电力电子课件.ppt

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1、电力电子技术PowerElectronics缓冲吸收电路学习目的1）由于电路的结构，开关损耗总是存在的2）在高频运行时开关损耗很大，必须重视3）减小开关损耗的基本方法4）本章内容是广义的5）是“软开关”概念的基础6）应用的基础内容在参考教材中（元件、软开关章节）缓冲电路作用：1）将电压与电流的值保持在安全工作区(SOA)内2）确保器件的电压/电流变化率足够低，以保证器件能正确和可靠工作3）限制器件在开关时的功率损耗4）消除二极管的正向电压恢复与反向电流恢复的影响二次击穿限制电流限制功率限制电压限制VI第1节　关断缓冲电路1.1关断损耗与SOA假定相关的波形从

2、初值到终值作直线变化当三极管关断时，其典型的电压、电流波形如图注意到只有当三极管两端的电压达到vdc时，二极管D的反压才能解除。而D导通后，三极管Q中的电流才会改变。vQVdcWissIdciQDIdc+Vdc+vQ若开关频率为20KH，则三极管中的能耗为100W假定关断时间tf=0.5微秒，Idc=50安，Vdc=400伏每个关断过程的能量损失是：迭加在三极管的SOA中的关断轨迹图VI1231vQVdcIdciQ230tff1.2基本的关断缓冲电路DIdc+VdcCQ由于电容C提供了第三条路径，Q关断时VQ变化引起iQ下降。电容C控制着VQ从零上升到

3、Vdc的上升率。当C足够大，iQ下降到零时，VQ只上升到Vdc的很小的一部分。结果三极管的功耗比无C的情况要小得多。vQiQ0tfIdcVdc加入电容后的关断轨迹关断轨迹Vi123例1：如何选择电容的值上图中的三极管电流在t=tf时达到零，三极管两端的电压是Vdc在t=0与t=tf的过渡期间VQ按平方规律变化。在关断过程中三极管总的能量损耗是：若选择CS的值，使=0.2，并假定tf=0.33微秒，则Wdiss=0.12焦尔。在t=0与t=tf间电容器的电流是：电容所充的电荷是t=0与t=tf间内对电容电流的积分电容值为(根据电荷相等)：1.3实际的关断缓

4、冲电路电阻RS的作用是限制当三极管再次导通时电容的放电电流。二极管DS的作用是在关断期旁路电阻。DSIdc+VdcRS电阻必须足够小，以保证Q在可能的最小导通时间内完全地放电；但同时它又应足够大以防止放电电流超过Q的额定值。第2节　导通缓冲电路2.1导通损耗与SOA假定相关的波形从初值到终值作直线变化当三极管导通时，其典型的电压、电流波形如图vQVdcWissIdciQDIdc+Vdc+vQ在iQ等于Idc前，vQ必定维持为Vdc当负载电流完全由二极管换到三极管后，D关断vQ下降到零。导通期间三极管的电压与电流不为零，这将产生开通损耗和使开通轨迹超出S

5、OAVI321导通损耗计算与关断损耗相同。将tf用tr来代替即可1vQVdcIdciQ23trf02.2基本的导通缓冲电路iQvQ0trVdcIdcDIdc+VdcLSQ缓冲电感与三极管串联当加入电感后，导通期间由于电感LS两端产生自感电压，三极管两端电压不再是Vdc。由于LS中电流的上升率正比于1/LS，选择LS值可使vQ到零时三极管电流仅为Idc的一个分数值假定=0.33，tr=0.1微秒，损耗为：加入电感后的开通轨迹123iQvQ0trVdcIdc导通轨迹Vi123开通轨迹在SOA内2.3实际的导通缓冲电路图中，三极管关断时电阻为电感电流提供了通

6、道；二极管的作用是避免在导通期电阻导电。电阻R应在三极管的断态使电感完全放电DIdc+VdcLQ例2：确定开通缓冲电路中各元件的值对LS求解：在t=tr、iQ=Idc时可由电感电压的积分求出式中：Vdc=400伏、Idc=50安、i=0.33、tr=0.1微秒第3节　组合导通／关断缓冲电路要实现导通与关断缓冲两个功能，可以将单独的导通和关断缓冲电路组合起来DIdc+VdcLQ电荷(C·U)为电流对时间的积分，磁链(I·L)为电压对时间的积分！第一种方法：一个标准的由RCD关断缓冲电路与一个导通缓冲电感LS联接。ａ）在导通时，除Cs的放电电流叠加到i

7、Q中外,其它与原电路完全相同。但实际上不需要这样做。为简化电路我们采用别的组合方法。ｂ）关断时，在t1时刻前，与前述相同。但在t1时刻当Vc=Vdc和DR导通后，LS仍流过电流iL=Idc，因此Ｃs和LS会振荡1/4周期，直到iL=0，D关断，Rs阻尼这个过渡过程。VdcIdctf

8、端因振荡产生的电压增量为例3：计算组合缓冲电路产生的