合肥工业大学电力电子技术第九讲第三章.ppt

电 力 电 子 技 术 Power Electronics 3.2.3 boost变换器换流及其特性分析 ----3.2.3.1 boost变换器的换流状态 boost变换器的电路结构如图3-8a所示，根据其中的开关管和二极管不同通断组合时，可形成不同的换流状态，boost变换器不同换流状态时的换流电路如图3-8所示 3.2.3.1 boost变换器的换流状态 图3-8c所示开关状态2时的换流电路 开关管VT关断时，由于电感电流不能突变，此时二极管VD导通，且电源Ud和电感L通过二极管VD同时向负载供电，并对输出电容充电，IL减少 图3-8d所示开关状态3时的换流电路 与电流连续时的情况不同，当电感L电流衰减到零以前，若开关管VT还未导通，则电感电流断续，此时，开关管VT、二极管VD全都关断，并仅由电容向负载提供能量 3.2.3.1 boost变换器的换流状态 boost变换器电路工作状态定义同buck变换器电路 （电流连续，电流断续，临界状态） boost变换器中的缓冲元件是电感L，因此讨论boost变换器的电流连续或断续工作状态也是针对其中的电感L而言的 开关状态1、2对应的换流表示了boost变换器电流连续时的工作过程 开关状态1、2、3对应的换流表示了boost变换器电流断续时的工作过程 3.2.3.1 boost变换器的换流状态 3.2.3.1 boost变换器的换流状态 3.2.3.2 电流连续时的boost变换器 基本特性分析 1．稳态电压增益GV boost变换器的稳态电压增益指：稳态条件下，变换器输出平均电压Uo与输入平均电压Ui的比值，即GV＝Uo/Ui。 由于boost变换器中的缓冲元件是电感L，对电感L利用伏秒平衡特性进行分析得 式（3-19） 3.2.3.2 电流连续时的boost变换器 基本特性分析 令PWM占空比D= ton/ Ts，则从式（3-19）可求出boost变换器的电感电流连续时的稳态电压增益GV为 式（3-20） 由于D≤1，即boost变换器的稳态电压增益GV≥1，因此boost变换器具有升压特性，并且变换器的稳态输出平均电压与（1－D）成反比 3.2.3.2 电流连续时的boost变换器 基本特性分析 2．稳态电流增益GI boost变换器的稳态电流增益是指：稳态条件下，变换器输出电流平均Io与输入平均电流Ii的比值，即GI＝Io/Ii。 由于讨论的是无损的理想变换器，变换器的输入输出功率平衡，即Ii Ui=Io Uo，这样，由式（3-20）易求出boost变换器电感电流连续时的的稳态电流增益GI为 由于D≤1，即boost变换器的稳态电流增益GI≤1，因此，boost变换器具有减流特性，并且变换器的稳态输出平均电流Io与（1－D）成正比。 3.2.3.2 电流连续时的boost变换器 基本特性分析 3．稳态电感电流脉动量 由于有限的电感和有限的开关频率，在稳态条件下，boost变换器的电感电流实际是脉动的如图3-8e所示 当t＝0时，开关管VT导通，若电感L、电容C足够大，此时，电容电压近似不变，而电感电流iL线性增加 3.2.3.2 电流连续时的boost变换器 基本特性分析 当t＝D· Ts＝ton时，电感电流iL增加至最大值ILmax t＝0～ton期间（开关管VT导通期间）的电流增量ΔiL＋为 式（3-22） 3.2.3.2 电流连续时的boost变换器 基本特性分析 当t＝ton时开关管VT关断，若电感L、电容C足够大，电容电压近似不变，而电感电流iL线性减小 当t＝Ts时，电感电流iL减小至最小值ILmin t＝ton～Ts期间（开关管VT关断期间）的电流增量ΔiL-为 式（3-23） 3.2.3.2 电流连续时的boost变换器 基本特性分析 稳态时，ΔiL＋＝ΔiL-＝ΔiL，因此，电感电流最大值ILmax、最小值ILmin分