电力电子变换器实用分析与设计-习题及答案 ch03 电力电子变换器中的实际问题

第3章电力电子变换器中的实际问题3-1对比图3.1和图3.2，讲述不加主电时理想与实际驱动波形的差异，并简要说明其原因。真实的电压源可能会受到内部阻抗、负载变化和电源波动等因素的影响,导致输出电压有所变化。这些差异需要在电路设计和分析中考虑,并采取适当的补偿和校准方法来减小其影响。3-2对照图3.2和图3.3，说明加主电和不加主电时测试得到的驱动波形的差异，并简要分析其原因。因为扫描信号的周期与被测信号的周期不一致或不呈整数倍,以致每次扫描开始时波形曲线上的起点均不一样所造成的。3-3以反激变换器DCM工作模式为例，阐述实验测试得到的功率器件漏源电压波形与理想分析不同的原因。因此初级总漏感Lk(即Lkp+n2×Lks)和Coss之间发生谐振,产生高频和高压浪涌,MOSFET上过高的电压可能导致故障。反激式转换器可以工作在延续导通模式(CCM)(2)和不延续导通模式(DCM)(3)下,当工作在CCM模式时,次级二极管保持导通直至MOSFET栅极导通,而MOSFET导通时,次级二极管的反向复原电流被添加至初级电流,因此在导通眨眼初级电流上浮现较大的电流浪涌。3-4画出N沟道SiMOSFET实际器件等效电路模型，并结合模型说明各器件的物理含义。略。3-5画出CascodeSiCJFET实际器件等效电路模型，并结合模型说明各器件的物理含义。略。3-6画出实际电感器的三元件等效电路模型，并推导其等效阻抗表达式，绘出阻抗-频率特性典型曲线。略。3-7画出实际电容等效电路模型并推导其等效阻抗表达式，绘出阻抗-频率特性典型曲线。略。3-8画出实际变压器等效电路模型，并结合模型说明各元件的物理含义。略。3-9以反激变换器为例，画出标有主要寄生参数的主电路拓扑图。略。3-10反激变换器外加的吸收电路必须满足什么基本条件?由于TVS管的击穿电压基本都是稳定的,而反激变换器随着输入电压变高,原边电流见小,漏感储存的能量也会相应的减小,所以加TVS管吸收电路的损耗是随着输入电压升高而降低的,适合宽范围输入的反激变换器,而且用到的TVS相比于RCD里的吸收电阻体积较小。3-11电力电子变换器的损耗主要来自哪些部分?电力电子器件的损耗主要包括有开通、关断、通态损耗。

在通常情况下,电力电子器件功率损耗主要为通态损耗,而当器件开关频率较高时,功率损耗主要为开关损耗。另外,si的二极管有反向恢复损耗,sicSBD没有二极管的反向恢复损耗。3-12画出MOSFET开通过程的主要电压电流波形，并阐述其主要工作过程。略。3-13画出MOSFET关断过程的主要电压电流波形，并阐述其主要工作过程。略。3-14说明磁性元件损耗由哪些部分构成，并简述每部分损耗受哪些因素影响。磁滞损耗包括①涡流损耗②磁滞损耗③剩余损耗。涡流损耗的影响因素:交变磁场的工作频率,材料的厚度,电阻率。磁滞损耗的影响因素:材料的矫顽力。剩余损耗的影响因素:起始磁导率及扩散离子浓度。3-15阐述应力降额的概念，并说明实际设计时要考虑应力降额的必要性。降额设计的理论基础电子元器件的基本失效率取决于工作应力(包括工作电压、反向电压、电流、功率、温度、振动、冲击、频率、速度、碰撞等)。极少数低应力失效的元器件除外,大部分的电子元器件均表现为工作应力越高,失效率越高的特性。

降额设计可以通过降低零件承受的应力或提高零件的强度的办法来实现。3-16EMC设计的基本方法有几种?分别说明每种方法的特点。EMC设计的基本方法一般有三种:问题解决法、规范法和系统法。特点略。3-17结合图3.116，阐述EMC具体设计过程。1.总体概念及考虑五一五规则,即时钟频率到5MHz或脉冲上升时间小于5ns,则PCB板须采用多层板。不同电源平面不能重叠。2.布局。电路板布局准则:晶振尽可能靠近处理器。

3-18解释平均无故障时间的含义。平均无故障时间是指数控系统在使用中两次故障间隔的平均时间。3-19为什么商用电源产品也要重视可靠性?长期以来,人们只用产品的技术性能指标作为衡量电子元器件