電力電子技術(shù)第八章第九章部分課后習(xí)題答案(南航)_第1頁(yè)
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1、補(bǔ)充題:SOA的構(gòu)成?答:功率晶體管的SOA由四部分組成。1) 集電極最大允許電流IeM2) 基極開路,集電極發(fā)射極之間的最高允許電壓U(BR)ceo3) 晶體管集電極最大允許功率損耗PCM4) 二次擊穿電流水平IS/B功率場(chǎng)效應(yīng)管的SOA由三部分組成1) 漏源擊穿電壓U(BR)DS2) 等功耗線PDM3) 最大允許漏極電流IDM8-5圖8-5中晶體管的可在840間選擇。RC=11,電源電壓EC=200V,基極輸入電壓UB=10V。如果UCES=1.0V和UBES=1.5V。求:(a)過驅(qū)動(dòng)系數(shù)ODF=5時(shí)RB的值;(b)強(qiáng)制值;(c)晶體管功率損耗PC。解:8-9電路總電流為20A,用兩個(gè)M

2、OSFET管并聯(lián)分擔(dān),一個(gè)管子的UDS1=2.5V,另一個(gè)是UDS2=3V。如用串聯(lián)源極電阻(a)RS1=0.3,RS2=0.2及(b)RS1=RS2=0.5來(lái)均流,求每個(gè)晶體管電流和兩管漏極電流之差。解:(1),(2),補(bǔ)充題:IGBT的SOA構(gòu)成?答:IGBT的正偏安全工作區(qū)與場(chǎng)效應(yīng)晶體管相似,由ICM、U(BR)ceo和等功耗線決定的。由于IGBT含有GTR的特性,在某些情況下也會(huì)出現(xiàn)二次擊穿的問題。何為掣住效應(yīng),有何措施避免?答:當(dāng)集電極電流在到一定程度,Rb上的壓降使NPN晶體管導(dǎo)通,從而進(jìn)入正反饋狀態(tài)而失去控制作用,成為晶閘管狀態(tài),這就是所謂掣住效應(yīng)或栓鎖效應(yīng)。針對(duì)掣住效應(yīng)的原因,

3、有兩種措施:在關(guān)斷時(shí),IGBT由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止,受到重加集電極電壓上升率的限制。過大的電壓上升率會(huì)引起掣住效應(yīng)。措施:仔細(xì)設(shè)計(jì)緩沖電路,降低集電極電壓上升率。在導(dǎo)通期間,負(fù)載發(fā)生短路,IGBT的集電極電流急劇增大,如不加限制,就可能進(jìn)入掣住狀態(tài)。措施:設(shè)計(jì)保護(hù)檢測(cè)電路,檢測(cè)集電極電壓,若其升高,則減小UGE,抬高UCE,從而降低IC。拖尾現(xiàn)象如何產(chǎn)生?答:IGBT有兩種載流子參與導(dǎo)電,少數(shù)載流子需要復(fù)合時(shí)間IGBT的開關(guān)速度就變慢了。同時(shí),在關(guān)斷時(shí)不能用加反向電壓強(qiáng)迫少數(shù)載流子加快復(fù)合來(lái)縮短開關(guān)時(shí)間,少數(shù)載流子消失由少子壽命決定,這就出現(xiàn)IGBT特有的關(guān)斷時(shí)電流拖尾現(xiàn)象。9-1降壓式變換器電路如

4、圖,輸入電壓為27V10%,輸出電壓為15V,最大輸出功率為120W,最小輸出功率為10W。若工作頻率為30kHz,求(1)占空度變化范圍;(2)保證整個(gè)工作范圍電感電流連續(xù)時(shí)電感值;(3)當(dāng)輸出紋波電壓U0=100mV時(shí)濾波電容值;(4)電感臨界連續(xù)電流為4A時(shí)電感量,及最小輸出時(shí)的占空度;(5)如線圈電阻為0.2,在最低輸入電壓,最大功率輸出時(shí)最大占空度和效率。解:(1)(2), (3),(4), ,(5),9-2升壓式變換器另外兩種接法如圖9-2(a),晶體管工作在工關(guān)狀態(tài),電感電流連續(xù),占空度為D,求。解:Q導(dǎo)通時(shí),Q關(guān)斷時(shí),i1maxN1=i2max(N1+N2) I1minN1=i

5、2(N1+N2) 又 可得:解法2: (磁通平衡,伏秒面積相等) Qon時(shí), Qoff時(shí),升壓式變換器另外兩種接法如圖9-2(b),晶體管工作在工關(guān)狀態(tài),電感電流連續(xù),占空度為D,求。解:Q導(dǎo)通時(shí),Q關(guān)斷時(shí),i1max(N1+N2)=i2maxN1 i1(N1+N2)=i2N1 且即得: 9-3升壓式變換器等效電路如圖9-13,輸入電壓27V10%,輸出電壓45V,輸出功率750W,假定效率95%,若電感和晶體管導(dǎo)附加等效電阻0.05,(1)求最大占空度;(2)如要求輸出60V,是否可能?為什么?解:,的情況:,可能輸出60V9-5單端反激變換器采用如圖9-5所示電路,兩個(gè)晶體管同時(shí)開關(guān)。問該

6、電路與圖9-15有何異同,比較兩個(gè)電路的特點(diǎn)。如果題圖9-5所示電路為正激式,如果輸出電容改為圖9-22(a)的濾波電路,請(qǐng)與圖9-22電路比較各有什么異同。答:與圖9-15相比相同點(diǎn):均能輸出穩(wěn)定電壓U0,均可作開壓變換器。不同點(diǎn):圖9-15通過增加Ii,使Pi增大,補(bǔ)償輸入功率穩(wěn)定U0,而9-5則通過大電感變壓器穩(wěn)定U0。與圖9-22(a)相比相同點(diǎn):Q1Q2開通時(shí)工作情況與圖9-22(a)Q通時(shí)工作情況相同。不同點(diǎn):9-22(a)通過復(fù)位線圈N3使磁通復(fù)位,而9-5通過D將能量返回電源使磁通復(fù)位。9-7 推挽電路(9-23(a))輸出接橋式整流成為一個(gè)直流-直流變換器,如要求輸出電壓24V,負(fù)載電阻為R=0.4,晶體管和二極管通態(tài)壓降分別為1.2V和1V,匝比n=N1/N2=0.5。求:(1)平均輸入電流Ii(2)效率;(3)晶體管平均電流;(4)晶體管峰值電流;(5)晶體管有效值電流;(6)晶體管承受的峰值電壓,忽略變壓器損耗。圖9-23 推挽功率電路解:(1)輸出電流:(2)輸出功率:輸入功率:(3) (4)(5)(6) 補(bǔ)充題:理想BOOST變換器如圖,輸入電壓ui=120V20%,輸出電壓為270V,輸出功率

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