電力電子變換器實(shí)用分析與設(shè)計(jì)-習(xí)題及答案 ch03 電力電子變換器中的實(shí)際問題

第3章電力電子變換器中的實(shí)際問題3-1對(duì)比圖3.1和圖3.2，講述不加主電時(shí)理想與實(shí)際驅(qū)動(dòng)波形的差異，并簡(jiǎn)要說明其原因。真實(shí)的電壓源可能會(huì)受到內(nèi)部阻抗、負(fù)載變化和電源波動(dòng)等因素的影響,導(dǎo)致輸出電壓有所變化。這些差異需要在電路設(shè)計(jì)和分析中考慮,并采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償和校準(zhǔn)方法來減小其影響。3-2對(duì)照?qǐng)D3.2和圖3.3，說明加主電和不加主電時(shí)測(cè)試得到的驅(qū)動(dòng)波形的差異，并簡(jiǎn)要分析其原因。因?yàn)閽呙栊盘?hào)的周期與被測(cè)信號(hào)的周期不一致或不呈整數(shù)倍,以致每次掃描開始時(shí)波形曲線上的起點(diǎn)均不一樣所造成的。3-3以反激變換器DCM工作模式為例，闡述實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的功率器件漏源電壓波形與理想分析不同的原因。因此初級(jí)總漏感Lk(即Lkp+n2×Lks)和Coss之間發(fā)生諧振,產(chǎn)生高頻和高壓浪涌,MOSFET上過高的電壓可能導(dǎo)致故障。反激式轉(zhuǎn)換器可以工作在延續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)(2)和不延續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)(3)下,當(dāng)工作在CCM模式時(shí),次級(jí)二極管保持導(dǎo)通直至MOSFET柵極導(dǎo)通,而MOSFET導(dǎo)通時(shí),次級(jí)二極管的反向復(fù)原電流被添加至初級(jí)電流,因此在導(dǎo)通眨眼初級(jí)電流上浮現(xiàn)較大的電流浪涌。3-4畫出N溝道SiMOSFET實(shí)際器件等效電路模型，并結(jié)合模型說明各器件的物理含義。略。3-5畫出CascodeSiCJFET實(shí)際器件等效電路模型，并結(jié)合模型說明各器件的物理含義。略。3-6畫出實(shí)際電感器的三元件等效電路模型，并推導(dǎo)其等效阻抗表達(dá)式，繪出阻抗-頻率特性典型曲線。略。3-7畫出實(shí)際電容等效電路模型并推導(dǎo)其等效阻抗表達(dá)式，繪出阻抗-頻率特性典型曲線。略。3-8畫出實(shí)際變壓器等效電路模型，并結(jié)合模型說明各元件的物理含義。略。3-9以反激變換器為例，畫出標(biāo)有主要寄生參數(shù)的主電路拓?fù)鋱D。略。3-10反激變換器外加的吸收電路必須滿足什么基本條件?由于TVS管的擊穿電壓基本都是穩(wěn)定的,而反激變換器隨著輸入電壓變高,原邊電流見小,漏感儲(chǔ)存的能量也會(huì)相應(yīng)的減小,所以加TVS管吸收電路的損耗是隨著輸入電壓升高而降低的,適合寬范圍輸入的反激變換器,而且用到的TVS相比于RCD里的吸收電阻體積較小。3-11電力電子變換器的損耗主要來自哪些部分?電力電子器件的損耗主要包括有開通、關(guān)斷、通態(tài)損耗。

在通常情況下,電力電子器件功率損耗主要為通態(tài)損耗,而當(dāng)器件開關(guān)頻率較高時(shí),功率損耗主要為開關(guān)損耗。另外,si的二極管有反向恢復(fù)損耗,sicSBD沒有二極管的反向恢復(fù)損耗。3-12畫出MOSFET開通過程的主要電壓電流波形，并闡述其主要工作過程。略。3-13畫出MOSFET關(guān)斷過程的主要電壓電流波形，并闡述其主要工作過程。略。3-14說明磁性元件損耗由哪些部分構(gòu)成，并簡(jiǎn)述每部分損耗受哪些因素影響。磁滯損耗包括①渦流損耗②磁滯損耗③剩余損耗。渦流損耗的影響因素:交變磁場(chǎng)的工作頻率,材料的厚度,電阻率。磁滯損耗的影響因素:材料的矯頑力。剩余損耗的影響因素:起始磁導(dǎo)率及擴(kuò)散離子濃度。3-15闡述應(yīng)力降額的概念，并說明實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要考慮應(yīng)力降額的必要性。降額設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)電子元器件的基本失效率取決于工作應(yīng)力(包括工作電壓、反向電壓、電流、功率、溫度、振動(dòng)、沖擊、頻率、速度、碰撞等)。極少數(shù)低應(yīng)力失效的元器件除外,大部分的電子元器件均表現(xiàn)為工作應(yīng)力越高,失效率越高的特性。

降額設(shè)計(jì)可以通過降低零件承受的應(yīng)力或提高零件的強(qiáng)度的辦法來實(shí)現(xiàn)。3-16EMC設(shè)計(jì)的基本方法有幾種?分別說明每種方法的特點(diǎn)。EMC設(shè)計(jì)的基本方法一般有三種:問題解決法、規(guī)范法和系統(tǒng)法。特點(diǎn)略。3-17結(jié)合圖3.116，闡述EMC具體設(shè)計(jì)過程。1.總體概念及考慮五一五規(guī)則,即時(shí)鐘頻率到5MHz或脈沖上升時(shí)間小于5ns,則PCB板須采用多層板。不同電源平面不能重疊。2.布局。電路板布局準(zhǔn)則:晶振盡可能靠近處理器。

3-18解釋平均無故障時(shí)間的含義。平均無故障時(shí)間是指數(shù)控系統(tǒng)在使用中兩次故障間隔的平均時(shí)間。3-19為什么商用電源產(chǎn)品也要重視可靠性?長(zhǎng)期以來,人們只用產(chǎn)品的技術(shù)性能指標(biāo)作為衡量電子元器件