电力电子技术第五版(王兆安)课件_全摘要.ppt

*/44 5.3 带隔离的直流直流变流电路·引言 图 5-10 间接直流变流电路的结构 ■同直流斩波电路相比，电路中增加了交流环节，因此也称为直—交—直电路。 ■采用这种结构较为复杂的电路来完成直流—直流的变换有以下原因 ◆输出端与输入端需要隔离。 ◆某些应用中需要相互隔离的多路输出。 ◆输出电压与输入电压的比例远小于1或远大于1。 ◆交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤波电感、滤波电容的体积和重量。 ■间接直流变流电路分为单端 Single End 和双端 Double End 电路两大类，在单端电路中，变压器中流过的是直流脉动电流，而双端电路中，变压器中的电流为正负对称的交流电流，正激电路和反激电路属于单端电路，半桥、全桥和推挽电路属于双端电路。 */44 5.3.1 正激电路 S u S i L i S O t t t t U i O O O 图 5-11 正激电路的原理图 图 5-12 正激电路的理想化波形 ■正激电路 Forward ◆工作过程 ?开关S开通后，变压器绕组W1两端的电压为上正下负，与其耦合的W2绕组两端的电压也是上正下负，因此VD1处于通态，VD2为断态，电感L的电流逐渐增长。 ?S关断后，电感L通过VD2续流，VD1关断。变压器的励磁电流经N3绕组和VD3流回电源，所以S关断后承受的电压为 。 */44 5.3.1 正激电路 B R B S B H O 图 5-13 磁心复位过程 ◆变压器的磁心复位 ?开关S开通后，变压器的激磁电流由零开始，随时间线性的增长，直到S关断，导致变压器的激磁电感饱和。 ?必须设法使激磁电流在S关断后到下一次再开通的时间内降回零，这一过程称为变压器的磁心复位。 ?变压器的磁心复位所需的时间为 ◆输出电压 ?输出滤波电感电流连续时 ?输出电感电流不连续时，在负载为零的极限情况下 5-51 5-52 */44 5.3.2 反激电路 S u S i S i VD t on t off t t t t U i O O O O 图 5-14 反激电路原理图 图 5-15 反激电路的理想化波形 ■反激电路 ◆工作过程 ?S开通后，VD处于断态，W1绕组的电流线性增长，电感储能增加。 ?S关断后，W1绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过W2绕组和VD向输出端释放， 电压为 。 ◆工作模式 ?当S开通时，W2绕组中的电流尚未下降到零，则称工作于电流连续模式，输出输入电压关系为 ? S开通前，W2绕组中的电流已经下降到零，则称工作于电流断续模式，此时输出电压高于（5-53）的计算值，在负载为零的极限情况下， ， 所以应该避免负载开路状态。 5-53 */44 5.3.3 半桥电路 图 5-16 半桥电路原理图 图 5-17 半桥电路的理想化波形 ■半桥电路 ◆工作过程 ?S1与S2交替导通，使变压器一次侧形成幅值为Ui/2的交流电压，改变开关的占空比，就可以改变二次侧整流电压ud的平均值，也就改变了输出电压Uo。 ?S1导通时，二极管VD1处于通态，S2导通时，二极管VD2处于通态，当两个开关都关断时，变压器绕组N1中的电流为零，VD1和VD2都处于通态，各分担一半的电流。 ?S1或S2导通时电感L的电流逐渐上升，两个开关都关断时，电感L的电流逐渐下降，S1和S2断态时承受的峰值电压均为Ui。 */44 5.3.3 半桥电路 ?由于电容的隔直作用，半桥电路对由于两个开关导通时间不对称而造成的变压器一次侧电压的直流分量有自动平衡作用，因此不容易发生变压器的偏磁和直流磁饱和。 ◆输出电压 ?滤波电感L的电流连续时 ?输出电感电流不连续，输出电压Uo将高于式（5-54）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下 5-54 */44 5.3.4 全桥电路 S 1 S 2 u S 1 u S 2 i S 1 i S 2 i D 1 i S 2 t on T t t t t t t t t 2 U i 2 U i i L i L O O O O O O O O 图 5-18 全桥电路原理图 图 5-19 全桥电路的理想化波形 ■全桥电路 ◆工作过程 ?全桥电路中，互为对角的两个开关同时导通，同一侧半桥上下两开关交替导通，使变压器一次侧形成幅值为Ui的交流电压，改变占空比就可以改变输出电压。 ?当S1与S4开通后，VD1和VD4处于通态，电感L的电流逐渐上升。 ?当S2与S3开通后，VD2和VD3处于通态，电感L的电流也上升。 ?当4个开关都关断时，4个二极管都处于通态，各分担一半的电感电流，电感L的电流逐渐下降，S1和S2断态时承受的峰值电压均为Ui。 */44 5.3.4 全桥电路 ?如果S1、S4与S2、S3的导通