电力电子技术17..ppt

5.3 升压（BOOST）变换器 5.4 BUCK－BOOST变换器 哈尔滨工业大学电气工程系 文件: 电力电子技术17.* 电力电子技术 直流－直流开关型变换器(4) + + - L T C R S V L V L i o i c i + - o V C O + + - L D T C R S V L V L i o i c i + - o V C O + 110V R S V + - o V 220V + - L L V L i C O + 110V R S V + - o V 220V + - 升压变换电路的设计思路:泵升原理 5.3.1 电路结构和基本原理 1）需串联电势才能升压 2）利用电感储能 3）电感储能释放储能 4）二极管隔离输出电压 升压变换器的电路结构 保持输出电压 储存电能 规定电能传递的方向 稳态分析时，假设滤波电容非常大 升压变换器特点：输出电压高于输入电压 开关闭合时：二极管反偏截止，输出被隔离；输入电源向电感中储能 开关断开时：输入电源及电感共同向输出侧提供电能。 5.3.2 连续导通工作模式[iL0] 变压比 稳态的时电感电压在一个周期上的平均值为零 电流比 连续导通模式下的升压变换器可等效为直流升压变压器，变压比可通过占空比D在大于1的范围内连续调节。 5.3.3 断续导通工作模式 电感电流临界连续的情况 电感电流iL在关断阶段（toff）结束时恰好为零。 临界电感电流 考虑到输入电流等于电感电流，即 id=iL 临界输出电流 考虑到升压变换器在很多应用中要求输出电压Vo恒定， Vo恒定情况下，可求出最大临界电流的取值 断续导通情况下的占空比 输出电压Vo恒定情况下，D应根据输入电压而变化，使得Vo恒定，因此分析占空比的变化规律更有用处。 电感电流断续的情况（断续导通模式） 临界状态 升压变换器的控制特性 每个开关周期，电感储能都要传递给输出端。 如果负载较轻，不能消耗该能量，将导致电容电压上升。 Vo过高导致负载侧出现过压或击穿电容。所以升压变换器不能空载工作。 升压变换器工作在断续导通模式时的特殊要求 例5－2 一升压变换器，通过调节占空比使输出电压稳定为48V。输入电源的电压波动范围是12～36V。最大输出功率为120W。出于稳定的考虑，要求变换器工作在电流不连续的导通模式，开关频率为50Hz。假设元件都是理想的，电容值极大，计算电感L的最大取值。 解：已知条件为： 应考虑在极限情况下（电感电流最接近连续的情况），即临界连续时，电感的取值。 为使电感电流断续，最大负载电流应小于临界输出电流 D＝0.75时，左式取最小值 分析占空比的变化范围 在D的变化范围内，求取如下极值 使电流断续的最大电感为： 当L＝9μH时，当Vd＝12V，Po＝120W时，变换器工作于临界状态。其它条件下，为断续导通状态。 5.3.4 寄生元件的影响 电感、电容、开关、二极管等元件上的损耗产生了寄生元件效应，当D接近1时，实际的变压比有所下降。 应用时，一般要限制占空比D，使寄生效应不明显。 5.3.5 输出电压的脉动率 实际上，电容值有限，输出电压存在脉动。 连续导通模式下，输出电压脉动率 D变化时，输出电压即可高于输入电压，也可低于输入电压，故成为升降压变换器。 5.4.1 电路结构和基本原理 设计思路：升降压变换器可由降压和升压两个基本变换器串联构成。 稳态时，总的输出－输入电压变换比可表示为两个子变换器的变换比之积。（假设两个子变换器的占空比相同） BUCK BOOST 开关闭合时，输入电源向电感中储能，二极管截止。 开关断开时，电感储能传递到输出端，输入电源不提供电能。 稳态分析时，假设滤波电容非常大，则有： 5.4.2 连续导通模式 稳态时电感电压在一个周期上的平均值为零 课间 ST-BWINCCS WinCC 系统概述 第 * 页 SITRAIN 自动化与驱动培训 Seite *