电力电子技术第五版课后习题答案4
第四章 直流直流变换器习题解答
4-1 降压型斩波电路,直流电压为80V,负载电阻为10Ω,斩波频率为50kHz,导通比为0.5。 (1) 画出各电流波形。
(2) 求输出电压和电流的平均值。 解:
Ts
1120s f50kHz
D
U0
0.5 Ud
U00.5Ud0.58040V
I0
4-2 在降压变换器中,认为所有的元件都是理想的。通过控制占空比D保持输出电压不变,Uo=5V,输入电压为10~40V,Po≥5W,fs=50kHz,为保证变换器工作在电流连续模式,计算要求的最小电感量。
U040
4A R10
解:
fs50kHz,Ts
1
20s fs
在该变换器中,u0U05V不变,
P0U0I05 即 I0
P0
1A U0
要求在电流连续模式下的最小电感,电感电流在电流临界情况下。 当输入电压为10~40V时,D=0.5~0.125
在输出电压不变时,由ILB
TsUo
(1D)得, 2L
TsUo201065L(1D)(1D)25~43.75H
2ILB21
当D=0.125~0.5变化时,保持连续的电感的取值如上式,所以保持在整个工作范围内连续的最小电感是43.75μH
4-3 在降压变换器中,认为所有的元件都是理想的,假设输出电压Uo=5V,fs=20kHz,L=1mH,C=470μF,当输入电压为12.6V,Io=200mA,计算输出电压的纹波。 解:
因为
Ts1/fs1/200.05ms
假设 电路工作在电路连续的模式下,
所以有:D
UO/Ud5/12.6=0.397
电路在临界状态下时,有
IOBDTS(UdUo)/2L=0.3970.05103(12.65)/210375.4mA
由于IOB
IO,所以电路工作在电流连续模式下,
电压纹波为
Ts2Uo(50106)25
Uo(1D)(10.379)2.065mV
9
8LC847010
输出电压的纹波2.065mV
4.4 (略)
4-5 在升压型斩波器电路中,直流电压为100V,RL =50Ω,ton =80 μs,toff=20 μs,设电感和电容的值足够大。 (1) 画出uo、iC的波形。 (2) 计算输出电压Uo。 解:(1):
(2) 因为在此升压斩波电路中,电感和电容的值足够大,所以电路在连续状态下工作.
D
ton80
0.8
tontoff8020
11Ud100500V
1D10.8
U0
输出电压U0为500V.
4-6 在升压变换器中,认为所有的元件都是理想的。输入电压为8~16V,输出电压Uo=24V,fs=20kHz,C=470μF, Po≥5W,
为保证变换器工作在电流连续模式,计算要求的最小电感量。
解:因为 ,
在保证U0不变的情况下,PU0I05W
即 :I0
524
当
Ud8~16V变化时,
D
12
~ 变化 33
占空比
要是电路工作在电流连续模式下,应使负载电流Io≥IoB
由临界连续状态下 IoB为,
IOB
TSU0
D(1D)2 2L
L
TSU0
D(1D)2
2IOB
由书中图4-13(b)可知,D在0.33~0.67内电流临界连续最小值与D是单调变化的,电感的取值为
210524LD(1D)285~170.67H
2
24
在整个工作范围内保证连续的最小电感是170.67μH。
4-7 在升压变换器中,认为所有的元件都是理想的,输出电压Uo=24V,输入电压为12V,fs=20kHz,L=150μH,C=470μF, Io=500mA,计算输出电压的纹波。
解:因为 所有元件都是理想的,假设电路工作在电流连续模式下,
则有
U0124
Ud1D12
所以, D=0.5
又因为 在D=0.5 ,电路工作在临界状态时,
IOB
TSU00.052410322D(1D)0.50.5500mA
6
2L215010
所以,此时电路工作在电流临界连续模式下,
纹波电压
U0
I0U0240.5
UdCfs1247010620103
=106.4mV
输出电压的纹波106.4mV
4-8 (略)
4-9 (略)
4-10 在降压-升压变换器中,认为所有的元件都是理想的。输入电压为8~40V,输出电压Uo=15V,fs=20kHz,C=470μF, Po
≥2W,为保证变换器工作在电流连续模式,计算要求的最小电感量。
解:
Ts1/fs1/200.05ms
在U0不变的情况下,要保证电路工作在电流连续模式下,
且保持
P0U0I05W
即
I0
2 15
又因为在电流连续模式下,
U0D15
Ud1D8~40
所以,D 取值区间为
153~ 2311
由书中图4-20(b)可知,在整个工作范围内,电流临界连续值与D是单调变化的,电感的取值为
TSU05105152L(1D)1D)20.34~1.49mH
2I022/15
在整个工作范围内保证连续的最小电感是1.49mH
4-11 在降压-升压变换器中,认为所有的元件都是理想的,输出电压Uo=15V,输入电压为12V,fs=20kHz,L=150μH,C=470μF, Io=500mA,计算输出电压的纹波。 解:元件都是理想元件,假设工作在连续模式下,
由
DU015
1DUd12
D=5/9
得
当D=5/9时,在临界状态下有:
TsU05
1D25015IoB10.49A 2L21509
2
IoBIO,电路工作在电流连续模式下
可以得,
5
5001030.05103
IDTsU0o29.5mV6C47010
输出电压的纹波29.5mV
4-12 (略)
4-13 (略)
4-14 (略)