電力工程 114 年電力電子考古題

某電力轉換器電路，其輸入電壓 ( ) iv t 、輸入電流( ) ii t 波形如圖一所示，其 輸出電壓 ( ) ov t 、輸出電流( ) oi t 波形如圖二所示。其中輸入電壓 ( ) iv t 峰值 為150 V，輸入電流( ) ii t 峰值為8 3 A。（每小題5 分，共25 分） ㈠請計算平均輸入功率（W）。 ㈡請計算輸入側功率因數。 ㈢請計算輸出電壓有效值（Vrms）。 ㈣請計算該電路轉換器的效率。 ㈤如何提高輸入側功率因數，而不改變轉換器輸入電流波形？ 圖一 圖二 V 0 V 0 0 ) (t vo A 4 A 4 0 ) (t io t t us 10 200 4 4 t 30° 30° 200

某電路如圖三所示。假設電路中皆為理想元件，且電容值夠大，可忽略 輸出電壓漣波。輸入電壓為25 V，變壓器匝數比為 1 2 : 1:3 N N 。該開關 （SW）切換頻率250 kHz，且導通時間比例為1/3。其穩態輸入電流波形 如圖四所示。（每小題5 分，共25 分） ㈠請計算開關電流sw i 之峰值（A）。 ㈡請計算平均輸入功率（W）。 ㈢請計算該變壓器之激磁電感（H）。 ㈣請計算平均二極體電流 D I (A)。 ㈤請計算開關電壓 sw v 之峰值（V）。 s Ts 4 di A 6.0 on t A 5.1 off t t t 圖三 圖四

某電路如圖五所示，輸入電壓 d V 為25 V，電感為0.5 mH，負載電阻為 L R 10 Ω。該電路係採用具斜率補償（Slope Compensation）之固定頻率 型峰值電流控制（Peak-Current Constant Frequency Control），切換頻率為 12 kHz，電流信號轉換比例為1 V/2 A。假設電容值夠大，可以忽略輸出 電壓漣波。輸出電壓穩定控制在15 V。（每小題5 分，共25 分） ㈠請計算平均電感電流 LI (A)。 ㈡請計算開關之導通時間比例。 ㈢請計算電感電流回授信號' Li 之峰值（V）。 ㈣請計算控制信號 ' cv 之峰對峰值（V）。 ㈤請計算控制命令 ( ) cv t 之值（V）。 圖五 Peak-Current Constant Frequency Control Drive Circuit L d V D SW C Li c v L R o v Current Sensor ' Li Slope Compensation (5mV/µs) ' cv A 2 V 1

如圖六所示，永磁同步風機發電機（Permanent Magnet Synchronous Generator, PMSG），接入三相整流子電路與LC 濾波器後，連接於一穩定 直流鏈電壓 dc V ，再經六臂開關電路，連接於三相電網220 Vrms。 （每小題5 分，共25 分） ㈠若不考慮低頻諧波成分對三相電網的影響，直流鏈電壓命令 * dc V 最少應 設為多少伏特？ ㈡若考慮低頻諧波成分對三相電網的影響，直流鏈電壓命令 * dc V 最少應設 為多少伏特？ ㈢簡要畫出控制器A 內各方塊圖。 ㈣在何種狀況下，開關SW 需要投入，使電阻R 跨接於電壓 dc V ？ ㈤若直流鏈電壓命令 * 400 V dc V ，穩態下控制信號 cont v 峰值與三角波信號 tri v 峰值之比例約為？ 圖六 Vrms 220 3 bn v cn v an v dc V ci ai bi a T a T b T b T cT cT SW R 控制器B ai dc V * dc V 比較器 V 10 V 10 tri v bi an v bn v a T a T b T b T cT cT 比較器 比較器 cont v Vrms V V A