第3章 直流斩波电路
1．简述图3-1a所示的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，此时电感L通过二极管VD向R和M供电，uo＝0。一个周期内的平均电压Uo＝
ton?E。输出电压小于电源电压，ton?toff起到降压的作用。
2．在图3-1a所示的降压斩波电路中，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=
输出电流平均值为
Io =
Uo-EM80?30==5(A) R10ton20?200=80(V) E=
T50
3．在图3-1a所示的降压斩波电路中，E=100V， L=1mH，R=Ω，EM=10V，采用脉宽调制控制方式，T=20μs，当ton=5μs时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io，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：
EM10== E100L0.001τ===
0.5Rm=
当ton=5μs时，有
ρ== =
由于
e???1e0.0025?1=0.01=>m ?e?1e?1tonT??=
所以输出电流连续。 此时输出平均电压为
Uo =
输出平均电流为
Io =
Uo-EM25?10==30(A) R0.5ton100?5=25(V) E=
T20 输出电流的最大和最小值瞬时值分别为
?1?e????E?1?e?0.0025?100????m?0.1Imax=?=?1?e???R?1?e?0.01?0.5=(A)
?????e???1?E?e0.0025?1?100????m?0.1Imin=?=?0.5=(A) ?e??1?R?e0.01?1????当ton=3μs时，采用同样的方法可以得出： αρ=
由于
e???1e0.015?1==>m e??1e0.01?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：
ton100?3=15(V) E=20TU-E15?10Io =oM==10(A)
0.5R?1?e?0.0015?100??0.1Imax=??1?e?0.01?0.5=(A)
??Uo =
?e0.0015?1?100???0.1Imin=?0.01?0.5=(A) e?1??
4．简述图3-2a所示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，充电电流基本恒定为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处于通态的时间为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?toffTE?E tofftoff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。
5．在图3-2a所示的升压斩波电路中，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。 解：输出电压平均值为：
Uo =
输出电流平均值为：
Io =
Uo133.3==(A) R20T40E=?50=(V) toff40?25
6．试分别简述升降压斩波电路和Cuk斩波电路的基本原理，并比较其异同点。
答：升降压斩波电路的基本原理：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L供电使其贮存能量，此时电流为i1，方向如图3-4中所示。同时，电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。此后，使V关断，电感L中贮存的能量向负载释放，电流为i2，方向如图3-4所示。可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反。
稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即
?u0TLdt?0
当V处于通态期间，uL = E；而当V处于断态期间，uL = - uo。于是：
E?ton?Uo?toff
所以输出电压为：
Uo?tont?E?onE?E toffT?ton1??改变导通比，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压
低。当0<<1/2时为降压，当1/2<<1时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。
Cuk斩波电路的基本原理：当V处于通态时，E—L1—V回路和R—L2—C—V回路分别流过电流。当V处于断态时，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极
电力电子技术第四版三四章课后答案
