第3章 直流斩波电路 习题及答案

电力电子技术 第四版

第三章直流斩波电路

一、填空题和判断题

1、开关型DC-DC变换电路的3个基本元件是、2、设DC-DC变换器的Boost电路中，Ui=10.0V，D=0.7则3、设DC-DC变换器的Buck电路中，Ui=10.0V，D=0.7则U=。

4压斩波电路。

5、变频开关DC-DC变换电路由于开关频率高，因而可减少滤波电路体积。（√）

6、多相多重斩波电路因在电源与负载间接入了多少结构相同的基本斩波电路，使得输入电源电源和输出负载电流的脉动次数增加、脉动幅度减小，对输入和输出电流滤波更容易，滤波电感减小。（√）

二、问答题

1、简述降压斩波电路工作原理。

答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V导通一段时间ton，由电源E向L、R、M供电，在此期间，uo=E。然后使V关断一段时间toff，此进电感L通过二级管VD向R和M供电，uo=0。一个周期内的平均电压，uo=降压的作用。

2、简述升压斩波电路的基本工作原理。

答：假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定I1，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压为恒值Uo。设V处于通态时间为ton，此阶段电感L上积蓄的能量为EI1ton。当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为toff，则在此期间电感L释放的能量为（Uo-E）I1toff。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即：

EI1ton=（Uo-E）I1toff

化简得：

uo=ton E。输出电压小于电源电压，起到ton t0ffton toff

toffE TEtoff

式中的T/toff≥1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。

3、对于电流可逆斩波电路，并结合图的波形，给制出各个阶段电流流通路径并标明电流方向。

解：电流可逆斩波电路中，V1和VD1构成降压斩波电路，由电源向直流电机供电，电动机为电动运行，工作于第1象限；V2和VD2构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制运行，工作于第2象限。

图中，各阶段器件导通情况及电流路径等如下：

V1导通，电源向负载供电：

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V1关断，VD1

续流：

V2导通，L

上蓄能：

V2关断，VD2

导通，向电源回馈能量

4、对于的桥式可逆斩波电器，若需使电动机工作于反转电动状态，试分析此时电路的工作情况，并绘制相应的电流流通路径图，同时标明电流流向。

解：需使电动机工作于反转电动状态，由V3和VD3构成降压斩波电路工作，此时需要V2保持导通，与V3和VD3构成的降压斩波电路相配合。

当V3导通时，电源向M供电，使其反转电动，电源路径如下图：

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由V3关断时，负载通过VD3续流，电流路径如下图：

（图）

三、计算题

1、在降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω，L值极大，EM=30V，T=50μs，ton=20μs，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。

解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为

uo=ton20 200E 80(V)T50

输出电流平均值为：Io=Uon EM80 30 5(A)R10

2、在降压斩波电路中，E=100V，L=1mh，R=0.5Ω，EM=10V采用肪宽调制控制方式，T=20μs，当ton=5μs，计算输出电压平均值Uo，输出电流平Lo，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。当ton=3μs时，重新进行上述计算。解：由题目已知条件可得：m=EM10 0.1E100

t

当ton=5μs，时有L0.001 0.002R0.5

T 0.01

ton 0.0025

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e 1e0.0025 1 0.001 0.249 m e 1e 1

所以输出电流连续。

此时输出平均电压为：

uo=

输出电流平均值为：

Io=ton100 5E 25(V)T20Uo EM25 10 30(A)R0.5

输出电流的最大和最小值瞬时值分别为

Imax 1 e E 1 e 0.0025 100 m 0.1 1 e R 1 e 0.01 0.5 30.19(A)

e 1 E e0.0025 1 100 m 0.1 e 1 R e0.01 1 0.5 29.81(A) Imin

当ton=3μs时，采用同样的方法可以得出：

0.0015

e 1e0.0015 1 0.149 me 1e0.001 1

所以输出电流仍然连续。

此时输出电压、电流的平均值以及输出电流最大、最小瞬时值分别为：

uo=ton100 3E 15(V)T20

Io=Uo EM15 10 10(A)R0.5

输出电流的最大和最小值瞬时值分别为

Imax 1 e 0.0015 100 0.1 1 e 0.01 0.5 10.13(A)

e0.0015 1 100 0.1 e0.01 1 0.5 9.873(A) Imin

3、在升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R=20Ω采用脉宽调制控制方式，当T=40μs，ton=25μs时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。

输出电压平均值为：

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uo=

输出电流平均值为：T40E 50 133.3(V)toff40 25

Io=Uo133.3 6.667(A)R20

tonEtoffUO

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