Nederlands
Menu

Vermogenselektronische schakelingen

Leer met meerkeuzevragen, waaronder rekenvragen, over enkelfasige en driefasige gelijkrichtschakelingen, de gemiddelde waarde bij dubbelzijdige gelijkrichting, afvlakcondensatoren en rimpel, fasesturing met thyristors en de ontsteekhoek, netcommutatie, de arbeidsfactor bij vervormde stromen, de omzetverhoudingen van buck-, boost- en buck-boostconverters, de volt-secondebalans, de rimpelstroom van de spoel, continue en discontinue geleidingsmodus, de rimpel van de uitgangsspanning, synchrone gelijkrichting en dode tijd, schakelverlies, het rendement bij lichte belasting, flyback- en forwardconverters, omvormers met halve en volle brug, sinusoïdale PWM en de modulatie-index, de lijnspanning van driefaseomvormers, overmodulatie, de draaggolffrequentie, bootstrapschakelingen, arbeidsfactorcorrectie, het synchrone toerental en de slip van inductiemotoren, V/f-regeling, de tegen-emk van gelijkstroommotoren, borstelloze gelijkstroommotoren, terugwinning van remenergie en de wikkelverhouding van transformatoren.

Oefen 10 vragenWillekeurige vragen uit dit onderwerp · ongeveer 5 minuten Dit onderwerp oefenenAlle vragen over dit onderwerp in willekeurige volgorde Zwakke vragenAlleen de laatst fout beantwoorde vragen opnieuw oefenen

Vermogenselektronische schakelingen: kernpunten

Vermogenshalfgeleiders kunnen op zichzelf geen vermogen omzetten. Diodes, thyristors, MOSFET's en IGBT's worden met spoelen, condensatoren en transformatoren gecombineerd tot schakelingen en op de juiste momenten geschakeld om wisselspanning in gelijkspanning, gelijkspanning in gelijkspanning van een andere waarde en gelijkspanning in wisselspanning om te zetten. Dit onderwerp behandelt de basis van deze schakelingen voor vermogensomzetting en van de motoren die ze aandrijven.

U begint met enkelfasige en driefasige gelijkrichtschakelingen, de gemiddelde waarde bij dubbelzijdige gelijkrichting, het schatten van de rimpel met een afvlakcondensator, fasesturing met thyristors en de ontsteekhoek, netcommutatie en de arbeidsfactor bij vervormde stromen. Daarna leidt u de omzetverhoudingen van buck-, boost- en buck-boostconverters af uit de volt-secondebalans van de spoel en rekent u aan de rimpelstroom van de spoel, de grens tussen continue en discontinue geleidingsmodus, de rimpel van de uitgangsspanning, de stroomweg tijdens de dode tijd bij synchrone gelijkrichting, het schakelverlies en het rendement bij lichte belasting. Geïsoleerde converters komen alleen aan bod op het niveau van de werking van flyback- en forwardconverters. Het tweede deel behandelt omvormers met halve en volle brug, sinusoïdale PWM en de modulatie-index, de lijnspanning van driefaseomvormers, overmodulatie, de keuze van de draaggolffrequentie, de spanningsfout door de dode tijd, het dimensioneren van de bootstrapcondensator en arbeidsfactorcorrectie van het boosttype, en sluit af met het synchrone toerental en de slip van inductiemotoren, V/f-regeling, de tegen-emk en het koppel van gelijkstroommotoren, borstelloze gelijkstroommotoren, terugwinning van energie bij het vertragen en de stroomverhouding van een ideale transformator. Het onderwerp dient ook als inleiding op vermogenselektronica en elektrische machines zoals behandeld in het vak machines van het Japanse examen Chief Electrical Engineer klasse 3 (Denken 3) en in het vak elektrische machines van het Koreaanse examen Engineer Electricity (jeongi gisa). De waarden in de rekenvragen, ook die van de foute antwoorden, zijn gecontroleerd door ze in Python (NumPy) te berekenen. De opbouw en eigenschappen van componenten zoals MOSFET's, IGBT's, SiC en GaN, gatedrivers, snubberschakelingen en soft switching worden behandeld in „Vermogenshalfgeleiders”, de vergelijking van LDO's en schakelende regelaars in „Analoge en elektronische schakelingen”, wisselstroomkringen, driefasige wisselstroom, de spanningsverhouding van transformatoren en impedantietransformatie in „Basis van elektrische schakelingen en elektromagnetisme”, de regellussen van DC-DC-omvormers en cascaderegeling van motoren in „Basis van regeltechniek”, PWM en de duty cycle in „Embedded systemen en firmware” en omvormers voor elektrische voertuigen in „Halfgeleiders voor auto's en functionele veiligheid”.

Alle vragen over Vermogenselektronische schakelingen (40)
  1. Op een enkelfasige bruggelijkrichter van vier diodes wordt wisselspanning aangelegd. Welke beschrijving van de weg die de stroom tijdens een halve periode volgt, is juist?
  2. Welke beschrijving van de uitgang van een driefasige bruggelijkrichter, die driefasige wisselspanning met een brug van zes diodes gelijkricht, is juist?
  3. Een sinusvormige wisselspanning met een effectieve waarde van 100 V wordt met een ideale diodebrug gelijkgericht (dubbelzijdige gelijkrichting). Welke waarde ligt het dichtst bij de gemiddelde uitgangsspanning zonder afvlakcondensator?
  4. Schat de rimpel in onder de aanname dat de condensator gedurende één volledige rimpelperiode de hele belastingsstroom levert. Een wisselspanning van 50 Hz wordt met dubbelzijdige gelijkrichting gelijkgericht en met een afvlakcondensator van 10.000 µF afgevlakt, en er vloeit een constante stroom van 2 A naar de belasting. Wat is ongeveer de rimpel van de uitgangsspanning (top-tot-top)?
  5. Welke beschrijving van hoe de gemiddelde uitgangsspanning verandert wanneer bij fasesturing met een wisselspanningsbron en thyristors de ontsteekhoek (regelhoek) α groter wordt gemaakt, is juist?
  6. Een enkelfasige wisselspanning met een effectieve waarde van 200 V voedt via een enkelfasige dubbelzijdige gelijkrichter met thyristors en fasesturing een resistieve belasting. Welke waarde ligt het dichtst bij de gemiddelde uitgangsspanning bij een ontsteekhoek van 60°?
  7. Welke verklaring waarom een thyristor in een fasesturingsschakeling aan een wisselspanningsbron uitschakelt zonder dat hij via de gate wordt uitgeschakeld, is juist?
  8. In een voeding waarvan de ingangsstroom niet sinusvormig is maar veel harmonischen bevat, is de arbeidsfactor niet 1, ook al is de grondgolf van de stroom in fase met de spanning. Welke verklaring is juist?
  9. Welke beschrijving van de weg van de spoelstroom in een step-downchopper (buckconverter) terwijl de schakelaar uit staat, is juist?
  10. Wat is bij een ideale step-upchopper (boostconverter) met een ingangsspanning van 5 V en een duty cycle van de schakelaar van 0,6 de uitgangsspanning in continue geleidingsmodus?
  11. Wat is bij een ideale buck-boostconverter (inverterende buck-boostconverter) met een ingangsspanning van 12 V en een duty cycle van 0,6 de grootte van de uitgangsspanning in continue geleidingsmodus?
  12. Wat is de juiste grondslag voor het afleiden van de ideale uitgangsspanning Vout = D × Vin van een buckconverter?
  13. Wat is bij een ideale buckconverter met een ingangsspanning van 12 V, een uitgangsspanning van 3 V, een inductantie van 15 µH en een schakelfrequentie van 300 kHz de rimpel van de spoelstroom (top-tot-top) in continue geleidingsmodus?
  14. Welke beschrijving van de continue geleidingsmodus (CCM) van een DC-DC-omvormer is juist?
  15. In een ideale buckconverter (met vrijloop via een diode) met een ingangsspanning van 12 V, een uitgangsspanning van 3 V, een inductantie van 15 µH en een schakelfrequentie van 300 kHz wordt de belastingsstroom geleidelijk verlaagd. Wat is de kleinste uitgangsstroom waarbij de continue geleidingsmodus behouden blijft (de grens met de discontinue geleidingsmodus)?
  16. Neem aan dat de volledige wisselstroomcomponent van de rimpelstroom van de spoel (0,6 A top-tot-top) in de uitgangscondensator van een buckconverter vloeit. Wat is bij een schakelfrequentie van 300 kHz en een uitgangscondensator van 25 µF (verwaarloos de ESR) de rimpel van de uitgangsspanning (top-tot-top)?
  17. Wat is in een DC-DC-omvormer met een lage uitgangsspanning het belangrijkste doel van synchrone gelijkrichting, waarbij een MOSFET de vrijloopdiode vervangt?
  18. Welke beschrijving van de weg van de spoelstroom in een buckconverter met synchrone gelijkrichting tijdens de dode tijd, waarin zowel de bovenste als de onderste MOSFET uit staat, is juist?
  19. Neem aan dat het tijdens een overgang verloren vermogen gemiddeld de helft van spanning × stroom is. Een vermogenscomponent schakelt 400 V en 10 A, met een overgangstijd van elk 50 ns bij inschakelen en uitschakelen en een schakelfrequentie van 100 kHz. Welke waarde ligt het dichtst bij het schakelverlies?
  20. Welke combinatie van de belangrijkste reden waarom het rendement van een DC-DC-omvormer bij zeer kleine belastingsstromen sterk daalt en een tegenmaatregel is juist?
  21. Wat is de belangrijkste reden waarom voedingen die uit de netspanning gelijkspanning maken geïsoleerde converters gebruiken, die ingang en uitgang met een transformator van elkaar isoleren?
  22. Welke beschrijving van de werking van een flybackconverter is juist?
  23. Welke verklaring waarom een forwardconverter een resetwikkeling op de transformator (of een klemschakeling) nodig heeft, is juist?
  24. Welke beschrijving van hoe bij sinusoïdale PWM voor een omvormer de schakelaars aan- en uitgeschakeld worden, is juist?
  25. Welke vergelijking van de uitgangsspanning van een halve brug (twee schakelaars) en een volle brug (vier schakelaars), voor omvormers die uit een gelijkspanning E enkelfasige wisselspanning maken, is juist?
  26. Een been van een omvormer aan een gelijkspanning van 600 V wordt met sinusoïdale PWM aangestuurd bij een modulatie-index van 0,8. Wat is de amplitude (piekwaarde) van de grondgolf van de uitgangsspanning van het been ten opzichte van het middelpunt van de gelijkspanningsbron?
  27. Een driefaseomvormer aan een gelijkspanning van 400 V wordt met sinusoïdale PWM aangestuurd bij een modulatie-index van 1. Welke waarde ligt het dichtst bij de effectieve waarde van de grondgolf van de uitgaande lijnspanning?
  28. Welke beschrijving van wat er gebeurt wanneer bij een omvormer met sinusoïdale PWM de modulatie-index groter dan 1 wordt gemaakt (overmodulatie), is juist?
  29. Welke beschrijving van het effect van een hogere draaggolffrequentie in een PWM-omvormer die een motor aandrijft, is juist?
  30. Welke beschrijving van het effect van de dode tijd op de uitgangsspanning van een PWM-omvormer van het spanningsgestuurde type is juist?
  31. De gate-aanstuurspanning is 10 V, en andere stromen dan die van de gatelading worden verwaarloosd. Een high-side-MOSFET met een gatelading van 100 nC wordt met een bootstrapschakeling aangestuurd. Wat is de kleinste capaciteit waarmee de spanningsdaling van de bootstrapcondensator bij één keer inschakelen 0,5 V of minder blijft?
  32. Wat is de juiste verklaring waarom bij een arbeidsfactorcorrectieschakeling (PFC-schakeling) van het boosttype voor een voeding die op 100 tot 240 V wisselspanning werkt, de uitgaande gelijkspanning vaak op ongeveer 380 tot 400 V wordt ingesteld?
  33. Wat is het synchrone toerental van een vierpolige inductiemotor die op driefasige wisselspanning van 50 Hz werkt?
  34. Een vierpolige inductiemotor die op 60 Hz werkt, draait met een slip van 0,05. Wat is het toerental van de rotor?
  35. Welke verklaring waarom een inductiemotor die als motor werkt niet precies op het synchrone toerental kan draaien, is juist?
  36. Wat is de belangrijkste reden waarom bij het variëren van het toerental van een inductiemotor met een omvormer de verhouding tussen spanning en frequentie (V/f) ongeveer constant wordt gehouden?
  37. Op een gelijkstroommotor met een ankerweerstand van 0,5 Ω en een tegen-emk-constante van 0,1 V/(rad/s) wordt 24 V aangelegd, en de ankerstroom is 8 A. Wat is op dat moment de hoeksnelheid van de rotatie?
  38. Welke beschrijving van een borstelloze gelijkstroommotor (BLDC-motor) is juist?
  39. Welke combinatie van wat er kan gebeuren wanneer een inductiemotor die door een omvormer wordt aangedreven snel wordt vertraagd door de frequentie te verlagen, en de tegenmaatregel is juist?
  40. Welke beschrijving van het verband tussen de primaire en de secundaire stroom wanneer een ideale transformator de primaire spanning omzet in een lagere secundaire spanning, is juist?

Vergelijkingen bij dit onderwerp

Andere onderwerpen in Componenten