电力电子技术第5章 复习题 答案

电力电子技术

第5/10章 直流-直流变换电路 课后复习题

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和 。

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

16.复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作一个斩波电路和一个路的组合；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10V Ui 20V,输出电压UO为5V，纹波电压为 UO 0.5%UO，负载电阻的变化范围为：1 RL 10 ，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

+ RL

-

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2）占空比的范围：

D

UOUOU55 D O D Ui UimaxUimin，即：2010，

所以，0.25 D 0.5

LC

由于，临界电感为下所需临界电感分别为：

(1 D)RL

R RLmax可得工作频率为10KHZ和50KHZ2f，代入D Dmin和L

LC10

(1 D)RL(1 0.25) 10

375 H3

2f2 10 10

(1 D)RL(1 0.25) 10

75 H2f2 50 103

LC50

3）取电感量为临界电感量的2倍，则

L10 2LC10 2 375 750 H

L50 2LC50 2 75 150 H

UO(1 D)55(1 0.25)

5.25A 63

2Lf12 750 10 10 10

UO(1 D)55(1 0.25)

5.25A

2Lf12 150 10 6 50 103

由此可得不同工作频率下的峰值电感电流为：

ITP10 IO

ITP10 IO

UO

4) 根据

UO(1 D)

8LCf2，移项可得

C10

5(1 0.25)

25 0F

8 750 10 6 0.5% 5 (10 103)2

C10

5(1 0.25)

50 F 632

8 150 10 0.5% 5 (50 10)

5) 晶体管的电压、电流峰值为：

UTM Uimax 20V

ITM ITP 5.25A

2、已知BUCK变换器的输入电压Ui范围为24~36V，负载电阻RL变化范围为12~108 ，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

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（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 UO 2%UO，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：

+ L

-

2）变换器的输出电压为：UO DUi，所以，

UO18

0.5 Uimax36U18

Dmax O 0.75

Uimin24

所以，占空比的变化范围为：0.5~0.75 3）临界电感为：

2UOR(U UO)

LC (1 D) Li

2fPO2fUi

所以，保证整个工作范围内电感电流连续时的电感值为：

2UORLmax(Uimax UO)108 (36 18)

LCmax (1 Dmin) 900 H 3

2fPOmin2fUimax2 30 10 36

4）取电感值L 900 H,根据纹波要求，有：

U(U UO)18 (36 18)Cmin O2imax 200 F 332

8LfUimax UO8 0.9 10 (30 10) 36 0.5% 18所以，可取滤波电容的值为470 F。 Dmin

2UOR(U UO)

5）根据临界电感公式：LC 可知，电感临界连续电流为2A时，(1 D) Li

2fPO2fUi

所需的最小电感量为：

2UO182

LCmin (1 Dmin) (1 0.5) 75 H 3

2fPO2 30 10 2 18