电力电子电路1

《电力电子电路1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4章开关电源中的电力电子电路4.1开关电源中的电力电子电路的分类4.2非隔离型电路4.3隔离型电路4.4整流电路4.5回馈型电路4.6本章小节4.1开关电源中的电力电子电路的分类开关电源中的电力电子电路，也就是主电路，是开关电源的核心电路。对主电路的分析，是进行开关电源选型的基础，也是主电路和控制电路设计的基础。根据电路是否具备电能回馈能力、输出端和输入端是否电气隔离以及电路的结构形式等三个原则，可以对电力电子电路进行如图4-1所示的分类。各种不同的电路有各自不同的特点和应用场合。总的来说，非回馈型比回馈型结构简单、成本低，绝大多数应用不需开关电源有回馈

2、能力。非隔离型电路比隔离型电路结构简单、成本低，但大多数应用需要开关电源的输出端和输入端隔离，或需要多组相互隔离输出，因此隔离电路的应用较广。非隔离型也有不少应用，像开关型稳压器、直流斩波器等。本书所提到的电力电子电路，除非特别说明，都是指非回馈型电路。在4.5节专门对回馈型电路做介绍。4.2非隔离型电路4.2.1降压（Buck)型电路4.2.2升压（Boost)型电路4.2.3升降压（Buck－Boost)型电路4.2.4Cuk型电路4.2.5Sepic型电路和Zeta电路4.2非隔离型电路∙引言两个基本的原理：稳态条件下，电感两端电压在一个周期内的平均

3、值为0。（在一个周期内，电感电流的增量等于电流的减量）稳态条件下，电容电流在一个周期内的平均值为0。（在一周期内，电容的充放电量相等。）直流变换器的工作原理工作原理：图中S是可控开关，R为纯阻性负载。占空比：T为开关S的工作周期，Ton为导通时间，Toff为关断时间。占空比则由波形可知输出电压的平均值为：输出电压平均值的改变：D是0～1之间变化的系数，因此在D的变化范围内输出电压U0总是小于输入电压Ud，改变D值就可以改变输出电压的大小。占空比的改变：通过改变Ton或T都可以实现。脉冲宽度调制方式（PWM控制方式）：周期T不变，通过改变开通时间Ton改变占

4、空比的控制方式。脉冲频率调制方式（PFM控制方式）：开通时间Ton不变，通过改变周期T改变占空比的控制方式。混合调制方式：周期T和开通时间Ton都改变来改变占空比的控制方式。4.2.1降压型直流变换器（Buck）电路结构如图所示:续流二极管全控型器件若为晶闸管，须有辅助关断电路。输入直流电压滤波电感滤波电容负载Buck变换器电感电流连续状态时的工作特性：Buck变换器有两种可能运行的情况：电感电流连续模式CCM和电感电流断续模式DCM。电感电流连续是指电感电流在整个周期内都存在；而电感电流断续是指电感电流在开关管V阻断期间后期一段时间内，电感电流已降为0。

5、处于这两种情况的临界点称为电感电流临界连续状态，这时在开关管阻断结束，电感电流刚好结束。理想的电力电子变换器开关管V和二极管VD从导通变阻断或从阻断变导通，过渡时间为0，且通态压降为0，断态漏电流为0。在一个周期内，输入电压Ud保持不变，输出电压有很小的纹波，可认为Uo保持恒定。电感和电容均为无损耗的理想储能元件。线路阻抗为0。两种开关状态：在一个周期内，Ton期间，V导通，VD截止，称为开关状态1；Toff期间，V阻断，VD导通，称为开关状态2.开关状态1[Ton期间]，V导通，VD截止，等效电路见（图4.2a）令t=0时，开关管V导通，电源电压Ud通过

6、V给负载供电，电感储能，由于输出滤波电容两端的电压Uo保持不变，所以电感两端的电压uL＝Ud－Uo保持不变，所以电感电流线性增加，在t=Ton=DT时，iL达到最大值。在此期间，iV＝iL，也是线性增加的；ic＝iL－Io，也是线性增加的。电感电流的增量为：①开关状态2[Toff期间]，V截止，VD导通，等效电路（图4.2b）t≥Ton时，开关管V阻断，电感电流不能突变，VD导通为L续流。电感释放能量，给负载供电，由于输出滤波电容两端的电压Uo保持不变，所以电感两端的电压uL＝-Uo保持不变，所以电感电流线性减小，在t=T时，iL减小到最小值。此期间，iV

7、D＝iL，是线性减小的；ic＝iL－Io，也是线性减小的，从ILmax-Io减小到ILmin-Io。电感电流的减小量为：当t≥T后，开关管开通，进入下一个周期。②结论：当电路处于稳态时，电感电流得增加和减小量是相等的，由①、②可以得到：因为：所以：因此：Buck直流变换器为降压型直流变换器电压电流基本关系：假设变换器没有能力损耗，则：从而得到输入和输出电流之间的关系见图4.2（c）稳态时，一个开关周期内，C的充放电平均电流相等，所以负载输出的平均电流Io就是iL的平均值，即：这样就可以求出电感电流的最大和最小值：开关管V和二极管VD的电流幅值与电感电流最大

8、值相等开关管V和二极管VD的电压幅值相等电容在一个周期内的放电电荷