现代电力电子技术作业

1、第一次作业1、电压型和电流型开关器件的工作原理（1）电压型（MOSFET、IGBT）：通过在控制端与公共端之间施加一定的电压信号即可实现器件的导通或关断的控制。实际上是该电压信号在器件的两个主电路端子之间产生可控的电场，进而来改变流过器件的电流大小和通断状态。MOSFET工作原理：导通条件：漏源电压为正，栅源电压大于开启电压。 关断条件：漏源极电压为正，栅源极电压小于开启电压。IGBT工作原理：导通条件：集射极电压为正，栅射极电压大于开启电压； 关断条件：栅射极电压小于开启电压。（2） 电流型（SCR、GTO、GTR）：通过在控制端注入或抽出一定的电流实现器件的导通或关断的控制。 SCR工作原

2、理：导通条件：正向阳极电压，正向门极电压； 关断条件：必须使阳极电流降低到某一数值之下（约几十毫 安）。两种强迫关断方式：电流换流和电压换流。GTO工作原理：与普通晶闸管相同。开关速度高于普通晶闸管，di/dt承受 能力大于晶闸管。GTR工作原理：导通条件：集射极加正向电压，基极加正向电流； 关断条件：基极加负脉冲。2、 二极管的反向击穿机理 反向击穿：PN结具有一定的反向耐压能力，但当反向电压过大，超过一定限度，反向电流就会急剧增大，破坏PN结反向偏置为截止的工作状态。 反向击穿按照机理不同分为雪崩击穿、齐纳击穿两种形式。 雪崩击穿：反向电压增大，空间电荷区的电场强度增大，使从中性区漂移进入

3、空间电荷区的载流子被加速获取很高动能，这些高能量、高速载流子撞击晶体点阵原子使其电离(碰撞电离) ，产生新的电子空穴对，新产生的电子与空穴被加速获取能量，产生新的碰撞电离，使载流子迅速成倍增加， 即雪崩倍增效应，导致载流子浓度迅速增加，反向电流急剧增大，最终PN结反向击穿。 齐纳击穿：重掺杂浓度的PN结，一般空间电荷区很窄，空间电荷区中的电场因其狭窄而很强，反偏又使空间电荷区中的电场强度增加，空间电荷区中的晶体点阵原子直接被电场电离，使价电子脱离共价键束缚，产生电子空穴对，使反向电流急剧增加。3、 开通和关断缓冲电路的基本类型有哪些（1） 根据缓冲电路的作用时刻，可将其分为关断缓冲电路和开通缓

4、冲电路。如将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起，则称其为复合缓冲电路。关断缓冲电路：又称为du/dt抑制电路，用于吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。开通缓冲电路：又称为di/dt抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。（2） 根据组成缓冲电路的元件类型，可将其分为无源和有源缓冲电路。无源缓冲电路：由无源元件构成，如RC、RCD、LCD缓冲电路，无源缓冲电路不需要控制和驱动电路，所以电路简单，在工程设计中得到广泛应用。有源缓冲电路：不仅包含无源和有源元件，还包括一些控制电路和全控性开关器件的驱动电路，所以电路构成复杂。（3） 还可分

5、为耗能式缓冲电路和馈能式缓冲电路耗能式缓冲电路（如RC、RCD缓冲电路）：缓冲电路中储能元件的能量消耗在其吸收电阻上。 馈能式缓冲电路（如LCD缓冲电路）：缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给负载或电源，也称无损吸收电路。4、 开关器件驱动电路的基本要求基本要求： 改善器件动静态性能：作为功率开关希望减小器件损耗，驱动电路应保证器件的充分导通和可靠关断以降低器件的导通和开关损耗。 实现与主电路的电隔离：由于大多数主电路是高电压格局，要求控制信号与栅极间无点耦合。 具有较强的抗干扰能力：目的是防止器件在各种外干扰下的误开关，保证器件在高频工况下可靠工作。 具有可靠地保护能力：当主电路或驱动电路自身

6、出现故障时，驱动电路应迅速封锁输出驱动信号并正确关断器件以保证器件的安全。（1）电压驱动型器件（电力MOSFET和IGBT）的驱动电路的基本要求 为快速建立驱动电压，要求驱动电路具有较小的输出电阻。 使电力MOSFET开通的栅源极间驱动电压一般取1015V，使IGBT开通的栅射极间驱动电压一般取15 20V。 关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取-5 -15V）有利于减小关断时间和关断损耗。 在栅极串入一只低值电阻（数十欧左右） 可以减小寄生振荡，该电阻阻值应随被驱动器件电流额定值的增大而减小。（2）电流驱动型器件的驱动电路的基本要求SCR触发电路的基本要求： 触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠

7、导通，比如对感性和反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发。 触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的35倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达12A/us。 触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。 应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。GTO触发电路的基本要求：开通控制与普通晶闸管相似，但对触发脉冲前沿的幅值和陡度要求高，且一般需在整个导通期间施加正门极电流，使GTO关断需施加负门极电流，对其幅值和陡度的要求更高。GTR触发电路的基本要求： 开通的基极驱动电流应使其处于准饱和导通状态，使

8、之不进入放大区和深饱和区。关断时，施加一定的负基极电流有利于减小关断时间和关断损耗，关断后同样应在基射极之间施加一定幅值（6V左右）的负偏压。5、 半导体器件应用中需要哪些保护？都有什么手段？ 主要有四种保护：（1） 过电压保护：电路保护法，器件法(RC保护、压敏电阻、硒堆等）；（2） 过电流保护：电子保护电路法，器件保护法（熔断器、断路器、短路器等）；（3） di/dt保护：串电感，开通缓冲吸收。（4） du/dt保护：RC阻容保护，关断缓冲吸收电路。6、 半导体器件的性能参数有哪些？说明其意义。（1）电力二极管 正向平均电流：指电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度（简称壳温，用表示）和散

9、热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 正向压降：指电力二极管在指定温度下，流过某一指定的稳态正向电流时对应的正向压降。 反向重复峰值电压：指对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。 最高工作结温：指在PN结不致损坏的前提下所能承受的最高平均温度。通常在125175范围之内。反向恢复时间：指二极管电压反相后，结电容中存储电荷耗尽所需时间。浪涌电流：指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频周期的过电流。（2） 晶闸管断态重复峰值电压：是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。反向重复峰值电压：是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电

10、压。通态（峰值）电压：晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。通态平均电流：国标规定通态平均电流为晶闸管在环境温度为40和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。维持电流：维持电流是指使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安。擎住电流：擎住电流是晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。浪涌电流：指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。断态电压临界上升率du/dt：在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率。通态电流临界上升率d

11、i/dt：在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。（3） GTO 最大可关断阳极电流：用来标称GTO额定电流。电流关断增益：最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最大值之比。开通时间ton：延迟时间与上升时间之和。关断时间toff：一般指储存时间和下降时间之和，而不包括尾部时间。（4） GTR电流放大倍数、直流电流增益、集电极与发射极间漏电流Iceo、集电极和发射极间饱和压降Uces、开通时间ton 和关断时间toff。最高工作电压：GTR上所加的电压超过规定值时，就会发生击穿。集电极最大允许电流：规定直流电流放大系数下降到规定的1/21/3时所对应的Ic。集电极最大耗散功率：

12、指在最高工作温度下允许的耗散功率。（5） MOSFET跨导Gfs、开启电压UT以及开关过程中的各时间参数。漏极电压：标称电力MOSFET电压定额的参数。漏极直流电流和漏极脉冲电流幅值：标称电力MOSFET电流定额的参数。栅源电压：栅源之间的绝缘层很薄，>20V将导致绝缘层击穿。极间电容：、和。漏源间的耐压、漏极最大允许电流和最大耗散功率决定了电力MOSFET的安全工作区。（6） IGBT最大集射极间电压：由器件内部的PNP晶体管所能承受的击穿电压所确定的。最大集电极电流：包括额定直流电流和1ms脉宽最大电流。最大集电极功耗：在正常工作温度下允许的最大耗散功率。第二次作业1、 以单相PWM

13、整流电路为例，分析电路中各功率器件的导通状态和电压电流极性。说明其PWM整流电路的不同工作状态。（1） 整流状态 图1：>0、T3通断 图2：>0、T2通断 >0时。当T3导通，通过T3、D4向Ls储能，直流侧电容向负载供电；当T3关断，Ls中储存的能量通过D1、D4释放, 与电源us一起向负载供电。当T2导通，通过D1、T2向Ls储能，直流侧电容向负载供电；当T2关断，Ls中储存的能量通过D1、D4释放, 与电源us一起向负载供电。 图3：<0、T1通断 图4：<0、T4通断 <0时。当T1导通，通过D2、T1向Ls储能，直流侧电容向负载供电；当T1关断，

14、Ls中储存的能量通过D2、D3释放, 与电源us一起向负载供电。当T4导通，通过T4、D3向Ls储能，直流侧电容向负载供电；当T4关断，Ls中储存的能量通过D2、D3释放, 与电源us一起向负载供电。（2） 逆变状态图5 <0，>0时，T1、T4导通，；<0，<0时，T2、T3导通，。此时负载馈能, 与电源us一起向Ls储能。图6 >0，D1、T2或T3、D4导通；<0，D2、T1或T4、D3导通。电源沿短接，此时=0，储能。负载R则依靠C0放电维持。（3） SVG状态图7通过控制MOS管的通断，将直流侧电压逆变为与交流侧电网电压同频的输出电压。当仅考虑基波

15、频率时，SVG可等效为一个与电网同频率的幅值和相位均可控的交流电压源，改变的幅值及与的相位差，使得超前90°，从而使电路向交流电源送出无功功率。（4） 任意容性或感性运行图8 类似于SVG运行状态，通过对的幅值及与的相位差的控制，可以使超前或滞后任一角度，从而使电路工作在任意容性或感性状态。2、 PWM整流电路的间接电流和直接电流控制的原理和特点。(1) 间接电流控制图9 间接电流控制系统结构图原理：直流给点电压与实际的直流电压比较后送入PI调节器，经PI调节得到与交流输入电流的幅值成正比的直流电流指令信号。上面的乘法器是乘以与交流输入电压同相位的正弦信号，再乘以电阻，得到交流输入电

16、流在上的压降。下面的乘法器是乘以比网测电压超前90°的余弦信号，再乘以电感的感抗，得到交流输入电流在上的压降。交流输入电压减去和得到，用该信号与三角载波比较后得到PWM开关信号，进而控制整流桥得到需要的控制效果。特点：简单易实现；基于系统的静态模型设计，其动态特性较差。在信号运算过程中用到电路参数Ls和Rs，当Ls和Rs的运算值和实际值有误差时，会影响到控制效果。(2) 直接电流控制图10 直接电流控制系统结构图原理：直流给点电压与实际的直流电压比较后送入PI调节器，经PI调节得到与交流输入电流的幅值成正比的直流电流指令信号。与交流输入测量电压相乘得到交流电流的指令信号。该指令信号和

17、实际交流电流信号比较后，通过滞环对各开关器件进行控制，便可使实际交流输入电流跟踪指定值。特点：直接电流控制结构简单，电流调节响应快，控制运算中未使用电路参数，系统对扰动鲁棒性好。3、 画出一个全桥高频同步整流电路原理图，说明工作原理。图11 单相全桥同步整流电路原理图工作原理：（1） >0时，MOS1和MOS4开通（门极和源极均为高电平），MOS2和MOS3关断（门极和源极均为低电平）。MOS1负载MOS4构成回路。（2） <0时，MOS2和MOS3开通（门极和源极均为高电平），MOS1和MOS4关断（门极和源极均为低电平）。MOS2负载MOS3构成回路。4、 说明SR倍流同步整流

18、电路（驱动）工作原理。 工作原理：（1）图12 us>0时SR倍流电路电流流向 当us>0时，VF2的门极和源极均为高电平，其导通；VF1的门极和源极均为低电平，其关断。 isL1负载VF2 构成回路(电源供能,L1储能)；同时,L2经负载VF2构成回路释能,有is= iL1,iL=iL1+iL2。（2）图13 us<0时SR倍流电路电流流向 当us<0时，VF1的门极和源极均为高电平，其导通；VF2的门极和源极均为低电平，其关断。 isL2负载VF1 构成回路(电源供能,L2储能)；同时,L1经负载VF1构成回路释能,有is= iL2,iL=iL1+iL2。5、 提高

19、整流电路的功率因数还有什么措施？ 提高晶闸管相控整流电路功率因数的措施有：（1）小触发（控制）角运行；（2）采用两组对称的整流器串联；（3）增加整流相数；（4）设置补偿电容；（5）采用不可控整流加直流斩波器调压。第三次作业1、 单相双管型斩波交流调压分为有电流检测和无电流检测两种，说明各自工作原理和特点。（1） 无电流检测的非互补控制方式 图1 单相双管型斩波交流调压电路 图2 无电流检测的电路时序图工作原理：us正半周，VT2G、VT4G 恒为正值，VT3G 0，VT1G为PWM脉冲。VT1导通时，is经VT1VD2负载Z构成回路。VT1关断时，i0经VT4VD3负载Z续流，或经ZVT2VD

20、1向电源回馈。us负半周,则VT1G、VT3G恒为正值, VT4G0, VT2G为PWM脉冲。VT2导通时，is经负载ZVT2VD1构成回路,。VT2关断时，i0经VT3VD4负载Z续流，或经ZVT1VD2向电源回馈。特点：感性和容性负载时，u0会出现“失控区”。（2） 有电流检测的非互补控制方式 图3 有电流检测的电路时序图工作原理：在u0与i0同极性区域，控制信号时序分布与无电流检测的相同, 非同极性区域则有差异。如u0过零反向, i0仍>0区域,VT2G0,VT4G为PWM脉冲列,VT4G=0时,i0经VT1VD2负载Z构成回路,向电源回馈能量,此时u0=us。VT4G>0时

21、,i0经VT4VD3负载Z续流,此时u0 =0。因此,u0的波形与阻性负载的波形相同。特点：非阻性负载时输出电压电流波形与阻性负载时相同，消除了失控现象。2、 画出由18个开关管组成的三相矩阵式直接交流变换器电路，描述工作原理。 图4 矩阵式变频电路a) 主电路拓扑 b) 一个开关单元 c)三相输入相电压构造输出相电压工作原理：用图4a中第一行的3个开关S11、S12和S13共同作用来构造u相输出电压uu，就可利用图4c的三相相电压包络线中所有的阴影部分。对三相交流电压进行斩波控制，即进行PWM控制。理论上所构造的uu 的频率可不受限制，但其最大幅值仅为输入相电压幅值的0.5倍。u相输出电压u

22、u 和各相输入电压的关系为：式中、和为一个开关周期内开关S11、S12、S13的导通占空比，且。在不同开关周期中采用不同占空比，即可得到与三相输入电压频率和波形都不同的u相输出电压。同样的方法控制上图矩阵的第2行和第3行各开关，可以得到类似于u相的表达式。把这些公式合写成矩阵形式，即，其中是调制矩阵，它是时间的函数，每个元素在每个开关周期中都是不同的。求得调制矩阵，就可得到所希望的三相输出电压。3、 单相单管型斩波交流调压如下图，说明其中交流输入端电感和电容的作用。图5 单相单管型斩波交流调压电路Ls和Cs组成低通滤波器，可滤除交流侧电流中的高次谐波。由上式可见，交流侧电流除基波外，还含有(k

23、N±1)次谐波。提高载波比N可使最低谐波次数(N1次)提高，有利于输入滤波。若考虑载波比N>>1, 在输入侧附加合适的小容量低通滤波Ls、Cs,使其截止频率s小于us、is中的最低次谐波(N1)，即s<(N1)，则可滤除交流侧电流中的谐波。4、 分析单相双管型斩波交流调压电路在感性负载时的工作特性。存在什么问题？如何改进？ 图6 单相双管型斩波交流调压电路及其时序图感性负载的i0滞后于u0，在u0与i0不同号区域, 如u0过零反向, i0仍>0, 电流经VT1VD2负载Z构成回路,保持原来的方向，向电源回馈能量, 直到i0也过零反向。在这段时间,电路状态保持不

24、变, u0=us如图中所示, 出现 失控区”。 为消除非阻性负载的失控现象, 可采用有电流检测的非互补控制方式，根据电压和电流的极性来决定控制信号的时序分布。具体控制方式见1中（2）有电流检测的非互补控制方式。第四次作业1、 查阅资料，说明隔离型（有变压器）Cuk变换器的基本电路，工作原理和基本特点。其工作原理同Cuk型变换器原理是一样的。当S导通时，Ui对L1充电。当S断开时，Ui+EL1对C11及变压器原边放电，同时给C11充电，电流方向从上向下。附边感应出脉动直流信号，通过VD对C12反向充电。在S导通期间，C12的反压将使VD关断，并通过L2、C2滤波后，对负载放电。 C11,Cl2的

25、作用是变压器初、次级绕组均无直流流过。C12是用于传递能量的，所以Cuk电路是电容传输变换电路。磁心在两个方向磁化，不需要加气隙，体积可以做得很小。可以进行升降压，输入电源电流和输出负载电流均连续。2、 分析Boost-QRC的四个工作阶段的电路状态。BoostZVS QRC BoostZVS QRC(半波模式)电路拓扑 BoostZVS QRC(半波模式)主要工作波形 (t0t1) (t1t2) (t2t3) (t3t4)BoostZVS QRC(半波模式)各开关状态等效电路t0t1：t0时刻关断VT，电流流过Cr对Cr进行恒流充电，线性增加直至；t1t2：导通，Lr与Cr谐振工作。谐振电感

26、电流从0开始增加，到达时刻,到达最大值。时刻后>，Cr开始放电，开始下降到时刻减小为0；t2t3：导通，将VT的电压钳在零压，此刻VT可零压导通。至 时，自然截止（时间很短），VT开通电流转移到VT，此刻谐振电感Lr两端的电压为。到t3时刻，减小为0，自然截止；t3t4：谐振电感Lr和谐振电容Cr停止工作，经VT续流，负载由输出滤波电容提供能量。3、 查阅资料，了解软开关PWM-DC/DC变换器的电路种类和特性。软开关PWM-DC/DC变换器主要有ZVS-PWM、ZCS-PWM、ZVT-PWM、ZCT-PWM四种。 ZVS QRC的基本开关单 ZCS QRC的基本开关单元 ZVS MRC

27、的基本开关单元 ZVS-QRC、ZCS-QRC：准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，电路的开关损耗和开关噪声都大大下降。但负面问题为：谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高；谐振电流的有效值很大，电路中存在大量的无功功率的交换，造成电路导通损耗加大；谐振周期随输入电压、负载变化而改变，因此电路只能采用脉冲频率调制（PFM）方式来控制，变频的开关频率给电路设计带来困难。 ZVS-PWM电路的基本开关单元 ZCS-PWM电路的基本开关单元ZVS、ZCSPWM与ZVS、ZCSQRC电路组成相似，区别是引入了一个可控元件（一般引入的可控元件, ZVSPWM则是与Lr相并联, ZCSPWM则是与Cr

28、相串联）。通过引入的可控元件打断电路原来的谐振进程，插入一段可控时间间隔，通过控制引入的可控元件的开通或关断时间，改变这段时间间隔的长短，借以进行PWM输出调节。电压和电流基本上是方波，只是上升沿和下降沿较缓，开关承受的电压明显降低，电路可以采用开关频率固定的PWM控制方式。 ZVT-PWM电路的基本开关单元 ZCT-PWM电路的基本开关单元ZVT、ZCTPWM将谐振电路元件与主开关管串联改为相并，以减小由于谐振给电路带来的电压电流应力以及额外损耗。输入电压和负载电流对电路的谐振过程影响很小，电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都工作在软开关状态。电路中无功功率的交换被削弱到最小，这使得

29、电路效率进一步提高。4、 Buck-ZCT PWM工作原理和各状态等效电路图。 a） b）a） 初始状态I0经D0流通, uCr上负下正为负值；b） t0时刻VT近似零流开通(受Lr抑制), Lr、Cr经D0谐振； c） d）c） iLr过零反向变负(自上而下为正方向), VD自然导通, VT可零压关断；d） 谐振至iLr=I0, D0零流截止, VT可近似零流开通； e） f）e） iLr反向过零变正(一个谐振周期), VD零流截止, D1自然导通, Lr、Cr经D1、VT继续谐振；f） iLr过零欲反向, D1零流截止, 谐振终止, I0经VT流通, 电路以常规PWM方式运行, 时间长短取

30、决于占空比和电路频率； g） h）g） VT再次近似零流开通, Lr、Cr经E、VT构成谐振回路, 为VT零流关断作准备；h） iLr过零反向变负, VD自然导通(VT可零压关断), Lr、Cr经I0构成谐振回路, iLr反向, iVT； i） j）i） iLr=I0, VD自然导通, VT零流关断, iLr反向至最大, 而后反向；j） iLr=I0, VD零流截止, iLr维持I0恒流向负载释放能量, 这段时间很短暂； k） l）k） uCr= 0 , D0自然导通, Lr、Cr再次谐振；l） iLr反向过零欲变正, VD零流截止, 整个谐振结束, uCr恢复到初值, I0经D0流通,电路恢

31、复到初始状态。5、 分析Buck-ZVT PWM工作原理，画出一个典型工作原理周期的相关电压、电流波形。 t0前 t0t1t0前：VT, VT断态, uCr=E，i0I0(L0较大)经D0续流；t0t1：t0时VT近似零流开通(受Lr抑制), iLr线性,iD0，t1时iLr= I0, iD0=0, D0自然截止； t1t2 t2t3t1t2：D0断开，Lr、Cr谐振(Cr放电, uCr逐渐减小，iLr继续增加储能)。t2时刻，iLr=iLrmax、uCr=0；t2t3：Cr欲反向,VD导通,VT及Lr两端电压被钳位在零, iLr=iLmax； t3t4 t4t5t3t4：t3时刻，VT零压开

32、通, VT迅速关断,。Lr经Ca、D2释能(由于VT、D2导通, Ca相当于并联在VT两端, VT近似零压关断), Lr的能量向Ca转移(若Ca取值恰当, Lr全部能量转移给Ca恰好使uCa= E。否则,若Ca取值偏大, uCa将达不到E,偏小则uCa=E后,多余能量会传给负载)。t4时刻，iLr=0,D2零流截止。t4t5：电路为常规PWM电路，E经VT向负载供电；t5t6t5t6：t5时刻，VT近似零压关断(Cr抑制), D3零压导通(uCa=E)。E向Cr充电,Ca向负载放电。t6时刻，uCa=0, D0零压导通, D3零压截止, 回到初始状态。Buck-ZVT PWM电路一个工作周期相

33、关电压、电流波形6、 根据升压型PFC原理结构图，查阅资料说明每个环节的作用和实现原理。7、 PFC中的电流连续、电流断续和临界模式各有什么优缺点？8、 说明PFC常用控制策略的基本原理和特性。9、 如何理解“降压型PFC滤波困难、噪声大、开关管电压应力大以及控制驱动电平浮动”？BUCK PFC电路降压式电路的输入电流不连续，造成滤波困难；在高频情况下开关损耗急剧增大、电路转换效率降低、电磁噪声增加；工作过程中开关管所承受的最大电压为输入电压的最大值，造成电压应力大；开关管门极驱动信号地与输出地不同，导致控制驱动电平浮动、驱动较复杂。10、 在APFC的常规控制方式中，DCM和CCM模式的实现

34、手段都有哪些？为什么说平均电流方式在DCM和CCM模式下均适用？DCM模式控制方式：恒频控制方式、恒导通时间控制方式；CCM模式控制方式：平均电流型、峰值电流型、滞环电流型、单周期控制。因为平均电流方式是迫使电感电流iL的平均值跟踪电流基准而接近正弦, 并与输入电压同相位，所以其在DCM和CCM模式下均适用。11、 根据电路原理图和基本波形分析APFC的单周期控制方式的工作原理和工作过程。 工作原理：由知，若在任一开关周期都设法保证是一个纯电阻，就实现了对的线性跟踪，达到功率因数校正目的。又因为，两边同乘以RS（电流取样电阻）得，在电路整个工作过程中，保证和基本恒定不变, 就可使为纯电阻, 实

35、现了对的线性跟踪。为了保证电路整个工作过程中和基本恒定不变, 可使输出端的电容足够大恒定不变。输出电压经电阻分压得到的采样值与输出电压基准比较后, 其差值通过PI调节得到(引入PI调节目的利用其无差调节功能维持Vo恒定)，目的是保证与期望输出的差值为零, 进而使在电路整个工作过程中也基本保持恒定。工作过程： 当每个时钟脉冲到来时，RS触发器的Q端输出正脉冲使开关VQ导通上升。同时复位开关S关断，积分器开始对积分输出。与积分器输出相减, 其差值与进行比较，两者相等时, 比较器翻转并输出负脉冲使得开关VQ关断下降。同时开关S导通使积分器复位置零, 为下一周期做好准备。下一周期同样，周而复始。12、

36、 CCM、DCM两种方式控制中一般都用乘法器，说明乘法器功能。举例说明。乘法器的功能：调节直流电压；进行功率因数校正，提高交流侧PF值。 如上图在CCM电流控制模式中：将直流电压给定信号和实际直流电压比较后进行电压调节，将电压调节的输出和整流后的正弦半波电压信号相乘得到直流电流的基准信号，该基准信号和实际直流电感电流信号比较后进行电流调节，电流调节输出通过PWM发生器产生PWM脉冲对开关管进行控制，便可使输入直流电流跟踪指令值，这样交流侧电流波形将近似成为与交流电压同相的正弦波，使得交流侧PF值接近于1。13、 除去单端正激和单端反激之外，间接DC-DC变换器还有哪些基本类型？画出电路结构。除

37、去单端正激和单端反激之外，间接DC-DC变换器还有半桥型电路、全桥型电路、推挽型电路。 半桥型电路 全桥型电路推挽型电路第五次作业1、 单相电压型逆变器，阻感性负载，分析其一个工作周期的电压电流波形和各管子工作状态。方波逆变： 单相电压型逆变电路 单相电压型逆变电路工作波形工作状态：、T1、T4通，,>0且逐渐增大，直流侧向负载提供能量；、D2、D3通，,>0且逐渐减小，负载侧电感将将吸收的无功能量反馈回直流侧；、T2、T3通，,<0且逐渐增大，直流侧向负载提供能量；、D1、D4通，,<0且逐渐减小，负载侧电感将将吸收的无功能量反馈回直流侧。2、 单相全桥逆变器，串联负

38、载谐振型负载电路。试分析逆变器的各功率管的工作状态。串联谐振单相全桥逆变电路第一阶段：首先触发晶闸管SCR1、SCR4,电流通过正端流入,经过SCR1、串联振荡负载、SCR4,再由负端流出,此时补偿电容C充上了左正右负的电压。 第二阶段：由于电流波形为正弦波,当电流反向的时候,电流就通过与SCR1、SCR4同桥臂的续流二极管D1、D4续流,同时给SCR1、SCR4加上了反压,使SCR1、SCR4关断。 第三阶段：经过一段时间,当SCR1、SCR4完全关断后,同时触发晶闸管SCR2和SCR3。此时由于晶闸管SCR2、SCR3两端均加有正压,因此马上就能导通。电容C通过续流二极

39、管D1、晶闸管SCR2回路和续流二极管D4、晶闸管SCR3回路放电。当电容C放电完成后,续流二极管D1、D4中不再通过电流,整个回路电流走向为:正端流入,经过SCR2、串联振荡负载、SCR3,负端流出。电容C开始反向充电,充上左负右正的电压。第四阶段：当电流再一次反向时,电流将通过续流二极管D2、D3续流,同时给SCR2、SCR3加上反压,使晶闸管SCR2、SCR3关断。 第五阶段：当SCR2、SCR3 关断后,触发SCR1、SCR4,电容C通过D2、SCR1回路和D3、SCR4回路放电。当电容C放电完成后,续流二极管D2、D3中不再通过电流,整个回路电流走向为:正端流入,

40、经过SCR1、串联振荡负载、SCR4,负端流出。电容C开始充电,充上左正右负的电压。 以后开始重复以上过程。3、 电压型逆变器与电流型逆变器的区别有哪些？从结构和特性等方面阐述。7、电压型逆变器和电流型逆变器各有什么特点？、直流侧为电压源，或并联大电容相当于电压源，直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗；、由于直流电压源的钳位作用，交流输出电压为矩形波且与负载阻抗角无关，而交流输出电流波形和相位因负载阻抗不同而不同；、当交流侧为阻感负载时需提供无功功率，直流侧电容起到缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管；、电压型逆变器同一桥路的上

41、下桥臂换相之间需留一定死区时间以防桥路短路。电流型逆变器：、直流侧为恒流源,或串联大电感相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗；、交流输出电流为矩形波，与负载阻抗角无关。输出电压波形和相位因负载阻抗不同而不同；、对于阻感负载一般需并联电容以提供负载所需无功，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流不反向，因此不必给开关器件反并联二极管；、开关管一般需串联二极管以增强抵御反压能力，且一般需串联小电感以防止开关管换相时过大的di/dt。电流型逆变同一桥路的上下桥臂换相之间需有一定重叠时间以防负载开路。、控制则与电压源型类似，只是电压源型主要控制电压波形，电流源型则主要控制电流波形。4、 图示描述说明全桥移相电压型逆变器的工作原理。单相电压型逆变电路单相全桥逆变电路的移相调压方式工作波形 移相电压型逆变器的工作原理为，通过调节(移相臂滞后固定臂的角度)来改变输出电压波形、从而改变输出电压基波有效值，实现桥内调压和输出功率的调节。其具体工作过程为：、T1、T4通，,>0且逐渐增大，直流侧向负载提供能量；、T4、D3通，,>0且逐渐减小，负载侧续流；、D2、D3通，,>0且逐渐减小，负载侧向直流侧回馈能量；、T2、T3通，,<0且逐渐增大，直流侧向负载提供能量；、D1、T2通，,&