20170802-电压型控制等效功率级的小信号传递函数
中国计量大学801自动控制原理1 2015-2021年考研真题合集
《自动控制原理1》试卷 第1页 共3页
一、（15分）分别用下列方法求图1所示系统的传递函数。 (1) 结构图等效变换； (8分) (2) 梅逊公式。（7分）
()
s R
图1
二、（15分）已知二阶系统在单位阶跃信号输入下的最大超调量0.15=p M ，调整时间
6(5%)=s t s 。
(1) 确定系统的阻尼比；（5分） (2) 求系统的开环传递函数；（5分）
(3) 给出减小超调量的方法并说出理由。（5分） 三、（15分）一单位反馈系统如下图2所示， 其中G c (s)=1，
(1) 判断闭环系统的稳定性； (10分) (2) 求单位阶跃输入时的稳态误差。(5分)
图2
四、（15分）已知系统开环传递函数为(12)
()()(1)(2)(10)
+=+++K s G s H s s s s ，
(1) 绘制系统根轨迹； (8分)
(2) 当s 1,2＝-110±j 时，求系统其它闭环极点和相应根轨迹增益；(5分) (3) 是否存在主导极点？ (2分)
《自动控制原理1》试卷 第2页 共3页
五、（15分）画出2
50
()()(2)(()25)
G j H j j j j ωωωωω=
+++的奈氏图， (10分) 判断其闭环系统的稳定性。 (5分)
六、（15分）已知最小相位开环系统的渐近对数幅频特性如图3所示，试求 (1) 写出系统的开环传递函数； (5分) (2) 求相稳定裕度γ和剪切频率c w ；(6分) (3) 判断系统的稳定性。 (4分)
七、（20分）已知一采样系统如图4所示，其中采样时间T=1s 。试求： (1) 开环脉冲传递函数()
高频小信号等效电路与参数
4.2 高频小信号等效电路与参数
1.Y参数等效电路
I1
I2
b＋
＋c
V1
V2
－
－
e
e
I1
b
＋
V1
－
e
yie yreV2
共射极电路
I1 yieV1 yreV2 I2 yfeV1 yoeV2
yfeV1
I2
＋c
yoe
V2
－
e
4.2 高频小信号等效电路与参数
1来自百度文库Y参数等效电路
I1
I2
e＋
＋c
V1
V2
高频小信号等效电路与参数
晶体管等效电路的类型
物理模拟的 等效电路
T型 等效电路
型 等效电路
分析高频段运用的共基极电路 适用于分析宽频带电路
功能模拟的 等效电路
H参数 等效电路
Y参数 等效电路
主要用于分 析低频电路
VIbce
hie Ib hfeIb
hreVce hceVce
适用于分析高频窄带调谐电路
与静态工 作点有关
4.2 高频小信号等效电路与参数
3.参数与Y参数的转换 Cbc
Ib
b
＋
Vbe
－
rbb ＋
Cbe
Vbe
－
b′ Cbc
rbe
buck电路 小信号模型传递函数
buck电路小信号模型传递函数
Buck电路是一种常见的降压型DC-DC转换器，其小信号模型传递函数是指在小信号条件下，输入电压和输出电压之间的传递函数关系。在实际应用中，了解Buck电路的小信号模型传递函数对于设计和优化电路具有重要意义。
Buck电路的小信号模型传递函数可以通过对电路进行线性化处理得到。在小信号条件下，电路中的元件可以被视为线性元件，因此可以使用线性电路分析方法来求解电路的传递函数。具体来说，可以将Buck电路分为两个部分：输入端和输出端。输入端包括输入电压源和输入电感，输出端包括输出电感、输出电容和负载电阻。在小信号条件下，可以将输入电压和输出电压表示为其平均值加上一个小信号分量，即：
Vin = Vavg + δVin
Vout = Vavg + δVout
其中，δVin和δVout表示输入电压和输出电压的小信号分量。根据线性电路分析方法，可以得到Buck电路的小信号模型传递函数为：
H(s) = δVout / δVin = -D / (1-D) * 1 / (sLout + Rload + 1 / (sCout))其中，D表示开关管的导通比，Lout表示输出电感的电感值，Cout 表示输出电容的电容值，Rload表示负载电阻的阻值，s表示复频域
变量。
从上式可以看出，Buck电路的小信号模型传递函数与电路中的元件参数密切相关。例如，当输出电感的电感值增大时，传递函数的分母会增大，从而导致传递函数的幅频特性发生变化。同样地，当负载电阻的阻值增大时，传递函数的分母也会增大，从而导致传递函数的幅频特性发生变化。
20170804-平均电流型控制等效功率级的小信号传递函数
图1： 平均电流控制的等效功率级及其PWM 调制器
平均电流控制开关电源的等效功率级如图1所示，它将电感电流取样信号与控制电压组成一 个误差放大器，这个放大器的输出再与外部固定斜波比较，来产生控制占空比。其占空比的 产生与电压型控制类似，只是PWM 调制器的同相端信号从)(t v c 变成了)(t v i 。
Ts
外部斜波
Se 驱动器
d
i
v m
F m
V
图2： 平均电流控制的PWM 调制器波形
调制器的波形如图2所示。从图2可知，控制占空比为：)()(t v F V v T t t d i m m
c
s ON ×===， 同电压型控制，其m
m V F 1
=
是常数。所以输出（占空比d ）和输入（电压i v ）的小信号关系为：i m v F d
ˆˆ×=。另外从图2的电流环误差放大器可知，L i i c i i i R G v G v ˆˆ)1(ˆ−+=，所以占空比的小信号为：]ˆˆ)1[(ˆL i i c i m i R G v G F d
−+=，其中)
()
()(12s Z s Z s G i i i =为电流环补偿器的传递函数，须在设计电压环补偿器之前就已经设计好。如0)(=s G i ，即0)(2=s Z i ，则
c m v F d
ˆˆ×=，其结果就是电压型控制。所以电压型控制可以看成是平均电流型控制在电流补偿器传递函数为零（将放大器接成跟随器）时的特例。为了改善电压型控制的动态特性，可通过选择平均电流型控制中的电流环补偿器传递函数)(s G i 来实现，从占空比的小信号方
程：]ˆˆ)1[(ˆL i i c i m i R G v G F d
20170803-峰值电流型控制等效功率级的小信号传递函数
图1： 峰值电流控制开关稳压电源的基本结构框图
用图1所示峰值电流型控制开关电源的基本结构框图，可得它的等效功率级如图2（a ）所
（a ）等效功率级 （b ）PWM 调制器及波形
图2： 峰值电流型控制的等效功率级及其PWM 调制器
由占空比的波形，可获得下列调制器的动态方程：
2)()()()()(s f s e c L i T t d t s T t d S t v t i R ×′×+×−=× （1）
其中：
i R 为取样电阻
)(t i L 为电感电流的开关周期平均值 )(t v c 为控制电压
)(t d 为控制占控比 e S 为外部斜波的斜率
)(t s f 为电感电流取样信号的下降斜率 )(t s n 为电感电流取样信号的上升斜率 )(1)(t d t d −=′ s T 为开关周期
将上述调制器动态方程中的动态变量，用稳态工作点+小扰动这种动态变量，即：
)(ˆ)(t i I t i L L L += )(ˆ)(t d
D t d += )(ˆ)(t s S t s f f f += )(ˆ)(t v
V t v c c c += 和)(ˆ)(t d
D t d −′=′ 代入，并忽略小信号的乘积项，可得下面的稳态调制器方程和小信号调制器方程：
2s f s e c L i T D S DT S V I R ×′×+×−=× （2）
2])(ˆ)(ˆ[)(ˆ)(ˆ)(ˆs f f s e c L i T D t s t d S T t d S t v t i
R ×′×+×−+×−=× （3） 对（3）的小信号调制器方程进行一定的处理，便可得调制器的小信号关系。其中R.Ridely 在处理时，引入了采样函数，并将最终的调制器小信号方程写成了下面的关系：
20170807-峰值电流型控制Buck等效功率级的小信号传递函数
峰值电流型控制Buck 等效功率级的小信号传递函数
普高（杭州）科技开发有限公司 张兴柱 博士
Buck 变换器在峰值电流型控制下的等效功率级小信号传递函数（CCM ）： )
1)(1()1()(220n n p p zc vc vc s Q s s s G s G ωωωω++++′≈′ )1)(1()1()(220
n n p p zc vg vg s Q s s s G s G ωωωω++++′≈′ )
1()1()(0p zc out s s R s Z ωω++′≈′ 其中：101F R R G i vc =
′，120F F L RT G s vg =′，10F R R =′ 11F RC p =ω，)5.0(1−′=D m Q c p π，C R c zc 1=ω，s
n T πω= )5.0(11−′+
=D m L
RT F c s ，)]21([2D D m D F c −−′=，n e c S S m +=1 i o g n R L V V S ×−= 从求得的峰值电流控制Buck 等效功率级的三个CCM 小信号传递函数，我们可以来分析这种控制的特点。其峰值电流控制等效功率级的控制电压到输出电压小信号传递函数)(s G vc ′，和输入电压到输出电压小信号传递函数)(s G vg ′，形式完全相同，所不同的只是零频分量。它由一个左半平面单极点，一个1/2开关频率处的双极点和一个因输出滤波电容ESR 引起的左半平面单零点组成。双极点的频率在1/2开关频率，比起开关电源的带宽要高得多，故一般情况下可将其忽略。在R.Ridely 引入采样函数之前的分析文章中，所得到的结果都是用一阶小信号传递函数近似，所以就不能解释在实验中出现的子谐波振荡现象。所谓的子谐波振荡是峰值电流型控制的等效功率级，在工作占空比大于0.5时和无外部补偿斜波时，会在输出产生一种1/2开关频率的有规则的振荡，可在MOSFET 的ds V 波形上反映出来，它在时钟的相邻开关周期内，具有不同的导通时间和截止时间，一长一短，其波形示意图如图1所示。虽然这种振荡波形，人耳一般听不到，但它会影响开关电源长期工作的可靠性，所以必须避免。
船舶电气及自动化+大管轮+考试5
上海海事大学
船员培训中心
2015 — 2016 学年第一学期模拟考试5
《大管轮船舶电气与自动化》
学号姓名总分
1．在用磁脉冲传感器检测主机转速时，若主机在高速时测量准确，在低速时测量值不稳定，其原因可能是：
A 磁头与齿顶之间间隙过小
B 磁头与齿顶之间间隙过大
C 由于船舶振荡引起
D 外界干扰信号引起
2．RT-flex电喷柴油机控制系统发出控制信号的时刻取决于_______。
A 车钟位置
B 油门位置
C 曲柄轴角度位置
D 调速器输出信号
3．电容式差压变送器检测的是电容两极空间的（），输出的一般是（）。
A 压力大小，0－5V
B 差压大小，0－5V
C 压力大小，4－20mA
D 差压大小，4－20mA
4．有两台PID调节器，给它们施加相同的阶跃输入信号后，其输出规律如图所示，经比较可看出（）。
A PB1=PB2，Ti1＜Ti2，Td1＜Td2
B PB1=PB2，Ti1＞Ti2，Td1＞Td2
C PB1＞PB2，Ti1＜Ti2，Td1=Td2
D PB1＜PB2，Ti1=Ti2，Td1＜Td
5．AC C20一般可设置_____自动停车项目。其中“Shut down 1”固定用作______，在船舶安全受到影响的情况下，____取消该保护。
A 10个，超速停车，可以
B 6个，超速停车，不可以
C 10个，主滑油低压停车，可以
D 6个，主滑油低压停车，不可以
6．某仪表标称精度为1级，其量程为500mmH2O，它的最大指示误差为（）。
A 50mmH2O
B 10mmH2O
C 5mmH2O
D 100mmH2O 7．反馈控制系统受到阶跃扰动后，被控量振荡2～3次稳定下来，这说明（）。
小信号等效电路
小信号等效电路
小信号等效电路是一种技术，可以使得低电压信号和小信号具有高电压而且和大信号一样具有相同功能。它可以确保传感器对高电压很好地响应，也具有良好的耐压能力。
一般来说，小信号等效电路是使用I/O接口的电路，由微处理器应用来控制传感器和收集信号信息。它可以是单片机、外围设备或单晶片系统，通常作为低压小信号的驱动地方。
小信号等效电路的优点还包括：节省能源，小信号等效电路可以节省节能，从而减少对能源系统的消耗；防止故障，由于它可以确保低电压信号，因此可以有效地防止交流电压及其他用于接收信号的系统出现故障。另外，它还可以减少过热电流流通时产生的噪声。
通过小信号等效电路，可以节省能源，防止故障，减少噪声，并且有效地增加传感器的数据采集速度，使传感器能够快速准确地完成运算。因此，小信号等效电路是智能传感器领域的重要技术之一，在新一代智能系统中得到了广泛的应用。
电力系统中的小信号稳定性分析与控制研究
电力系统中的小信号稳定性分析与控制研究
电力系统是现代工业的重要基础设施之一，它的稳定运行对于经济发展和人民
生活都具有重要作用。然而，由于电力系统的复杂性和不确定性，它经常会受到各种小信号的干扰，从而导致系统性能的下降。因此，对电力系统的小信号稳定性进行研究和控制变得非常重要。
一、电力系统中的小信号概念
我们所说的小信号是指电力系统在稳定工作状态下，所受到的微小扰动。它们
可能来自于负载的变化，天气变化或其他因素。尽管这些信号很小，但它们可以通过系统反馈机制逐渐增大，进而引发系统动态响应的变化。
二、小信号稳定性分析方法
小信号稳定性分析是通过线性化模型来研究系统的动态响应特性。这种方法可
以将非线性复杂的电力系统简化成一个线性的模型，从而更容易分析系统的特性和行为。利用小信号分析，我们可以计算得到系统各个节点的传递函数和状态空间方程，进而对系统进行分析。
三、小信号稳定性控制方法
要控制电力系统中的小信号，可以采取一系列控制策略。一种常用的策略是采
用领先型控制，通过加入相位补偿器的方式提高系统的相位裕度和稳定裕度。另外，也可以采用反馈控制方式，通过对系统状态进行反馈，实时调节控制参数，从而控制小信号的影响。还可以采用模型预测控制，通过预测未来时刻系统状态的变化，动态调整控制参数，从而使系统保持稳定。
四、小结
电力系统中的小信号稳定性分析和控制是一个复杂的研究领域。如何对系统进
行合理的建模，选择合适的分析方法，并采取科学的控制策略，都需要深入研究和
实践。未来，随着电力系统的不断发展和升级，电力系统中的小信号稳定性研究也将更加重要和有意义。
20170808-峰值电流型控制Boost等效功率级的小信号传递函数
峰值电流型控制Boost 等效功率级的小信号传递函数
普高（杭州）科技开发有限公司 张兴柱 博士
Boost 变换器在峰值电流型控制下的等效功率级小信号传递函数（CCM ）： )
1)(1()1()1()(220n n p p zc a vc vc s Q s s s s G s G ωωωωω++++−′≈′ )1)(1()1)(1()(220
n n p p zc a vg vg s Q s s s s G s G ωωωωω++++′+′≈′ )
1()1()(0p zc out s s R s Z ωω++′≈′ 其中：10F D R R G i vc ′=′，120F F L RT G s vg =′，1
0F R R =′ 11F RC p =ω，L R D a 2′=ω，)5.0(1−′=D m Q c p π，C R c zc 1=ω，s
n T πω= a a D F ωω×′=′22，)]5.0(21[231−′+=c s m D L RT F ，]5.0[22−′+′′=D m RT D L D F c s
n e c S S m +=1，i g n R L
V S ×=
Boost 的峰值电流控制等效功率级小信号传递函数，与Buck 的差别是在控制电压到输出电压这个小信号传递函数中增加了一个右半平面零点，其它的特性很类似，但由于其极点数少了一阶，所以相比于电压型控制而言，它的补偿电路也是比较容易设计的。
1
柔性直流输电的小信号稳定性研究及控制系统参数设计
摘 要 ：针 对 柔 性 直 流 输 电 （ Ｖ Ｓ Ｃ － Ｈ Ｖ Ｄ Ｃ ） 稳 定性 问 题 ，采 用 状 态 空 间 方程 ，建 立 了 包含 电压 源 型 换 流 器 。交 流 系统 ，控 制 系统 （ 内／ 外 环 控 制 器 ，锁 相 环 ） 及 直 流 线 路 的 Ｖ Ｓ Ｃ — ＨＶ Ｄ Ｃ 小 信 号 模 型 ， 并 对 各 部 分 的数 学 模
第４ ２卷 第 ３期
２ ０ １ ５年 ５月
华 北 电 力 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｎｏ Ａｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ来自百度文库ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｖｏ １ ．４ ２． Ｎｏ ． ３
Ｍａ ｙ， ２０１ ５
ｒ ｏ ｏ ｔ ｌ ｏ ｃ ｕｓ ，ａ ｎｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｗｈ ｏ ｌ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ｉ ｎｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ： ＶＳ Ｃ ＨＶＤＣ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ； ｓ ｍａ ｌ ｌ～ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ； ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ；ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
20170719-功率级小信号传递函数的物理意义与测量(二)
功率级小信号传递函数的物理意义与测量（二）
普高（杭州）科技开发有限公司 张兴柱 博士
小信号输出阻抗的物理意义与测量：
图1： 功率变换器的一般小信号等效电路
)0ˆ,0ˆ(ˆˆ)(==−
=d v
oL o out g i
v s Z （3）
从这个定义，可以看出，)(s Z out 是一种小信号阻抗，其物理概念为：对应于功率变换器的某一稳态工作点[g V ，oL I ，D ，o V ]，在保持输入电压和占空比不变时，当负载电流被小信号扰动后，所获得的输出电压小信号扰动与输入电压小信号扰动之比的负数。扰动后的工
作点变成一个准稳态工作点[g V ，oL oL i
I ˆ+，D ，o o v V ˆ+]。当负载电流的小信号扰动采用单一频率的扰动，且其扰动频率小于1/2开关频率时，在输出电压上的扰动也可看成是同频的小信号扰动，由于负载电流的增加会导致输出电压的减小，所以这两个扰动的方向是相反的，因次我们定义这两个小信号扰动在频域上的比值，再乘一个负号，来表示)(s Z out 。其大小和相位与负载电流的小信号扰动频率有关。)(s Z out 幅度的大小，反映了功率变换器输出电压抗负载小扰动的抑制能力，因而也将)(s Z out 称为功率变换器的小信号输出阻抗，或简称功率变换器的输出阻抗。
图2： 输出阻抗的电路表示
输出阻抗)(s Z out 的电路表示，如图2所示。在直流开关电源中，功率变换器的输出负载，在多数情况下，均可以看成是一个DC 分量加上一个小的AC 分量，这个小的AC 分量，可以看成是一种负载的小信号扰动，这个扰动在输出电压上也会产生相应的扰动，与输入电压的2倍网频扰动不同的是，这个小信号负载扰动的频率不是固定的，且其波形也不是单一频率的简单波形。极端的例子是负载的突变，当突变的幅度不大时，用付立叶变换，可将其展开为频率从零频直到无限的正弦波之和，每个频率的幅度可用付立叶变换公式求得，且随着频率的提高而衰减。这种无限频率的各次正弦波，都可看成是负载电流的小信号扰动，为了能让因这些负载小扰动在输出电压上产生的对应扰动尽量小，希望功率变换器的输出阻抗越小越好。
东北大学考试《现代电力电子及变流技术》考核作业参考826
东 北 大 学 继 续 教 育 学 院
现代电力电子及变流技术 试 卷（作业考核 线上2） A 卷
（共 4 页）
一、单选题（每小题2分，共10分） 1. （
B ）是电流控制型电力电子器件。
、SITH 、GTR 、IGBT 、MCT
2. 180°导电型交-直-交电压变频器，任意时刻有（ C ）导通。
A. 一只开关管
B. 两只开关管
C. 三只开关管
D. 四只开关管
3. 三相半波可控整流电路，大电感负载，晶闸管的电流有效值是（ D ）。 A.
d
2I B. d 3I C. d 6I
4. 三相桥式全控整流电路，电阻性负载，脉冲的移相范围是（ B ）。
A. 90°
B. 120°
C. 150°
D. 180°
5. 同步信号为锯齿波的触发电路，双窄脉冲中第一个主脉冲由本相触发单元产生，第二个补脉冲（ B ）。
A.由超前本相60°相位的前一相触发单元产生；
B.由滞后本相60°相位的后一相触发单元产生；
C.由超前本相120°相位的前一相触发单元产生；
D.由滞后本相120°相位的后一相触发单元产生。
二、问答题（每小题5分，共35分）
1. 列举出至少三种晶闸管变流装置的过电流保护方法。 答：用快速熔断器切断过电流；
用直流快速开关切断过电流； 用桥臂电抗器抑制元件过电流；
用过电流继电器控制过电流大小。
2. 触发电路中设置控制电压U ct和偏移电压U b各起什么作用？如何调整？
3. 生成SPWM波形有几种软件采样方法？各有什么优缺点？
答：自然采样法：实时计算与控制困难，一般事先计算好，通过查表方式控制。
规则采样法：简化了计算公式，但有一定误差。
高二物理竞赛课件小信号模型分析法
1. BJT的H参数及小信号模型
可以写成： vBE f1(iB , vCE ) iC f2 (iB , vCE )
对上两式取全微分得
dvBE
vBE iB
VCE
diB
vBE vCE
IB dvCE
diC
iC iB
VCE
diB
iC vCE
为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的 中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则 造成非线性失真。
下面将分析失真的原因。为简化分析，假设负载为空载 (RL=)。
非线性失真
如果Q设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工
作，将造成非线性失真。
若Q设置过高，
晶体管进入饱和区工 作，造成饱和失真。
iC/mA
iC/mA
Q1 Q
Q2
IC
适当减小基极电流
O
tO
可消除失真。
O
uCE/V uCE/V
对于NPN管，输出电压表现为低部失真； 对于PNP管，输出电压表现为顶部失真。
UCE t
uo
动画
3.非线性失真
iC/mA 若Q设置过低，
iB/A
晶体管进入截止 iB/A 区工作，造成截止
失真。
适当增加基极电流
合肥工业大学 电力电子技术第七讲第三章
在以上2种调制方式中，脉冲宽度调制（PWM）控制方式 是电力电子开关变换器最常用的开关斩波控制方式，也是 本章讨论所涉及的主要开关控制方式。
电
力
电
子
技
术
3.1 DC-DC变换器的基本结构
直流斩波器实际上是一类基本的DC-DC变换器，按 其直流输入输出相关量的大小关系（升、降、升-降、 降-升），这种基本的DC-DC变换器可分为： buck型 DC-DC变换器 boost 型 DC-DC变换器
u
VT C
+
RL
-
uo i
Байду номын сангаас
a)
电
力
电
子
技
术
3.1.1 buck型 DC-DC变换器的基本结构
在图3-2a所示的buck型DC-DC电压变换电路中为了限制开 关管VT导通时的电流应力，则将缓冲电感L串入开关管 VT的支路中
L L
ui
VT C
+
RL
-
uo ii ui
VT
VTVD
+ C
R L R L
L
u
u ii
VT
io
RL
a)
-
b)
电
力
电
子
技
术
3.1.1 buck型 DC-DC变换器的基本结构
全国2006年7月高等教育自学考试 电力系统微型计算机继电保护试题 课程代码02313
腹有诗书气自华
全国2006年7月高等教育自学考试
电力系统微型计算机继电保护试题
课程代码：02313
一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。
1．为了使数字滤波器的输出响应收敛，要求其脉冲传递函数极点满足（ ）
A ．幅值都小于1
B ．幅值都大于1
C ．幅值都等于1
D ．都位于Z 平面z ＝－1左半平面上
2．对于采样周期为T 的离散控制系统，如果频率特性表达式为H （e j ωT ），则其脉冲传递函
数为（ ）
A ．H （z ）
B ．H(j ω)
C ．H(e j ω)
D ．H(e j ω
T ) 3．如果Z ［G 1（s ）］＝G 1（z ），Z ［G 2（s ）］＝G 2（z ），Z ［G 1（s ）G 2（s ）］＝G 1G 2（z ），则图示离散控制系统的脉冲传递函数为（ ）
A ．G 1（z ）＋G 2（z ）
B ．G 1（z ）－G 2（z ）
C ．G 1（z ）G 2（z ）
D ．G 1G 2（z ）
4．数字滤波器脉冲传递函数零点是指其哪一部分方程的根（ ）
A ．分子为零
B ．分母为零
C ．分子＋分母为零
D ．分子－分母为零
5．采用全周期傅立叶算法时，计算二次谐波余弦分量幅值b 2的计算公式是（ ） A ．⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++∑-=)·4cos()()(21)0(21211k N k x N x x N
N k π B ．)·4sin()(210
k N k x N N k π∑-=
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用图1所示电压型控制开关电源的基本结构框图，可得它的等效功率级如图2（a ）所示，
Ts
外部斜波
Se
驱动器
d
c
v m
F m
V （b ）PWM 调制器及波形
图2： 电压型控制的等效功率级与其PWM 调制器
由占空比的定义和图2（b ）的波形可知，)()(t v F V v T t t d c m m
c
s ON ×===，因外部斜波的幅度是常数，所以m
m V F 1
=
也是常数。因此在电压型控制中，PWM 调制器可以看成是一个比例环节，其输出（占空比d ）和输入（控制电压c v ）的小信号关系为：c m v F d
ˆˆ×=。 因为实际功率级的小信号方程为：
)(ˆ)()(ˆ)()(ˆ)()(ˆs i s Z s v s G s d s G s v
o out g vg vd o ×−×+×= （1） )(ˆ)()(ˆ)()(ˆ)()(ˆ)()()(s i s G s v s G s d s G s i
o g ii g g ig g id g ×+×+×= （2）
将c m v F d ˆˆ×=代入方程（1）、（2）后，可得：
)(ˆ)()(ˆ)()(ˆ)()(ˆs i s Z s v s G s v F s G s v
o out g vg c m vd o ×−×+××= （3） )(ˆ)()(ˆ)()(ˆ)()(ˆ)()()(s i s G s v s G s v F s G s i
o g ii g g ig c m g id g ×+×+××= （4） 又因为等效功率级的一般小信号方程为：
)(ˆ)()(ˆ)()(ˆ)()(ˆs i s Z s v s G s v s G s v
o out g vg c vc o ×′−×′+×′= （5） )(ˆ)()(ˆ)()(ˆ)()(ˆ)()()(s i s G s v s G s v s G s i
o g ii g g ig c g ic g ×′+×′+×′= （6） 比较（3）、（4）与（5）、（6），可得电压型控制下等效功率级的小信号传递函数为：
)()(s G F s G vd m vc ×=′ )()(s G s G vg vg =′ )()(s Z s Z out out =′ )()()()(s G F s G g id m g ic ×=′
)()()()(s G s G g ig g ig =′ 或)()(s Z s Z in in =′ )()()()(s G s G g ii g ii =′
从这些结果可以看出，在电压型控制下，等效功率级的小信号传递函数与实际功率级的小信号传递函数没有本质的区别。上述六个小信号传递函数中，只有两个传递函数相差了一个比例因子，另外四个传递函数是完全一样的。所以对于电压型控制的开关电源而言，其动态性能的好坏，是直接由变换器的动态性能决定的。