合肥工业大学电力电子技术第八讲第三章.ppt

电 力 电 子 技 术 Power Electronics 3.1.1 buck型 DC-DC变换器的基本结构 DC-DC变换电路中的储能元件（电容、电感）有滤波与能量缓冲两种基本功能： 滤波元件常设置在变换器电路的输入或输出 能量缓冲元件常设置在变换器电路的中间 3.1.1 buck型 DC-DC变换器的基本结构 针对 图3-2c （图3-2d）所示的DC-DC电压（电流）变换电路 输入侧为恒压（恒流）源，因此电路输入侧无需滤波电容（电感） 电路的输出侧则由于脉动而需要滤波。即图3-2c所示的电容C，图3-2d所示的电感L均起滤波作用。电压变换器与电流变换器是互补的结构 3.1.1 buck型 DC-DC变换器的基本结构 一般将上述所加入的 如图3-2 c）中的缓冲电感和续流二极管组成的电路 或 如图3-2 d）中的缓冲电容和钳位二极管组成的电路统称为缓冲电路（或缓冲单元） 3.1.2 boost型 DC-DC变换器的基本结构 3.1.2 boost型 DC-DC变换器的基本结构 从图3-2c所示的buck型电压变换器电路出发，便可以导出boost型电流变换器电路 1)将输入电压源转化为电流源当变换器电路中开关管的开关管频率足够高时，图3-2c所示的buck型电压变换器电路中的输入电压源支路可以用 并联电容的电流源 （Ci、Ii） 支路取代，如图3-3b所示 3.1.2 boost型 DC-DC变换器的基本结构 2) 若令变换器电路中的开关管、二极管、电容、电感均为理想无损元件时，则图3-3b所示电路的输入功率等于输出功率即：Ui* Ii＝Uo*Io。由于该变换器电路的降压变换功能，使Uo≤Ui ，因此，Io≥Ii 3.1.2 boost型 DC-DC变换器的基本结构 3)考虑到3-3b所示电路中滤波电感L的稳流作用以及该电路的电流－电流变换功能，因此，输出滤波电容C是冗余元件，可以省略。 结构简化后的boost型电流变换器电路如图3-3d所示 3.1.2 boost型 DC-DC变换器的基本结构 从图3-2d所示的buck型电流变换器电路出发，便可以导出boost型电压变换器 1）将输入电流源转化为电压源 当假设变换器电路中开关管的开关频率（单位时间内开关管的通断次数）足够高时，图3-2d所示的buck型电流变换器电路中的输入电流源支路可以用串联电感的电压源（Li、Ui）支路取代，如图3-3a所示 3.1.2 boost型 DC-DC变换器的基本结构 2）若令变换器电路中的开关管、二极管、电容、电感均为理想无损元件时，则图3-3a所示电路的输入功率应等于其输出功率，即ui* ii＝uo*io 。由于该变换器电路的buck型变换功能，使Io≤Ii ，因此，uo≥ui 3.1.2 boost型 DC-DC变换器的基本结构 3)考虑到3-3a所示电路中滤波电容C的稳压作用以及该电路的电压－电压变换功能，因此，输出滤波电感L是冗余元件，可以省略。 结构简化后的boost型电压变换器电路如图3-3c所示。 3.1.3boost-buck型 DC-DC变换器的基本结构 以上构建了buck型、boost型变换器电路，那么如何在buck型、boost型变换器电路基础上构建boost-buck （升-降）型或buck-boost （降-升）型变换器呢？ 3.1.3boost-buck型 DC-DC变换器的基本结构 构建boost-buck型电压变换器电路，可以考虑采用boost-buck串联结构 ： 输入级采用图3-3c所示的boost型电压变换器电路 输出级采用图3-2c所示的buck型电压变换器电路 将boost型电压变换器电路的输出与buck型电压变换器电路的输入串联，串联时：输入级boost型电压变换器电路的输出负载省略，而输出级buck型电压变换器电路的输入电压源省略，串联后的电压变换器电路如图3-4a所示 3.1.3boost-buck型 DC-DC变换器的基本结构 图3-4a所示的boost-buck串联结构电路中，由于存在两只开关管和两只二极管，因而有必要省略冗余元件以使电路简化 若假设两电路串联后的开关管VT1、VT2为同步斩波开关管，即开关管VT1、VT2同时通、断，则有可能使电路得以进一步简化 3.1.3boost-buck型 DC-DC变换器的基本结构 当开关管 VT1、VT2 导通时，所构成的两个独立的电流回路拓扑如图3-4b所示 当开关管VT1、VT2关断时，所构成的两个独立的电流回路拓扑如图3-4c所示 3.1.3boost-buck型 DC-DC变换器的基本结构 具体简化步骤 当开