、2、3）次即奇次諧波，其中主要的有3次、5次諧波。19三相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？答：三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓中含有6k（k1、2、3）次的諧波，其中幅值最大的是6次諧波。變壓器二次側電流中含有6k±1(k=1、2、3)次的諧波，其中主要的是5、7次諧波。20試計算第3題中i2的3、5、7次諧波分量的有效值I23、I25、I27。解：在第3題中已知電路為單相全控橋，其輸出電流平均值為Id38.99（A）于是可得：

20、I232Id32×38.99311.7（A）I252Id52×38.9957.02（A）I272Id72×38.9975.01（A）21試計算第13題中i2的5、7次諧波分量的有效值I25、I27。解：第13題中，電路為三相橋式全控整流電路，且已知Id23.4（A）由此可計算出5次和7次諧波分量的有效值為：I25Id5×23.453.65（A）I27Id7×23.472.61（A）22 試分別計算第3題和第13題電路的輸入功率因數(shù)。解：第3題中基波電流的有效值為：I12Id2×38.9935.1（A）基波因數(shù)為nI1II1Id35.1

21、38.990.9電路的輸入功率因數(shù)為：ln 0.9 cos30°0.78 第13題中基波電流的有效值：I1Id×23.3918.243（A）基波因數(shù)為nI1II1Id0.955電路的輸入功率因數(shù)為：ln 0.955 cos60°0.4823帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有何主要異同？答：帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有以下異同點：三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需要用平衡電抗器；當變壓器二次電壓有效值U2相等時，雙反星形電路的整流電壓平均值Ud是三相橋式電路

22、的1/2，而整流電流平均值Id是三相橋式電路的2倍。在兩種電路中，晶閘管的導通及觸發(fā)脈沖的分配關系是一樣的，整流電壓ud和整流電流id的波形形狀一樣。24整流電路多重化的主要目的是什么？答：整流電路多重化的目的主要包括兩個方面，一是可以使裝置總體的功率容量大，二是能夠減少整流裝置所產(chǎn)生的諧波和無功功率對電網(wǎng)的干擾。2512脈波、24脈波整流電路的整流輸出電壓和交流輸入電流中各含哪些次數(shù)的諧波？答：12脈波電路整流電路的交流輸入電流中含有11次、13次、23次、25次等即12k±1、（k=1，2，3···）次諧波，整流輸出電壓中含有12、24等即12k（k

23、=1，2，3···）次諧波。24脈波整流電路的交流輸入電流中含有23次、25次、47次、49次等，即24k±1（k=1，2，3···）次諧波，整流輸出電壓中含有24、48等即24k（k=1，2，3···）次諧波。26使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：條件有二：直流側要有電動勢，其極性須和晶閘管的導通方向一致，其值應大于變流電路直流側的平均電壓；要求晶閘管的控制角>/2，使Ud為負值。27三相全控橋變流器，反電動勢阻感負載，R=1，L=，U2=220V，LB=1mH，當EM=-40

24、0V，b=60°時求Ud、Id與g 的值，此時送回電網(wǎng)的有功功率是多少？解：由題意可列出如下3個等式：Ud2.34U2cos(-)UdUd3XBIdId（UdEM）R三式聯(lián)立求解，得Ud2.34U2R cos(-)3XBEM(R3XB)290.3（V）Id109.7（A） 由下式可計算換流重疊角：2XBIdU20.1279-0.6279128.90°120°8.90°送回電網(wǎng)的有功功率為P=400×2×109.7×1=31.85(W)28單相全控橋，反電動勢阻感負載，R=1，L=，U2=100V，L=0.5mH，當EM=-9

25、9V，b=60°時求Ud、Id和g 的值。解：由題意可列出如下3個等式：Ud0.9U2cos(-)UdUd2XBIdId（UdEM）R三式聯(lián)立求解，得UdR 0.9U2cos(-)2XBEM（R2XB）49.91（V）Id49.09（A）又U2=0.2181 即得出=-0.7181 換流重疊角g 135.9°- 120°=15.9° 29什么是逆變失?。咳绾畏乐鼓孀兪?？答：逆變運行時，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路，或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變?yōu)轫樝虼?lián)，由于逆變電路內阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆

26、變顛覆。防止逆變失敗的方法有：采用精確可靠的觸發(fā)電路，使用性能良好的晶閘管，保證交流電源的質量，留出充足的換向裕量角等。30單相橋式全控整流電路、三相橋式全控整流電路中，當負載分別為電阻負載或電感負載時，要求的晶閘管移相范圍分別是多少？答：單相橋式全控整流電路，當負載為電阻負載時，要求的晶閘管移相范圍是0 180°，當負載為電感負載時，要求的晶閘管移相范圍是0 90°。 三相橋式全控整流電路，當負載為電阻負載時，要求的晶閘管移相范圍是0 120°，當負載為電感負載時，要求的晶閘管移相范圍是0 90°。第四章 逆變電路直流側為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當于

27、電壓源。直流側電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。由于直流電壓源的鉗位作用，交流側輸出電壓波形為矩形波，并且與負載阻抗角無關。而交流側輸出電流波形和相位因負載阻抗情況的不同而不同。當交流側為阻感負載時需要提供無功功率，直流側電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側向直流側反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。當交流側為阻感負載時需要提供無功功率，直流側電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側向直流側反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。當輸出交流電壓和電流的極性相同時，電流經(jīng)電路中的可控開關器件流通，而當輸出電壓電流極性相反時，由反饋二極管提供電流通道。5. 三相橋

28、式電壓型逆變電路，180°導電方式，Ud=100V。試求輸出相電壓的基波幅值UUN1m和有效值UUN1、輸出線電壓的基波幅值UUV1m和有效值UUV1、輸出線電壓中5次諧波的有效值UUV5。輸出相電壓基波有效值為：=輸出線電壓的基波幅值為=110(V)輸出線電壓基波的有效值為=15.59(V)23o2314142323oVT1和VT3給VT3施加觸發(fā)脈沖，由于換流電容C13電壓的作用，使VT3導通，而VT1被施以反向電壓而關斷。直流電流Id從VT1換到VT3上，C13通過VD1、U相負載、W相負載、VD2、VT2、直流電源和VT3放電，如圖5-16b所示。因放電電流恒為Id，故稱恒流

29、放電階段。在C13電壓uC13下降到零之前，VT1一直承受反壓，只要反壓時間大于晶閘管關斷時間tq，就能保證可靠關斷。uC13降到零之后在U相負載電感的作用下，開始對C13反向充電。如忽略負載中電阻的壓降，則在uC13=0時刻后，二極管VD3受到正向偏置而導通，開始流過電流，兩個二極管同時導通，進入二極管換流階段，如圖5-16c所示。隨著C13充電電壓不斷增高，充電電流逐漸減小，到某一時刻充電電流減到零，VD1承受反壓而關斷，二極管換流階段結束。之后，進入VT2、VT3穩(wěn)定導通階段，電流路徑如圖5-16d所示。答：逆變電路多重化的目的之一是使總體上裝置的功率等級提高，二是可以改善輸出電壓的波形

30、。因為無論是電壓型逆變電路輸出的矩形電壓波，還是電流型逆變電路輸出的矩形電流波，都含有較多諧波，對負載有不利影響，采用多重逆變電路，可以把幾個矩形波組合起來獲得接近正弦波的波形。 逆變電路多重化就是把若干個逆變電路的輸出按一定的相位差組合起來，使它們所含的某些主要諧波分量相互抵消，就可以得到較為接近正弦波的波形。組合方式有串聯(lián)多重和并聯(lián)多重兩種方式。串聯(lián)多重是把幾個逆變電路的輸出串聯(lián)起來，并聯(lián)多重是把幾個逆變電路的輸出并聯(lián)起來。第五章 直流-直流交流電路1簡述圖5-1a所示的降壓斬波電路工作原理。答：降壓斬波器的原理是：在一個控制周期中，讓V導通一段時間ton，由電源E向L、R、M供電，在此期

31、間，uoE。然后使V關斷一段時間toff，此時電感L通過二極管VD向R和M供電，uo0。一個周期內的平均電壓Uo。輸出電壓小于電源電壓，起到降壓的作用。 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，EM=30V，T=50s,ton=20s,計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：由于L值極大，故負載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為Uo=80(V)輸出電流平均值為Io =5(A) 3在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，E=100V， L=1mH，R=0.5，EM=10V，采用脈寬調制控制方式，T=20s，當ton=5s時，計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值I

32、o，計算輸出電流的最大和最小值瞬時值并判斷負載電流是否連續(xù)。當ton=3s時，重新進行上述計算。解：由題目已知條件可得：m=0.1=0.002 當ton=5s時，有=0.01ar=0.0025 由于=0.249>m所以輸出電流連續(xù)。 此時輸出平均電壓為Uo =25(V) 輸出平均電流為Io =30(A) 輸出電流的最大和最小值瞬時值分別為Imax=30.19(A)Imin=29.81(A)當ton=3s時，采用同樣的方法可以得出：=0.0015 由于=0.149>m所以輸出電流仍然連續(xù)。 此時輸出電壓、電流的平均值以及輸出電流最大、最小瞬時值分別為：Uo =15(V)Io =10(

33、A)Imax=10.13(A)Imin=9.873(A) 4簡述圖5-2a所示升壓斬波電路的基本工作原理。答：假設電路中電感L值很大，電容C值也很大。當V處于通態(tài)時，電源E向電感L充電，充電電流基本恒定為I1，同時電容C上的電壓向負載R供電，因C值很大，基本保持輸出電壓為恒值Uo。設V處于通態(tài)的時間為ton，此階段電感L上積蓄的能量為。當V處于斷態(tài)時E和L共同向電容C充電并向負載R提供能量。設V處于斷態(tài)的時間為toff，則在此期間電感L釋放的能量為。當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即：化簡得：式中的，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。 5在圖5-

34、2a所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和C值極大，R=20，采用脈寬調制控制方式，當T=40s，ton=25s時，計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：輸出電壓平均值為：Uo =133.3(V)輸出電流平均值為：Io =6.667(A) 6試分別簡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。答：升降壓斬波電路的基本原理：當可控開關V處于通態(tài)時，電源E經(jīng)V向電感L供電使其貯存能量，此時電流為i1，方向如圖3-4中所示。同時，電容C維持輸出電壓基本恒定并向負載R供電。此后，使V關斷，電感L中貯存的能量向負載釋放，電流為i2，方向如圖3-4所示?？梢姡撦d電壓極性為

35、上負下正，與電源電壓極性相反。穩(wěn)態(tài)時，一個周期T內電感L兩端電壓uL對時間的積分為零，即當V處于通態(tài)期間，uL = E；而當V處于斷態(tài)期間，uL = - uo。于是：所以輸出電壓為：改變導通比a，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當0<a <1/2時為降壓，當1/2<a <1時為升壓，因此將該電路稱作升降壓斬波電路。Cuk斬波電路的基本原理：當V處于通態(tài)時，EL1V回路和RL2CV回路分別流過電流。當V處于斷態(tài)時，EL1CVD回路和RL2VD回路分別流過電流。輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。該電路的等效電路如圖3-5b所示，相當于開關S在A、B兩點之間交

36、替切換。假設電容C很大使電容電壓uC的脈動足夠小時。當開關S合到B點時，B點電壓uB=0，A點電壓uA= - uC；相反，當S合到A點時，uB= uC，uA=0。因此，B點電壓uB的平均值為（UC為電容電壓uC的平均值），又因電感L1的電壓平均值為零，所以。另一方面，A點的電壓平均值為，且L2的電壓平均值為零，按圖3-5b中輸出電壓Uo的極性，有。于是可得出輸出電壓Uo與電源電壓E的關系： 兩個電路實現(xiàn)的功能是一致的，均可方便的實現(xiàn)升降壓斬波。與升降壓斬波電路相比，Cuk斬波電路有一個明顯的優(yōu)點，其輸入電源電流和輸出負載電流都是連續(xù)的，且脈動很小，有利于對輸入、輸出進行濾波。 7試繪制Spei

37、c斬波電路和Zeta斬波電路的原理圖，并推導其輸入輸出關系。解：Sepic電路的原理圖如下：Sepic斬波電路 在V導通ton期間，uL1=EuL2= uC1在V關斷toff期間uL1E-uo-uC1uL2= -uo 當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，電感L1、L2的電壓平均值均為零，則下面的式子成立E ton + (E-uo-uC1) toff =0uC1 ton-uo toff=0由以上兩式即可得出Uo= Zeta電路的原理圖如下： 在V導通ton期間，uL1= EuL2= E - uC1-uo在V關斷toff期間uL1 uC1uL2= -uo 當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，電感L1、L2的電壓平均值均為零，則下

38、面的式子成立E ton + uC1 toff =0(E-uo-uC1) ton-uo toff=0由以上兩式即可得出Uo= 8分析圖5-7a所示的電流可逆斬波電路，并結合圖3-7b的波形，繪制出各個階段電流流通的路徑并標明電流方向。解：電流可逆斬波電路中，V1和VD1構成降壓斬波電路，由電源向直流電動機供電，電動機為電動運行，工作于第1象限；V2和VD2構成升壓斬波電路，把直流電動機的動能轉變?yōu)殡娔芊答伒诫娫?，使電動機作再生制動運行，工作于第2象限。圖3-7b中，各階段器件導通情況及電流路徑等如下：V1導通，電源向負載供電： V1關斷，VD1續(xù)流： V2導通，L上蓄能： V2關斷，VD2導通，向電源回饋能量 9對于圖5-8所示的橋式可逆斬波電路，若需使電動機工作于反轉電動狀態(tài)，試分析此時電路的工作情況，并繪制相應的電流流通路徑圖，同時標明電流流向。解：需使電動機工作于反轉電動狀態(tài)時，由V3和VD3構成的降壓斬波電路工作，此時需要V2保持導通，與V3和VD3構成的降壓斬波電路相配合。 當V3導通時，電源向M供電，使其反轉電動，電流路徑如下圖： 當V3關斷時，負載通過VD3續(xù)流，電流路徑如下圖： 10多相多重斬波電路有何優(yōu)點？答：多相多重斬波電路因在電源與負載間接入了多個結構相同的基本斬波電路，使得輸入電源電流和輸出負載電流的脈動次數(shù)增加、脈動幅度減小，對輸入和輸出電流濾波