電力工程 112 年電力電子考古題

如圖一所示之整流器，假設所有元件皆為理想，輸入為弦波電壓。請計 算以下參數：(a)效率（efficiency, ）；(b)波形因數（form factor, FF）；(c) 漣波因數（ripple factor, RF）；(d)波峰因數（crest factor, CF）；(e)功率因 數（power factor, PF）（25 分） 圖一

如圖二所示之電源轉換器，假設所有元件皆為理想，各元件值如圖二所 標示，若開關S 之操作頻率f = 20 kHz，責任週期（duty cycle）D = 0.4， 且操作於邊界導通模式（boundary conduction mode, BCM）。請計算以下 參數：(a)輸出電壓Vo；(b)電感電流變化量IL；(c)電感電流最大值ILmax； (d)電感電流最小值ILmin；(e)漣波對輸出電壓之比值（the ratio of the ripple to the output voltage） o o V V  （25 分） 圖二 100 μH 400 μF 5 Ω Vo S D1 24 V D2 D1 vp vs R io vo vs vs Vm 0 2π π ωt vo

圖三之上圖為一具有柔性切換之電源轉換器，假設所有元件皆為理想， 不考慮損失及雜散特性，灰色底範圍所有元件皆可簡化為一負載電流Io （如虛線處），亦即Lo 及Co 並不參與諧振。圖三之下圖所示為此電源轉 換器在一操作週期內可區分之4 個狀態之時序關係。請回答以下問題： (a)說明此電源轉換器的開關S 如何達到柔性切換；(b)繪出狀態1 之等效 電路，並說明其動作；(c)繪出狀態2 之等效電路，並說明其動作；(d)繪 出狀態3 之等效電路，並說明其動作；(e)繪出狀態4 之等效電路，並說 明其動作。（25 分） 圖三 狀態1 狀態2 狀態3 狀態4 iLr Vs S vgs vgs Lr vCr Cr id Vo Io S ON S OFF iLr Io vCr vDS t0 t1 t2 t3 T t t t t s o o V I Z 

如圖四所示之電源轉換器，假設二極體視為理想元件，變壓器之匝數比 依序如圖所標示，其中一次側N1 之激磁電感Lm = 5 mH。若開關之操作 頻率f = 35 kHz，責任週期（duty cycle）D = 0.4。請計算以下參數：(a)輸 出電壓Vo；(b)電感Lx 之最大電流ILx,max；(c)電感Lx 之最小電流ILx,min； (d)激磁電感Lm 之最大電流ILm,max；(e)輸入電流之最大值Imax。（25 分） 圖四 N1:N3:N2 3:3:2 100 μF 10 Ω Lx=0.4 mH ILm Imax ILx Vo 48 V Lm