電力電子技術(shù)課習(xí)題答案

1、電力電子技術(shù)課習(xí)題答案第一章題1.使用晶閘管條件是什么?解：使晶閘管導(dǎo)通的條件是當(dāng)晶閘管處于正向陽(yáng)極電壓之下，并有一定的門(mén)極電流（即門(mén)級(jí)觸發(fā)電壓）。題2. 維持晶閘管導(dǎo)通的條件是什么?怎樣才能晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷?解：維持晶閘管導(dǎo)通的條件是：當(dāng)晶閘管導(dǎo)通后，只要有正向陽(yáng)極電壓存在，同時(shí)陽(yáng)極電流大于晶閘管導(dǎo)通時(shí)所必需的最小電流（即維持電流），晶閘管就能維持導(dǎo)通；要使晶閘管關(guān)斷，可以去掉陽(yáng)極電壓或負(fù)的陽(yáng)極電壓，或使陽(yáng)極電流小于維持電流。題3. 單相正弦交流電源，電壓有效值為220v，晶閘管和負(fù)載電阻串聯(lián)相接，試計(jì)算晶閘管實(shí)際承受的正反向電壓最高是多少?考慮品閘管的安全裕量。其額定電壓應(yīng)如何選取?解

2、：晶閘管實(shí)際承受的正反向電壓最高為311V；考慮安全裕量，額定電壓應(yīng)為最高電壓的23倍，即622933V，可取700V。題4. 如上題中晶閘管的通態(tài)平均電流為100A，考慮晶勤閘管的安全裕量，試分別計(jì)算導(dǎo)通角為180(全導(dǎo)通)和90時(shí),電路允許的峰值電流各是多少?解：=時(shí)，1m314A, 1m157A; =/2時(shí)，2m=444A，2m=222A。題5 圖1-11中陰影部分表示晶閘管導(dǎo)通區(qū)，各波形的電流最大值均為Im，試計(jì)算各波形的電流平均值Id1、Id2、Id3與電流有效值I1、I2、I3及其波形系效Kf1、kf2、kf3。 解：a)Id1=0.27Im,I1=0.4767,Kf=I1/Id1

3、=1.755 Id2=0.543Im,I2=0.674,Kf2=1.24 Id3=0.25Im,I3=0.5Im,Kf3=2題6. 上題中如果不考慮安全裕量，問(wèn)100A的晶閘管能送出平均電流Id1、Id2、Id3各為多少？這時(shí)，相應(yīng)的電流最大值Im1、Im2、Im3各多少?解：1)Id1=90A,Im1=331A Id2=126A,Im2=232A Id3=78.5A,Im3=314A第二章 題1. 具有續(xù)流二極管的單相半波晶閘管整流電路，對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組供電。繞組的電阻為5，電感為0.2H，勵(lì)磁直流平均電流為10A,交流電源電壓為220V,計(jì)算晶閘管和續(xù)流二極管的電流有效值，并指出其電壓定額

4、。解：WL=2fL=62.835，為大電感性負(fù)載。流過(guò)晶閘管的電流的有效值：平均電壓： ，二極管的電流有效值： A晶閘管和續(xù)流二極管承受的最大正反向電壓為V，取其23倍，取622933V。 題2. 上述電路，當(dāng)0和45時(shí)，試計(jì)算晶閘管和續(xù)流二極管的電流平均值和有效值。在什么情況下續(xù)流二極管中的電流有效值大于晶閘管的電流有效值?解：對(duì)晶閘管5A， 對(duì)晶閘管3.75A， 對(duì)續(xù)流二極管：， ， 在情況下， 。題6.單相橋式不可控整流電路中，U2=220V，求在電阻負(fù)載R=10和電阻電感負(fù)載R=10、L值極大情況下的整流電壓Ud、負(fù)載電流Id、二極管的平均電流IdD以及二極管與電源輸入電流的有效值ID

5、和I2，并作出ud、id、iD、i2的波形。解：(1)：Z=R=10 （2）：負(fù)載為電感負(fù)載： 例題1：三相半波逆變電路，直流側(cè)是阻感反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載，已知：R2,L極大，E200V是一直流發(fā)電機(jī)的電勢(shì)，輸出功率P5 kW, =220V, =1mH,求：逆變角和晶閘管電流值（換流瞬間完成）解：輸出電流（A） 直流側(cè)電阻和漏抗壓降：（V）逆變時(shí)為負(fù)，反電動(dòng)勢(shì)向電源回潰能量而第三章：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐?，阻感?fù)載，R=5，L=，變壓器漏感LB=2mH,U2=110V，U1=220V，當(dāng)=0時(shí)，求Id，I2，11和并作出ud，id，iT與i2的波形。解： 漏感內(nèi)阻： 單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，R=1

6、，L=，E=40V，U2=100V，LB=0.5mH,當(dāng)=60時(shí)求Ud、Id與的數(shù)值。解：因?yàn)楦行载?fù)載: 3.三相半波整流電路，采用硅整流管，其電壓為700V,通態(tài)平均電流為200A，器件不串不并，不考慮安全裕量，求此整流器的輸出最大電壓、電流和功率。解：（1）首先按電阻負(fù)載: 求出電源電壓：因?yàn)槿喟氩ㄗ畲笳螂妷?，反向，以最?yán)重情況定：700最大輸出電壓為：時(shí)，輸出整流電壓最大求出整流管能輸出的電流：先求出每個(gè)整流管的波形系數(shù)： （一個(gè)整流管在整個(gè)周期的整流平均值） （A）此結(jié)論是一個(gè)整流管在整個(gè)周期的整流平均電流值。而由三個(gè)管子得到的整個(gè)整流電路的整流電流平均值：由前面的表達(dá)式，電流峰值

7、：由（A）電阻情況下的電壓、電流波形相似，由瞬時(shí)值功率表達(dá)式： 設(shè)wtx（kW）（2）按電感負(fù)載, 先求出電源電壓：0輸出平均電壓最大:求出整流管輸出電流：先求出一個(gè)整流管的波形系數(shù):, （A）由三個(gè)整流管得到的整流電路的整流電流求輸出功率: 三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載，欲借調(diào)節(jié)達(dá)到維持Id=250A為恒值，已知B=0.08，附加直流端壓降U=10V，供電電壓經(jīng)常在1.15額定范圍內(nèi)變化，求U2值和變化的范圍。解： 當(dāng)不變化時(shí)，取0 第四章 4.1對(duì)應(yīng)于圖4-3，設(shè)/2，若EMUd,情況如何？ EMUd時(shí)，工作情況又如何？解： 4.4單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，R=1，L=，U2=100

8、V，L=0.5mH，當(dāng)EM=-99V，=60時(shí)求Ud、Id和的數(shù)值。4.5三相半波變流器，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，1，L=，U2=100V，Ld=1mH，當(dāng)EM=-150V，=60時(shí)求d、Id和的數(shù)值。 4.6三相全控橋變流器，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，R=1，L=，U2=220V，L=1mH，EM=400V，=60時(shí)求Ud、Id與的數(shù)值，此時(shí)送回電網(wǎng)的平均功率是多少？解：例1 單相半波可控整流電路，負(fù)載為電阻性。接交流電源220V，要求輸入的直流平均電壓為50V。最大輸出直流平均電流為20A。計(jì)算晶閘管的控制角，電流有效值，負(fù)載的功率因數(shù)cos并選用晶閘管。解： 對(duì)于單相半波可控整流電路，輸出平均電壓為

9、由于，因此可以求得：. 所以 對(duì)于電阻負(fù)載的單相半波可控整流電路，其直流平均值為: 電流有效值為: 于是可以求得波形系數(shù)為： 當(dāng)時(shí)，則: 根據(jù)晶閘管通態(tài)平均電流的規(guī)定，從有效值相等的原則，折算到 時(shí)的電流平均值，則: 晶閘管的通態(tài)平均電流應(yīng)大于，一般取1.52倍的裕量，因此 , 可以取。 晶閘管承受的最大正反向電壓實(shí)際值為：。 考慮23倍的裕量，晶閘管的額定電壓可?。?取700V即可。例2 某可調(diào)直流電源帶純電阻負(fù)載，采用單相橋式全控整流電路接線(xiàn)入圖24所示。要求輸出的直流平均電壓連續(xù)可調(diào)，在這個(gè)范圍內(nèi)，要求輸出的平均電流為20A。為了可靠控制，設(shè)最小控制角,并考慮兩個(gè)晶閘管的平均壓降為2V，

10、接線(xiàn)壓降為1V，計(jì)算晶閘管的電流有效值和變壓器副邊相電壓和電流的有效值的大小。解： 最高整流輸出電壓為： 由和最小控制角， 求得： 因?yàn)橐筝敵銎骄娏髟?230V之間均為20A，因此計(jì)算有效值時(shí)應(yīng)考慮比較嚴(yán)重的情況，當(dāng)時(shí)的角最大，輸出電流波形系數(shù)最大，如果這種情況下能輸出20A電流，則當(dāng)角變小時(shí)就沒(méi)有問(wèn)題。計(jì)算該情況下的控制角和電流值有：, 由, 可以求得: ，由此求得： 在單相全控橋式可控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，變壓器副邊電流有效值與負(fù)載直流電流平均值之比與控制角的關(guān)系滿(mǎn)足下式，即: ， 當(dāng)時(shí)，代入上式可求得： 則 ： 流過(guò)晶閘管的電流值為： 例3 如圖22的單相橋式全控整流電路，其負(fù)載電

11、阻,電感L足夠大，電流的脈動(dòng)可以忽略，要求當(dāng)時(shí)輸出電壓平均值，試求1、整流變壓器副邊電壓有效值和電流有效值；2、通過(guò)晶閘管的電流有效值和晶閘管在電路中承受的正反向峰值電壓和；3、該裝置的功率因數(shù)。解： 畫(huà)出、的波形如圖25所示 1、 當(dāng)時(shí)，于是可以求得： ， 2、 晶閘管在線(xiàn)路中承受的正向和反向峰值即為變壓器的峰值，其值為 ， 例4 某電解裝置系電阻性負(fù)載，要求輸出電壓，輸出電流，采用經(jīng)變壓器的三相橋式半控整流電路供電（如圖28所示。考慮，電源是相電壓為220V的三相交流電網(wǎng)，試估算變壓器副邊相電壓和相電流的有效值、晶閘管和二極管的定額。解： Id400A 對(duì)于三相半控整流電路，對(duì)共陰極晶閘管

12、的觸發(fā)角為，對(duì)共陽(yáng)極的整流管是在自然換相點(diǎn)換相： 取，但角不能再大了，即: 角不能變化了,否則，輸出電壓達(dá)不到100.8V (當(dāng)取) 換算成通態(tài)平均電流 ?。?.52）的裕量 ： 所以：晶閘管最大耐壓： 100.8246.9（V）?。?3）的裕量，493740（V），取600（V）電流驅(qū)動(dòng)器件的特點(diǎn)： 晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、和電力晶閘管都是電流驅(qū)動(dòng)。特點(diǎn)是：在器件內(nèi)有電子和空穴兩種載流子導(dǎo)電，屬于雙極型器件。電子和空穴的復(fù)合使器件溫度升高，引起發(fā)熱。兩種載流子器件有導(dǎo)電調(diào)節(jié)作用，使導(dǎo)電電壓降低，導(dǎo)通損耗小。雙極型器件的載流子在關(guān)斷時(shí)的存儲(chǔ)時(shí)間降低了器件的工作效率。電流控制型的器件控制極輸入阻抗

13、低，控制電流和功率大。MOSFET器件原理： MOSFET器件，如圖1.39(a)所示，它有設(shè)計(jì)成漏極、源極和門(mén)極的3個(gè)外接端子。這些分別的相對(duì)應(yīng)于雙極型三極管的集電極、發(fā)射極和基極。低功率MOSFET通常有平面型結(jié)構(gòu)，如圖1.39(b)所示。制造從p型硅基片開(kāi)始，擴(kuò)散入兩個(gè)p+區(qū)。為了金屬的源極和漏極與p+極連接蝕刻在生長(zhǎng)在表面的絕緣的氧化硅層。同時(shí)把金屬?lài)娡吭谘趸鑼右孕纬砷T(mén)極接觸，在沒(méi)有門(mén)極偏置的情況下，由于兩個(gè)背對(duì)背p-n結(jié)漏極和源極之間電流不能流動(dòng)。但是，當(dāng)絕緣的門(mén)極相對(duì)于源極為正時(shí)，電場(chǎng)曳引自由電子到p基片的表面。這個(gè)過(guò)程形成一個(gè)n型夠道，它使電子從源極流向漏極并引起橫向電流，如圖

14、1.39(b)中用箭頭所示。隨著門(mén)極電壓增加，電流流動(dòng)增強(qiáng)，形成較深的導(dǎo)通通道。因此，圖1.39(b)中的n通道增強(qiáng)型平面MOSFET是電壓控制的電流器件，其導(dǎo)通完全是由于電子的移動(dòng)。相反的，可能構(gòu)造p通道MOSFET，其導(dǎo)通完全是由于空穴的移動(dòng)。通常，MOSFET的導(dǎo)通只依靠多數(shù)載流子，與雙極晶體管截然不同，其中空穴和電子的流動(dòng)促使電流流動(dòng)。因此，消除了少載流子的移動(dòng)或復(fù)合的時(shí)間延遲，MOSFET可以在頻率在兆赫的范圍內(nèi)開(kāi)關(guān)。應(yīng)當(dāng)注意門(mén)極接觸電氣上是絕緣的，曳引可忽略的dc漏電流，但是器件的輸入電容必須在開(kāi)關(guān)周期充電和放電。圖1.39(b)中所示的主要缺點(diǎn)是它需要漏極和源極之間長(zhǎng)的導(dǎo)通通道，

15、通態(tài)電阻的數(shù)值大。與這個(gè)高阻有關(guān)的大的功率損耗限制了平面型MOSFET的應(yīng)用，其功率等級(jí)約1W。新型功率MOSFET保留有平面MOSFET的高輸入阻抗和高開(kāi)關(guān)速度，而且用讓電流垂直的流動(dòng)而不是水平的通過(guò)器件的方法克服它的功率控制限制。這種垂直DMOS工藝結(jié)果形成圖1.40所示n通道器件的結(jié)構(gòu)。它有一個(gè)n+基片，其中外延生長(zhǎng)一個(gè)高電阻n-層。這個(gè)外延層的厚度和電阻率取決于器件要求的阻斷電壓耐量。如圖1.40中所示，隨后p-區(qū)被擴(kuò)散入外延層，而且在這些區(qū)內(nèi)擴(kuò)散n+層，附加一個(gè)絕緣的門(mén)極接觸。也是噴鍍使源極金屬化，而且從器件基片收集漏極電流。一個(gè)實(shí)際的MOSFET具有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其中這種基本源單元在單

16、位硅片上被重復(fù)成千次。正如平面MOSFET中一樣，正的門(mén)極電壓造成門(mén)極氧化層下p-材料中誘發(fā)的電子的導(dǎo)通通道。電流從漏極垂直的流動(dòng)，隨后橫向流過(guò)通道區(qū)，如圖1.40中用箭頭所示。通道長(zhǎng)度取決于擴(kuò)散過(guò)程而且可以準(zhǔn)確的控制，獲得短的長(zhǎng)度和低的通態(tài)電阻。對(duì)于正常運(yùn)行，n溝道MOSFET漏極至源極電壓是正的，但是如果反向施加電壓，器件呈現(xiàn)為正向偏置的p-n結(jié)。然而，這個(gè)內(nèi)部反向二極管不會(huì)有在高頻逆變器電路中起反并聯(lián)反饋二極管作用所需要的快速恢復(fù)特性。圖1.41中表示了具有適當(dāng)?shù)碾妷弘娫吹膎通道功率MOSFET的基本開(kāi)關(guān)電路，而且為了比較包括了n-p-n雙極晶體管電路。在MOSFET中，用門(mén)極電壓控制漏

17、極電流。圖1.42中MOSFET輸出特性表示了用門(mén)極至源極電壓作為參數(shù)時(shí)漏極電流和漏極至源極電壓的關(guān)系。在低值時(shí)，曲線(xiàn)近似成線(xiàn)型，表示通態(tài)電阻為常值，,當(dāng)增加時(shí)，運(yùn)行特性進(jìn)入衡電流區(qū)，這里特性相對(duì)平坦，正象在雙極晶體管中情況一樣，可以把負(fù)載線(xiàn)疊在這些輸出特性上，而且作為功率開(kāi)關(guān)使用，運(yùn)行是在完全導(dǎo)通或關(guān)斷狀態(tài)，迅速?gòu)囊环N狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)。絕緣門(mén)極晶體管（IGBT）的工作原理：IGBT（IGT）是場(chǎng)控器件，但參與導(dǎo)電的有兩種載流子，電子和空穴。從上圖可見(jiàn)，IGBT的結(jié)構(gòu)是在VDMOS管結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上又增加了一個(gè)P+層；。這時(shí)G仍為門(mén)極，原來(lái)VDMOS的源區(qū)電極稱(chēng)發(fā)射極（E），而從新增的p+引出的

18、電極稱(chēng)集電極（C）。在電路中應(yīng)用時(shí)C接正電極，E接負(fù)電極，當(dāng)施加正的門(mén)極發(fā)射極電壓UGE時(shí)器件開(kāi)通，無(wú)信號(hào)或加負(fù)UGE時(shí)關(guān)斷。在VDMOS中，漏極電流ID要經(jīng)過(guò)一個(gè)電阻率比較高的漂移區(qū)，又全部是依靠多數(shù)載流子導(dǎo)電，即只能由區(qū)本身參雜絕對(duì)的較低的電子濃度參與導(dǎo)電，所以導(dǎo)通電阻比較大，若要提高VDMOS的電壓等級(jí)，則層要加厚，VDMOS的導(dǎo)通電阻更大，限制了VDMOS電壓定額的提高?，F(xiàn)在增加了P層，引入了PN結(jié)，這樣在器件導(dǎo)通時(shí)，正向?qū)ǖ腜N結(jié)能向漂移區(qū)注入空穴，產(chǎn)生電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，使N區(qū)導(dǎo)通時(shí)的有效電阻率降低到幾十分之一。因此IGBT器件的通態(tài)壓降低，其數(shù)量級(jí)的雙極晶體管相當(dāng)。器件的電壓定額就可

19、以較高，目前已有1200V，400A的IGBT商品。由于引入少子行為，故存在少子的存儲(chǔ)現(xiàn)象，因此IGBT的開(kāi)關(guān)頻率比VDMOS低，普通型為10KHZ，快速型為25KHZ。開(kāi)通時(shí)間一般為0.51.5US，關(guān)斷時(shí)間1.04US。從IGBT結(jié)構(gòu)中還可以看到內(nèi)部明顯的寄存著一個(gè)晶閘管，因此要抑制晶閘管通道的鎖定效應(yīng)，以免IGBT管失控。J3結(jié)短接和在P襯底與漂流區(qū)之間引入一個(gè)N緩沖區(qū)就是為了抑制鎖定效應(yīng)。而且在使用時(shí)也應(yīng)避免器件承受過(guò)高的和過(guò)大的電流。IGBT的開(kāi)關(guān)特性IGBT的開(kāi)通特性與VDMOS相同，若要提高開(kāi)通速度，降低柵極驅(qū)動(dòng)電路電阻與電源內(nèi)阻，使柵極電容回路充放電時(shí)間常數(shù)變小，柵極電壓上升快

20、。可以縮短開(kāi)通時(shí)間。在柵極絕緣允許的前提下，提高柵極電壓也可以縮短開(kāi)通時(shí)間。IGBT的主要特點(diǎn)IGBT是混合型器件；有少子存儲(chǔ)現(xiàn)象，工作頻率低于VDMOS；集電極電流不能達(dá)到擎住電流，以免控制失靈；由于N+層的存在，減小了內(nèi)部電阻，有助于 提高擎住電流；負(fù)門(mén)極電壓有利于抑制誤導(dǎo)通；IGBT有正的伏安特性，易于并聯(lián)；柵極電阻選擇合適可以減小電流上升率， 太大會(huì)增加開(kāi)關(guān)損耗；G、E間加電阻以放掉積累電荷，防止誤導(dǎo)通。串聯(lián)的穩(wěn)壓管是對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓限限幅，以防電壓尖峰。四IGBT的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路： IGBT為門(mén)極電壓驅(qū)動(dòng)器件，由于高輸入阻抗，驅(qū)動(dòng)功率很小，但由于存在幾百到幾千皮法的輸入電容，仍需要一定容量的

21、瞬時(shí)電流（如幾十毫安至幾百毫安）。為了使IGBT很塊導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電源的內(nèi)阻要盡量小些。開(kāi)門(mén)電壓應(yīng)選,一般選15V。為防止由于過(guò)高的引起IGBT的誤導(dǎo)通，關(guān)斷時(shí)最好加上5V的關(guān)門(mén)電壓。 IGBT的輸入阻抗高且為容性，為了改善控制脈沖的前后延陡度和防止振蕩，減小IGBT集電極產(chǎn)生的大的電壓尖脈沖，要在門(mén)極串聯(lián)電阻。增大，將使IGBT的通斷時(shí)間延長(zhǎng)，關(guān)斷損耗也增加；而減小，又會(huì)使增高，可能引發(fā)誤導(dǎo)通，或損壞IGBT。因此，應(yīng)根據(jù)電流容量和電壓額定值以及開(kāi)關(guān)頻率的不同，選擇合適的阻值，一般選為十幾歐至一百歐左右。為了防止器件誤導(dǎo)通，在IGBT的門(mén)極發(fā)射極間務(wù)必并聯(lián)一個(gè)電阻，如圖1.49所示。的經(jīng)驗(yàn)取值范

22、圍是，而且應(yīng)將并聯(lián)在門(mén)極和發(fā)射極最近處為宜。此外，為防止門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路出現(xiàn)高壓尖峰，最好在門(mén)極發(fā)射極之間再接兩個(gè)反向串聯(lián)的穩(wěn)壓管。其穩(wěn)壓值分別取開(kāi)門(mén)電壓和關(guān)門(mén)電壓。電場(chǎng)控制器件點(diǎn)：電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管和絕緣極雙極型晶體管為電場(chǎng)控制器件，特點(diǎn)為：特輸入阻抗高，控制電壓小，電路簡(jiǎn)單。單極型器件不存在少子導(dǎo)電，無(wú)存儲(chǔ)現(xiàn)象，工作頻率高?；旌闲推骷ぷ黝l率也高于雙極型器件。 第二節(jié) 斬波電路斬波電路,即直流-直流變換器,通過(guò)改變通斷時(shí)間將直流電壓加到負(fù)載上。斬波電路使電能的控制與改變更加靈活。一斬波器的控制原理1. 功率控制原理 圖52 直流斬波器原理和負(fù)載電壓波形 S開(kāi)關(guān)以高速反復(fù)進(jìn)行通斷，使加到Rl上的電

23、壓或功率發(fā)生改變式中，T為斬波周期，TON/T為導(dǎo)通比。改變TON/T為導(dǎo)通比，負(fù)載電壓的平均值可以從零變化到Ud。上圖中是純電阻負(fù)載，純電阻負(fù)載的電流波形與電壓波形相同，如果要使電阻波形平滑，在電路中可以串入電感L和續(xù)流二極管，負(fù)載電流成為脈動(dòng)電流，選擇L/Rl的時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于開(kāi)關(guān)周期即可。如圖53。不計(jì)損耗，斬波器輸入功率： 不計(jì)直流電流的紋波， 斬波器的輸出功率： 不計(jì)輸出電壓紋波： 輸入輸出功率平衡： 這個(gè)式子與變壓器原副方的電壓電流關(guān)系相似，所以，斬波器可以看成直流變壓器。2.調(diào)壓原理降壓斬波在圖53中，當(dāng)電感L足夠大時(shí)，負(fù)載電流的脈動(dòng)可以忽略，電流i1的平均值I1與電流iR的平均值

24、IR之間有下面的關(guān)系： 電源電壓Ud與負(fù)載電壓的平均值UR有下面的關(guān)系： 當(dāng)導(dǎo)通比ToN/T從0到1之間連續(xù)變化時(shí)，負(fù)載電壓也從0連續(xù)變化到電源電壓Ud。 當(dāng)URUd時(shí)，ToN/T =1，斬波已經(jīng)成為直通。因此，只要有斬波，負(fù)載電壓就低于電源電壓。此種電路為降壓斬波電路。升壓斬波開(kāi)關(guān)S重復(fù)通斷，電容器C使電壓平滑。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電感L中的電流上升，儲(chǔ)能增加。然后，S斷開(kāi)，能量從電感L移向電容C和負(fù)載。在適當(dāng)?shù)腖CRL和接通比的情況下，可以得到比電源電壓高的負(fù)載電壓。設(shè)電容電感足夠大，即沒(méi)有電感電流和電容電壓的變化；S閉合，則： S斷開(kāi)，則： 因?yàn)椋?所以：負(fù)載電壓在開(kāi)關(guān)S工作時(shí)高于電源電壓。

25、c調(diào)阻原理現(xiàn)在來(lái)看如圖所示的電路。在負(fù)載電阻RL上，僅僅在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，才有電流流過(guò)。改變開(kāi)關(guān)通斷的時(shí)間，則平均電流隨之變化，如同可變電阻的作用一樣。因此，回路的總電阻R，也可以用下式表示：RR。十 RL(ToffT)RO+RL(T-TON)/TR。十 RL(1一at) 此電路是根據(jù)斬波調(diào)阻原理工作的。這樣，斬波器的功能中又增加了能夠調(diào)整阻抗的這一功能。二斬波器的控制方式13 I 時(shí)間比控制方式1961年就已經(jīng)采用了由摩根提出的 Time Ratio Contro1(TRC)按時(shí)間比的控制方式。一般來(lái)說(shuō)，用斬波器控制直流的電路，都是時(shí)間比控制。atTonT，稱(chēng)為“導(dǎo)通比”。改變導(dǎo)通比就可以連續(xù)控

26、制加于負(fù)載上的電壓，使負(fù)載電壓能夠從零變化到電源電壓值，這就叫做時(shí)間比控制。改變導(dǎo)通比at，有如下三種方式。1 定頻調(diào)寬控制固定頻率即固定周期 T，調(diào)寬就是改變了Ton，它的工作波形如下圖所示，從圖中看出，改變 Ton即珍變 TonT，就能控制負(fù)載上的電壓平均值。 因?yàn)閿夭ㄆ鞯幕绢l率是固定的，所以濾掉高次諧波的主濾波器的設(shè)計(jì)比較容易。2 定寬調(diào)頻控制定寬就是固定開(kāi)通時(shí)間Ton，調(diào)頻就是改變周期T。隨著斬波器基本頻率的提高，由于Ton不變，則斬波器輸出電壓的平均值是提高的。這種控制方式的斬波電路與控制回路都很簡(jiǎn)單，但由于輸出頻率是變化的，故濾波的實(shí)現(xiàn)是很困難的。3 調(diào)頻調(diào)寬混合控制改變 T也改變Ton的控制方式稱(chēng)為調(diào)頻調(diào)寬混合控制。這種控制方式可以大幅度地改變輸出電壓數(shù)值，但由于斬波頻率變化，故濾波困難。 目前，定頻調(diào)寬的時(shí)間比控制方式用得最普遍。在直流脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)中，一般用定頻調(diào)寬來(lái)產(chǎn)生 PWM信號(hào).第七章（2）區(qū)域、流域、海域的建設(shè)、開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃。環(huán)境影響篇