电力电子技术第5章直流

一、填空题

1、升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因：一是L储能之后具有使（）

的作用；二是电容C可将输出电压（）住。

答：电压泵升；保持

2、升压斩波电路和降压斩波电路一样，也有电流（）和（）两种工作状态。

答：连续；断续

3、直流斩波电路按照输入电压与输出电压的高低变化来分类有（）斩波电路、（）斩波电路和（）斩波电路。

答：降压；升压；升降压；

二、问答题

1、试说明直流斩波器主要有哪几种电路结构？试分析它们各有什么特点？

答：直流斩波电路主要有降压斩波电路（Buck），升压斩波电路（Boost），升-降压斩波电路（Buck-Boost）

和库克（Cuk）斩波电路。

降压斩波电路是输出电压的平均值低于输入电压的变换电路。它主要用于直流稳压电源和直流电机的调速。

升压斩波电路是输出电压的平均值高于输入电压的变换电路。它可用于直流稳压电源和直流电机的再生制动。

升-降压变换电路是输出电压的平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相

反。主要用于要求输出与输入电压反向，其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源。

库克电路也属升-降压型直流变换电路，但输入端电流波纹小，输出直流电压平稳，降低了对滤波器的要求。

2、简述降压斩波电路的工作原理。

基本降压斩波电路

输出电压电流波形。

答: t =0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压u0= E ,负载电流i0按指数曲线上升。t =匕时控制V关断，二极管VD续流，负载电压U o近似为零，负载电流呈指数曲线下降。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。

3、简述升压斩波电路的工作原理。

输出电流波形

答：当V 处于通态时，电源 E 向电感L 充电，设充电电流为i i , L 值很大，i i 基本恒定，同时电容 C 向负载供电，C 很大，使电容器电压 U 0基本不变，设 V 处于通态的时间为t on ,在t on 时间内，电感L 上积蓄的能量为El i t on ；

当V 处于断态时，E 与L 同时向电容充电，并向负载 R 提供能量。设 V 处于断态的时间为t off ，

在t off 时间内L 释放的能量为（U o -E ）l i t off ，在一周期内L 积蓄的能量与释放的能量相等。可求得：

U 0 —E 。分析不难看出该斩波电路是升压斩波电路。

t off

4、简述升降压斩波电路的工作原理。

答：升降压斩波电路的电路及输出电压电流波形如下图。其工作原理为： V 通时，电源E 经V 向L 供 电使其贮能，此时电流为 i i 。同时，C 维持输出电压恒定并向负载 R 供电。V 断时，L 的能量向负载 释放，电流为i 2。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。

5、 试比较 Buck 电路与 Boost 电路的异同。

答；相同点：Buck 电路和Boost 电路都以主控型电力电子器件（如 GTO ，GTR ，P-MOSFET 和IGBT 等）作为开关器件，其开关频率高，变换效率也高。

不同点：Buck 电路在开关管T 关断时，只有电感 L 储存的能量提供给负载，实现降压变换，且

输入电流是脉动的。而 Boost 电路在T 处于通态时，电源 E 向电感L 充电，同时电容C 集结的能量提 供给负载，而在T 处于关断状态时，由 L 与电源E 同时向负载提供能量，从而实现了升压，在连续工 作状态下输入电流是连续的。

6、 试简述 Buck-Boost 电路与Cuk

电路的异同。基本升压斩波电路

基本升降压斩波电路

答：这两种电路都有升降压变换功能，其输出电压与输入电压极性相反，而且两种电路的输入、输出

关系式完全相同，Buck-Boost电路是在关断期内电感L给滤波电容C补充能量，输出电流脉动很大，而Cuk电路中接入了传送能量的耦合电容C i，若使C i足够大，输入输出电流都是平滑的，有效的降低了纹波，降低了对滤波电路的要求。

三、计算题

1、在Buck降压斩波电路带电动机反电动势负载中，已知U s=200V , R=10 Q, L值极大，E M=30V。

采用脉宽调制控制方式，当T=50yS, t°n=20 e时，计算输出电压平均值U o,输出电流平均值I o。

解：U o 丄E 二20 200 =80V ；| U o _E M = 80_30 =5A

T 50 R 10

2、在Boost变换电路中，已知U s=50V , L值和C值较大，R=20 Q,若采用脉宽调制方式，当T=40卩s

t on=20 US时，计算输出电压平均值U 0和输出电流平均值I 0。

解：U 0 E = 40 50 = 100V ；由于L和C的值都比较大，.10好= 100 = 5A

t off 20 R 20

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