第三章直流变换电路

《电⼯技术基础与技能》第三章直流电路习题答案第三章直流电路3.1闭合电路欧姆定律填空题1、闭合电路由两部分组成，⼀部分是电路，另⼀部分是电路。

外电路上的电阻称为电阻，内电路上的电阻称为电阻。

2、负载上的电压等于电源的电压，也等于电源的电动势减去电源的内压降，即U=E-Ir。

选择题1、⽤万⽤表测得全电路中的端电压为0，这说明（）A外电路断路 B外电路短路 C外电路上电流⽐较⼩ D电源内阻为零2、⽤电压表测得电源端电压为电源的电动势E，这说明（）A 外电路断路B 外电路短路C 电源内阻为零D⽆法判断3、电源电动势为2V，内电阻是0.1Ω，当外电路断路时电路中的电流和端电压分别为（）A、0A，2VB、20A，2VC、20A ，0VD、0V ，0V4、在闭合电路中，负载电阻减少，则端电压将（）。

A、增⼤B、减⼩C、不变D、不能确定5、⼀直流电源，开路时测得其端电压为6V，短路时测得其短路电流为30A，则该电源的电动势E和内阻r分别为（）。

A、6V，0.5ΩB、16V，0.2ΩC、6V，0.2Ω判断题1、全电路中，在开路状态下，开路电流为零，电源的端电压也为零。

（）2、短路电流很⼤，要禁⽌短路现象。

（）3、短路状态下，电源内阻的压降为零。

（）4、当外电路开路时，电源的端电压等于零（）计算题1、如图所⽰，电源电动势E=4.5V，内阻r=0.5Ω，外接负载R=4Ω，则电路中的电流I=? 电源的端电压U=?电路的内压降U=?2．如下图，已知电源电动势E=110V，r=1Ω，负载R=10Ω,求：（1）电路电流；（2）电源端电压；（3）负载上的电压降；（4）电源内阻上的电压降。

3．如下图所⽰，已知E=5V，r=1Ω，R1=14Ω，R2=20Ω，R3=5Ω。

求该电路电流⼤⼩应为多少？R2两端的电压是多少？4.如图所⽰电路中，已知E=12V，r=1Ω，负载R=99Ω。

求开关分别打在1、2、3位置时电压表和电流表的读数5、如图所⽰，E=220V，负载电阻R为219Ω，电源内阻r为了1Ω，试求：负载电阻消耗的功率P负、电源内阻消耗功率P内及电源提供的功率P。

一、填空题3-1、按逆变后能量馈送去向不同，电力电子元件构成的逆变器可分为逆变器与逆变器两大类。

3-1有源、无源。

3-2、有源逆变指的是把能量转变成能量后送给装置。

3-2直流，交流，电网的，3-3、逆变器按直流侧提供的电源性质来分，可分为型逆变器和型逆变器，电压型逆变器直流侧是电压源，通常由可控整流输出，在最靠近逆变桥侧用器进行滤波，电压型三相桥式逆变电路的换流是在桥路的元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是度；而电流型逆变器直流侧是电流源，通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧用滤波，电流型三相桥式逆变电路换流是在元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是度。

3-3、电压型；电流型；电容；同相同桥臂元件之间；180º；电感；同组不同桥臂元件之间；120º；3-4、SPWM脉宽调制型变频电路的基本原理是：对逆变电路中开关器件的通断进行有规律的调制，使输出端得到脉冲列来等效正弦波。

3-4、一系列幅度相等，脉宽与正弦波幅值成正比的；3-5、PWM逆变电路的调制方式有、、。

3-5 同步调制；异步调制；分段同步调制；四、问答题3-1、无源逆变电路和有源逆变电路有何不同?答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。

而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。

3-2、换流方式各有那几种？各有什么特点？答：换流方式有4种：器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。

全控型器件采用此换流方式。

电网换流：由电网提供换流电压,只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。

负载换流：由负载提供换流电压，当负载为容性负载即负载电流超前于负载电压时，就可实现负载换流。

强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压的换流称为强迫换流。

通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。

晶闸管不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。

3-3、什么是有源逆变？有源逆变的条件是什么？有源逆变有何作用？答：如果将逆变电路交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电，返送到电网上去称为有源逆变。

第3章 直-直变换电路复习题一、填空题1.直流斩波电路完成得是直流到_直流_的变换。

2.直流斩波电路的典型应用有_直流电机驱动_和_直流开关稳压电源_等。

3.直流斩波电路中最基本的两种电路是_降压斩波电路_和_升压斩波电路_。

4.斩波电路有三种控制方式：_定频调宽_、_定宽调频_和_调频调宽_。

5.对单端正励变换器的电路要求之一是应保证其 高频变压器的磁通能复位 。

6.在带隔离变压器的DC/DC 变换器中，变压器的磁通仅在单方向变化的变换器称作 单端 变换器；当开关管导通时，电源将能量传给负载的变换器称作 正励 变换器；当开关管关断时，电路将能量传给负载的变换器称作 反励 变换器。

二、简答题1. 分别绘出BUCK 、BOOST 、Cuk 式DC/DC 斩波电路图，并在理想条件下分别导出它们在电感电流连续下的输出电压、电流表达式。

2. 在基本BUCK 、BOOST 、Cuk 等DC/DC 斩波电路中，引入隔离变压器的功用有哪些？3. 画出单端正励变换器主电路，指出其中变压器各绕组在电路中的作用。

4．画出单端反激式变换器主电路，在理想条件下写出其电感电流连续下的输出电压表达式。

5. 试比较Buck 电路和Boost 电路的异同。

答：相同点：Buck 电路和Boost 电路多以主控型电力电子器件（如GTO ，GTR ， 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Ud 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.试分析反激式和正激式变换器的工作原理。

答：正激变换器：当开关管T 导通时，它在高频变压器初级绕组中储存能量，同时将能量传递到次级绕组，根据变压器对应端的感应电压极性，二极管D1导通，此时D2反向截止，把能量储存到电感L 中，同时提供负载电流O I ；当开关管T 截止时，变压器次级绕组中的电压极性反转过来，使得续流二极管D2导通（而此时D1反向截止），储存在电感中的能量继续提供电流给负载。

直流变换电路设计规范 (初稿)AV-研〔2002〕-xxx号(该规范由视听公司研究所负责编制，作为初稿有许多不足之处，请相关人员提供修改意见)目录第一章总则第二章直流变换电路类型第三章：电路设计选型及要求第四章 PCB设计要求第一章总则第１.1条为使直流变换电路设计贯彻执行公司标准化，保障直流变换电路可靠，技术先进和经济合理，制订本规范。

第1.２条本规范适用于DVD机等低压直流变换电路而设计，主要用于负载间的匹配，满足一种直流电源输入与多路不同直流电压输出的要求。

并根据使用环境确定设计方案。

第1.3条直流变换电路设计应采用符合效率高、能耗低、尽量不用散热器，性能先进、有优异的电源和负载调整能力，满足EMC要求的产品。

第二章直流变换电路类型及要求第２.1条根据输出电压不同，分为升压、降压与反相三类拓朴结构。

第２.2条根据直流变换电路的性质，对DC-DC电路进行分类：a)分离元件构成的直流变换电路b)三端线性稳压器：c)降压单片集成稳压器d)线性脉宽调制器e)单片功率开关稳压器：第三章：电路设计选型及要求1.在“一组输入对应二组或以上输出”时，要求采用分离元件的变换电路，配以适合的变压器，以降低成本，保证高效率的关键是用于产生交流信号的开关管具有低损耗的特性，要保证低损耗，开关管应具有低的导通电压和快速传导时间，采用双极性和MOSFET具有较好的性能。

2.在“一组输入对应一组降压输出时，对电压精度要求不高时，要求采用三端线性稳压器。

3.单片集成降压稳压器电路，适合用于降压开关稳压器(反向变换器)。

对器件的选择应首先满足电路的驱动能力：一般能保证0.5-3安的负载。

这些器件的固定输出电压有3.3伏、5.0伏、12伏、15伏。

稳压器设计将外部元件的数目减到最小，简化了电源设计，要求电感需由几个不同的电感生产商提供。

因为变换器为开关电源，它的效率比流行的三端线性稳压器要高的多，特别在更高输入电压时。

在大多数情况下，功耗非常低，因而一般说来所需要的唯一的散热片是印刷电路板上铜导线，不需要外加散热片。

第三章交流-直流(AC-DC)变换3.1 单相可控整流电路3.1.1 单相半波可控整流电路1.电阻性负载图3-1表示了一个带电阻性负载的单相半波可控整流电路及电路波形。

图中T为整流变压器，用来变换电压。

引入整流变压器后将能使整流电路输入、输出电压间获得合理的匹配，以提高整流电路的力能指标，尤其是整流电路的功率因数。

在生产实际中属于电阻性的负载有如电解、电镀、电焊、电阻加热炉等。

电阻性负载情况下的最大特点是负载上的电压、电流同相位，波形相同。

图3-1 单相半波可控整流电路（电阻性负载）晶闸管从开始承受正向阳极电压起至开始导通时刻为止的电角度度称为控制角，以α表示；晶闸管导通时间按交流电源角频率折算出的电角度称为导通角，以θ表示。

改变控制角α的大小，即改变门极触发脉冲出现的时刻，也即改变门极电压相对正向阳极电压出现时刻的相位，称为移相。

整流电路输出直流电压u d为(3-1) 可以看出，U d是控制角α的函数。

当α＝0时，晶闸管全导通，U d＝U d0＝0.45U2，直流平均电压最大。

当α＝π时，晶闸管全关断，U d＝0，直流平均电压最小。

输出直流电压总的变化规律是α由小变大时，U d由大变小。

可以看出，单相半波可控整流电路的最大移相范围为180°。

由于可控整流是通过触发脉冲的移相控制来实现的，故亦称相控整流。

2.电感性负载当负载的感抗ωL d与电阻R d相比不可忽略时，这种负载称电感性负载。

属于电感性负载的常有各类电机的激磁绕组、串接平波电抗器的负载等等。

电感性负载时电路原理图及波形如图3-2所示。

在分析电感性负载的可控整流电路工作过程中，必须充分注意电感对电流变化的阻碍作用。

这种阻碍作用表现在电流变化时电感自感电势的产生及其对晶闸管导通的作用。

图3-2 单相半波可控整电流电路（电感性负载）大电感负载下造成输出直流平均电压下降的原因是u d波形中出现了负面积的区域。

如果设法将负面积的区域消除掉而只剩正面积的区域，就可提高输出直流电压的平均值。