电力电子课件动画-第3章 直流-直流变换器.ppt

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1、第3章直流－直流变换器直流－直流降压变换器（Buck变换器）直流－直流升压变换器(Boost变换器)两象限、四象限直流－直流变换器多重、多相直流—直流变换器带隔离变压器的直流—直流变换器P153.1直流－直流降压变换器（Buck变换器）RLiVOVoiRiVCERRLOVoigIOVoiiVRLgITRiVTEGDiigVoioiCCibuck电路图+-+-LLilvoVEOvCoo电路的开关状态和工作波形lvoVii+-liCioIiV(b)开关状态1，T导通D截止等值电路CLRRDiVoi+-lilv(c)开关状态2，

2、D导通T阻断等值电路ToVLCTEGRDiViigVoioiCCi+-+-LLilvoVEOvCoottttttgvTiLiEOvciovmaxLIminLImaxLIminLIoLII=QD2sToVoffTivonTsTLiD+21LiD-21onToffTsTTiTiDiiv观看flash演示变压比、导通比的定义变压比显然与电路结构和导通比都有关系，他们之间的关系可用多种方法推导。导通比（占空比）：变压比：用波形积分的方法求变压比vEO的直流分量V0为:CTEGRLODiViigVovoiFoI(a)电路tgVonT

3、onToffTsT(b)驱动信号(t)iVptwp-0)(EOovvioDVV=(c)输出电压波形2sT-2sTsTp2ODi用傅立叶分解方法求变压比和谐波分量周期性函数可以分解为无限项三角级数——付立叶级数：用傅立叶分解方法求变压比和谐波分量(续)F(ωt)也可表达为：用傅立叶分解方法求变压比和谐波分量(续)在许多实际的电力电子变换器中，由于电路开关通-断状态在时间上的对称性，使电压、电流波形具有某些特定的对称性，从而使其付立叶级数表达式中某些项系数为零，且其它项系数的计算也变得比较简单。物理上这种情况就是这时电流或电

4、压波形中不存在某些电流或电压分量。偶函数（奇函数）：正弦（余弦）项系数为零；半波对称函数：偶次谐波为零；¼对称函数：偶次谐波为零，余弦项的系数为零；直流分量、基波、谐波、纹波在直流电路中分解后的常量可看成所需要的直流量，谐波都是不需要的量。RiVTEGDiigVoioiCCibuck电路图+-+-LLilvoVEOvCoo谐波一般用滤波器滤掉,滤波器的输出电压有纹波。在交流电路中一般不会有直流分量，分解出的最低次谐波常常称为基波，其他谐波一般都是不需要的分量。滤波RiVTEGDiigVoioiCCibuck电路图+-+-L

5、LilvoVEOvCoo滤波器电抗对谐波的阻抗为：滤波器电容对谐波的阻抗为：直流量通过滤波器时其大小不受任何影响。如果：各谐波经过滤波器后几乎衰减为零。用开关电路的稳态条件求变压比在开关电路中，常常利用电路前一周期初始状态与后一周期初始状态相同这一条件来求电路的稳态运行表达式。电感电流；电感磁通；电容电压；电容电荷；用电感电流表达式求变压比T导通、D截止TEGRDiViigVoioiCCi+-+-LLilvoVEOvCooii+-lilvCioIiVoVCLR用电感电流表达式求变压比（续1）T截止、D导通TEGRDiVii

6、gVoioiCCi+-+-LLilvoVEOvCoo(c)开关状态2，D导通T阻断等值电路RDiVoi+-lilvToVLC用电感电流表达式求变压比（续2）稳态时：ttttttgvTiLiEOvciovmaxLIminLImaxLIminLIoLII=QD2sToVoffTivonTsTLiD+21LiD-21onToffTsTTiTiDiiv输出电压波动量计算电容C在一个开关周期内的充电电荷为：ttttttgvTiLiEOvciovmaxLIminLImaxLIminLIoLII=QD2sToVoffTivonTsTLi

7、D+21LiD-21onToffTsTTiTiDiivTEGRDiViigVoioiCCi+-+-LLilvoVEOvCoo降压电路的控制方法PWM（PulseWidthModulation）周期不变，导通的时间变化，即导通比D改变从而改变变压比，控制输出电压。(2)PFM（PulseFrequencyModulation）导通时间不变，导通的周期变化，导通比D也能发生变化，从而达到改变输出电压的目的，但D的变化范围有限。PWM（脉冲宽度调制）控制是DC/DC电路中最常用的控制方法。电感电流不连续时电路的运行状态前面的分析

8、都是基于电路工作中电感电流始终连续来分析的，当运行中电流不连续时，电路就会出现第三种开关状态，此时T、D都截止。RDiVoI(d)开关状态3，T阻断D截止等值电路TCoVTEGRDiViigVoioiCCi(a)buck电路图+-+-LLilvoVEOvCoo电感电流不连续对运行的影响tttttt(f)