电力电子技术第八章第九章部分课后习题答案(南航)(20210319204309)

1、电力电子技术第八章第九章部 分课后习题答案（南航）补充题：SOA的构成？答：功率晶体管的SOA由四部分组成。1）集电极最大允许电流leM2）基极开路，集电极一发射极之间的最高允许 电压 U（BR）ceo3）晶体管集电极最大允许功率损耗 Pcm4）二次击穿电流水平Is/B功率场效应管的SOA由三部分组成1）漏一源击穿电压U（BR）DS2）等功耗线Pdm3）最大允许漏极电流I DM8-5图8-5中晶体管的B可在840间选择。 Rc=11Q，电源电压 Ec=20OV，基极输入电压Ub=10V。如果 Uces=1.0V 和 Ubes=1.5V。求：（a）过驱动系数0DF=5时Rb的值；（b）强制3值;

2、（c）晶体管功率损耗Pc。解：取30U CES = 1.0时，Ls =EUces2y=i8.09A11ibsics 1型 “603A30=1U b _ U bes 10 -1.5RbODF 4 =5 Ribs0.603强制电流增益-f1 CS18.09 厂2.8PC 二Uceslcs =1.0 18.09 =18.09W8-9电路总电流为20A,用两个MOSFET管 并联分担，一个管子的Udsi=2.5V，另一个是Uds2=3V。如用串联源极电阻（a）Rsi=0.3 Q , Rs2=0.2Q 及（b） Rsi=Rs2=0.5Q 来均流，求每个 晶体管电流和两管漏极电流之差。解:设s接地，U D

3、S = EE _U DS1 . E _U DS2 =20 ARS1RS2(1)R = 031, RS2 = 021 时E-2.5 E-3“200.30.2E =5.2VI D1 = 9 A, I D 2 = 11A漏极电流差 Id2 - I D1 = -2A ,I D 2 - I D1(2)Rs1 = Rs2 =05E-2.5 E-3“20 0.50.5E = 7.75I D1 = 10.5A, I D2 = 9.5A漏极电流差 I D2 -Id1=1A , I D1 1 D2补充题：IGBT的SOA构成？答：IGBT的正偏安全工作区与场效应晶体管 相似，由Icm、U（BR）ceo和等功耗线决

4、定的。由于 IGBT含有GTR的特性，在某些情况下也会出 现二次击穿的问题。何为掣住效应，有何措施避免？答：当集电极电流在到一定程度，Rb上的压降使NPN晶体管导通，从而进入正反馈状态而 失去控制作用，成为晶闸管状态，这就是所谓掣 住效应或栓锁效应。针对掣住效应的原因，有两种措施：在关断时，IGBT由导通转为截止，受到重加集电极电压上升率的限制。过大的电压上升率 会引起掣住效应。措施：仔细设计缓冲电路，降 低集电极电压上升率 罟。dt 在导通期间，负载发生短路，IGBT的集电 极电流急剧增大，如不加限制，就可能进入掣住 状态。措施：设计保护检测电路，检测集电极电 压，若其升高，则减小Uge，抬

5、高Uce，从而降 低Ic。 拖尾现象如何产生？答：IGBT有两种载流子参与导电，少数载流 子需要复合时间IGBT的开关速度就变慢了。同 时，在关断时不能用加反向电压强迫少数载流子 加快复合来缩短开关时间，少数载流子消失由少 子寿命决定，这就出现IGBT特有的关断时电流 拖尾现象。9-1降压式变换器电路如图，输入电压为27V 10%，输出电压为 15V，最大输出功率为 120W，最小输出功率为10W。若工作频率为30kHz，求（1）占空度变化范围；（2）保证整 个工作范围电感电流连续时电感值；（3）当输出 纹波电压 Uo=1OOmV时滤波电容值；（4）电感 临界连续电流为4A时电感量，及最小输出

6、时的 占空度；（5）如线圈电阻为0.2Q，在最低输入 电压，最大功率输出时最大占空度和效率。解：（1） D=U iDmax U01561.7%Uimin 27 90%Dmin =UU=50.5%Uimax 271.1D 的范围：50.5% 61.7%P =UoIo，0max0min0minPmaxPmin3AUiT2L120151015D(1 _D)=8A-=0.67 AUjTD(1_D)2 I 0minD(1_D)Uo( 1Dm i n)2 汉 I 0 min1 5 -10.5 0 530.18 5；HI 02 32 3 01 03=0 . 1 8mH6 cfD2D2 4IGmaxUi-U0

7、I0U0U0UiUiV8Lf 2 ：UcUi 取 Uimax=27110%15 1-1527 110%，应g , D取Dm治U imax2Ig15迸15；1=i2 KN1+N2)讪 Ni N2：i2NiLiNi22L Ni N2可得:UoUiNLj旦仁Ni ne二竺丄Ni i-D (i-D)Ni i-D Ni i-D解法2:（磁通平衡，伏秒面积相等）Qon 时，on 二Toni八5Qoff 时，.Toff_i_(Uo _Ui)dt = Uo _Uj(i_D)T0 Ni N2Ni N2UiNDTU。-5N1 N2(1-D)TUo -Ui (Ni N2)DUi 二 Ni(1D)Uo N1 N2D

8、Ui 一 N1 N1D9-2(b),晶体占空度为D,升压式变换器另外两种接法如图 管工作在工关状态，电感电流连续, 求 Uo U1。解：Q导通时，Ui=L1至!儿1旦dt TonUiToNL1Q关断时,Ui -UoL屯dtAitoffUi -UoLToffi1maxN1i1)(N1+N2)=i2 1日 _L1 (L1L2)2L2 -L12即得:U。 _ N1 . DUi N1 N2 1 - D9-3升压式变换器等效电路如图9-13,输入电压27V 10% ,输出电压45V,输出功率750W,假定效率95%，若电感和晶体管导附加等效电阻0.05 Q , (1)求最大占空度；(2)如要求输出 60

9、V，是否可能？为什么？解：Ut =2727 =29.7VUimin =27 0.9 = 24.3VIi =PoUimin75095% 24.3= 32.5A的情况：,Ui Rlj 24.3 0.05x32.51 - DmaxLU。45Dmax =0.496Ui - RI iDmax对应Uimin，UdUo =60V 时Ui-Rli 24.3-0.05 32.51 - D 60 60D = 0.622 二 62.2% : 1可能输出60V9-5单端反激变换器采用如图9-5所示电路， 两个晶体管同时开关。问该电路与图9-15有何异同，比较两个电路的特点。如果题图9-5所示电路为正激式，如果输出电容

10、改为图9-22(a)的滤波电路，请与图9-22电路比较各有什么异同。答：与图9-15相比相同点：均能输出稳定电压Uo,均可作开压变换器。不同点：图9-15通过增加Ii，使Pi增大， 补偿输入功率稳定Uo,而9-5则通过大电感变压 器稳定Uo。与图9-22(a)相比相同点：Q1Q2开通时工作情况与图 9-22(a)Q通时工作情况相同。不同点：9-22(a)通过复位线圈N3使磁通复 位，而9-5通过D将能量返回电源使磁通复位。9-7推挽电路(9-23(a)输出接桥式整流成为 一个直流-直流变换器，如要求输出电压 24V, 负载电阻为R=0.4Q，晶体管和二极管通态压降 分别为1.2V和1V，匝比n

11、=NN2=0.5。求：(1)平均输入电流Ii(2) 效率;(3) 晶体管平均电流；(4) 晶体管峰值电流；(5) 晶体管有效值电流；(6) 晶体管承受的峰值电压，忽略变压器 损耗。图 9-23解：(1)输出电流:Z 25推挽功率电路|0 = 24 =60A.41 +仙綸RIi =nI。=0.5 丝=30A0.4(2) U2 二 u。2U D =24 2*1 = 26VN11U1 U226V =52/N20.5Ui Uq =52V1.2V =53.2/输出功率：U 2242Po二一1440WR0.4输入功率：P 二Ujlj =53.2* 30 =1596W诗 100=923% 1 1(3) Iq

12、 二尹 S 30 =15A(5)i .I q有效值= li30 =21.2A( 6Uce=U UUi (Ui -UQ) =2Uj -UQ =2* 53.2-1.2 =105.2V补充题：理想BOOST变换器如 图，输入电压 ui=120V 20%，输出电压为270V, 输出功率为30W300W， 工作频率为150kHz，电感 电流连续。求：（1）占空比变化范围（2）最小电感值L（3）如果变换器负载突然开路，会发生什么情 况？D maxUo一 Uimin270-120 80%270= 64.4%DminUoU。i maxU0270-120 120%270-46.7%D : 46.7% 64.4%(2