電力工程 111 年電力電子考古題

某負載電路如圖一所示，假設為理想二極體元件。（每小題5 分，共25 分） 請計算負載電流( ) si t 之有效值。 請計算負載電流( ) si t 之三次諧波成分 3( ) si t 。 請計算負載電流( ) si t 之總諧波失真率（Total Harmonic Distortion, THD）。 請計算該負載之功率因數（Power Factor, PF）。 請計算該負載之平均功率。 圖一

某電力電子電路如圖二所示。電路中皆為理想元件，電感值2.5 mH，電 容值1000 μF，為固定功率負載（Constant Power Load），開關（SW）切 換頻率為10 kHz，開關導通時間為50 μs。（每小題5 分，共25 分） 穩態下，請計算電路電感電流( ) Li t 之平均值（A）。 穩態下，請計算電路電感電流( ) Li t 之峰對峰值（A）。 穩態下，請計算電路輸出電壓 ( ) ov t 之平均值（V）。 穩態下，請計算電路輸出電壓 ( ) ov t 之峰對峰值（V）。 降低負載功率，直至穩態電感電流操作於邊界模式（Boundary Condition）。請計算此時負載功率值（W）。 圖二 sv si V ) 100 sin( 160 t vs   A 20 Load L D SW d C Li ov Di ci 00V 100 V V 20 A

某電力電子電路，其開關信號產生方式與開關信號波形如圖三所示， ( ) ao v t , ( ) bo v t , ( ) co v t 稱為三相輸出電壓； ( ) an v t , ( ) bn v t , ( ) cn v t 稱為三相負 載電壓。 sT 為開關切換周期，也是三角波信號 tri v 周期。 （每小題5 分，共25 分） 根據波形，計算控制信號 , cont a v 之電壓大小（V）。 根據波形，計算輸出電壓 ( ) bo v t 之平均值（V）。 根據波形，計算負載電壓 ( ) cn v t 之平均值（V）。 請畫出具最少開關切換次數之開關信號 ~ a c G G  ，可產生上述相同平 均三相負載電壓。 在不產生低次諧波電壓情況下，該電路所能產生最大三相輸出電壓之 基本波電壓成分大小為何（V）？ 圖三  a T  a T  b T  b T  cT  cT a b c o L r L L r n r ai V 1  V 1  bi ci tri v V 200  V 200   a G  a G tri v 比較器 a cont v ,  b G  b G 比較器 b cont v ,  c G  c G 比較器 c cont v , +200 V +200 V

某電力電子電路及關鍵波形如圖四所示。假設電路中皆為理想元件，電 容值400 μF，各開關切換頻率為100 kHz。（每小題5 分，共25 分） 驅動此電路，最少需要幾組隔離電源？ 根據開關元件的電路符號 ，寫出其名稱（可寫英文）。 直流鏈電壓 dc v 被穩定控制在電池電壓48 V 的整數倍。請問此整數倍 最小應為幾倍？ 根據波形，計算電池電流 ( ) Bi t 之平均值（A）。 根據波形，計算直流鏈電壓 ( ) dc v t 之鏈波頻率（Hz）。 圖四 2 mH 0.2 mH 0.2 mH 160 V 12 A 10 ms 10 ms 48 V