电力电子技术考题范围及答案2012(4)

2020-02-22 14:12

并联谐振电路的特点:

并联谐振又称为电流谐振;电压一定时,谐振时电流最小;总阻抗最大; 电路成电阻性负载时,支路电流可能会大于总电流; LC并联谐振电路主要作为选频电路或选频放大器;

LC并联谐振电路还可以构成移相电路,用来对信号相位进行超前或滞逅移动。

28. 画出直流降压变换器(Buck Converter)、直流升压变换器(Boost Converter)、反转式变换器(Buck-Boost Converter)和古卡变换器(Cuk Converter)的电路拓扑结构,并分析Buck变换器的工作原理、各点工作波形及其定量关系描述。

UiSLRDCUoLDRUiS

UiS1CUoBuck Converter

L1L2D2UiC1S2RC2UoBoost Converter

L1D1S2L2 D1S1 C1D2RC2UoBuck-Boost Converter

Cuk Converter

Buck变换器的工作原理:

UL1?T?0TuLdt?0TiS?iiSLiL?iOR?0

tON(Ui?Uo)dt??tONUodt?0Ui(Ui?Uo)tON?UotOFF(Ui?Uo)DT?Uo(1?D)TtONUi?DUiT

?PL/C?0Uo?

UiUoDCUo

tonDTtoff(1-D)TtPi?Po?UiIi?UoIoo I

Ii1?DuLUi -UO-UOiLI Lm16

I LM电流连续状态:

ILM1tON?uLdt?0L1?(Ui?Uo)tONLDTUi?(1?D)Lt(1-D)TuLUi -UO电流断续状态:

ILM?10?U0dt??T1LU?o?1TLDT-UO?1T?2TILCM?TUi8LIo?IL??1ILM(D??1)T/T2Uo?1T(D??1)2L?UiTD?1?4ILCMD?12L(Ui?Uo)DT??1TUo

UoD?UiD??1?DD?Io/4ILCMD29、说明为什么在电力电子变换装置中采用谐振型变换器?给出(1)零电流半波形和全波形谐振开关的拓扑结构;(2)零电压半波形和全波形谐振开关的拓扑结构。

答:电力电子变换装置中采用谐振型变换器,变换器工作过程中出现谐振状态,利用谐振,使功率开关管获得零电压或零电流开关的条件,减小了开关损耗。

?D2?D2?Io/4ILCM 17

ITPEVCDI Buck ZCS-QRCs半波模式 IDPTPEVCU iLDI Buck ZCS-QRCs全波模式

VDI Buck ZVS-MRCs半波模式

+V-CVDI Buck ZVS-MRCs 全波模式

30、在正弦波脉宽调制(SPWM)方法中,什么是同步调制?什么是异步调制?什么是分

段同步调制?各有什么优缺点?

答:载波比—载波频率fc与调制信号频率fr之比,N=fc /fr

根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况,PWM调制方式分为异步

18

调制和同步调制。

(1)异步调制—载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。在异步调制方式中,通常保持载波频率fc固定不变,因而当信号波频率fr变化时,载波比N是变化的。

异步调制的主要特点是:在信号波的半个周期内,PWM波的脉冲个数不固定,相位也不固定,正负半周期的脉冲不对称,半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。这样,当信号波频率较低时,载波比N较大,一周期内的脉冲数较多,正负半周期脉冲不对称和半周期内前后1/4周期脉冲不对称产生的不利影响都较小,PWM波形接近正弦波。而当信号波频率增高时,载波比N减小,一周期内的脉冲数减少,PWM脉冲不对称的影响就变大,有时信号波的微小变化还会产生PWM脉冲的跳动。这就使得输出PWM波和正弦波的差异变大。对于三相PWM型逆变电路来说,三相输出的对称性也变差。

(2)同步调制—载波比N等于常数,并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。

同步调制的主要特点是:在同步调制方式中,信号波频率变化时载波比N不变,信号波一个周期内输出的脉冲数固定,脉冲相位也固定。三相公用一个三角载波,且N取3的整数倍,若使三相输出对称,为使一相的PWM波正负半周对称,N取3的奇数倍。当逆变电路输出频率很低时,同步调制时的载波频率fc也很低。fc过低时由调制带来的谐波不易滤除。当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声。当逆变电路输出频率很高时,同步调制时的载波频率fc会过高,使开关器件难以承受。

(3)分段同步调制—分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段,每个频段的载波比一定,不同频段采用不同的载波比。其优点主要是,在高频段采用较低的载波比,使载波频率不致过高,可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比,以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。

31、分析ZCS谐振开关buck变换器工作状态

SLL1CiSiOiD19

RC1UOuCD整体上一个周期可分为四个阶段,即电感充电阶段、谐振阶段、电容放电阶段和续流阶段。

1 电感充电阶段 [T0~T1]

首先假设在开关闭合前二极管D处于导通状态。

在t=T0时刻,开关S闭合,S上的电压瞬间下降至零,谐振电感中的电流开始线性增大,直到t=T1。 2 谐振阶段 [T1~T2]

在t=T1时刻,谐振电感中的电流is=io,二极管D关断。L 和C进入谐振状态,电感L中电流is继续增加,(is-io)对电容C充电。当电感电流下降至is

在t=T2时is=0,电容C通过负载放电,并维持放点电流为io,电容C上的电压线性下 降。在t=T2之后,即可将关断控制信号加至开关S的控制极上,实现零电流关断。 4 续流阶段 [T3~T4]

在t=T3时刻,电容C上的电压下降至零,续流二极管导通续流,至时刻T4。开关再次闭合,电路进入下一个工作周期。

(a) T0~T1 (b) T1~T2

(c) T2~T3 (d) T3~T4 波形分析:

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