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1、电力电子技术第15讲电力电子技术第15讲 3 直流 直流变换器 7 3 直流 直流变换器 7 哈尔滨工业大学远程教育 文件 电力电子技术15 2电力电子技术 直流 直流变换器 7 哈尔滨工业大学远程教育 本讲是 第3章 直流 直流变换器 的第7讲 上6讲的主要内容是 3 1 降压斩波电路 3 2 升压斩波电路 基本斩波电路的仿真实验 3 3 复合斩波电路和多相多重斩波电路 3 4 直流可逆PWM系统 前面的斩波电路的输入和输出在电气上是不隔离的 上1讲学习了 3 5 带隔离变压器的DC DC变换器 3 5 1 隔离型Buck变换器 单端正激变换器 本讲将继续学习带隔离变压器的DC DC变换器中
2、的本讲将继续学习带隔离变压器的DC DC变换器中的单端反激单端反激变换器 变换器 哈尔滨工业大学远程教育 文件 电力电子技术15 3电力电子技术 直流 直流变换器 7 哈尔滨工业大学远程教育 3 5 2 3 5 2 隔离型隔离型BuckBuck BoostBoost变换器变换器 单端反激变换器单端反激变换器 反激变换器 开关管导通时 电源将电能转为磁能储存在电 感 变压器 中 当开关管关 断时再将磁能变为电能传送到 负载 单端变换器 变压器磁通仅 在单方向变化 a Buck Boost变换器 a Buck Boost变换器 s V R CL TD b 隔离型Buck Boost变换器 单端反激
3、变换器 b 隔离型Buck Boost变换器 单端反激变换器 i V s V 2 H O T L1 N2N1 D1 F DA R C o L2 变压器绕组 二个绕组 一次绕组N1 二 次绕组N2 哈尔滨工业大学远程教育 文件 电力电子技术15 4电力电子技术 直流 直流变换器 7 哈尔滨工业大学远程教育 T导通时 Ton Ts N1中电流上升 铁心磁通上升 N1 N2上产生感应电动势 N2上的感应电动势使D2截止 负载侧电容放电 电源将电能转为磁能储存在电感 变压器 中 1 工作原理 单端反激变换器 T导通 单端反激变换器 T导通 s V 2 i H H O O T L1 N2N1 D1 F
4、DA F DA R C o V L2 1 i 哈尔滨工业大学远程教育 文件 电力电子技术15 5电力电子技术 直流 直流变换器 7 哈尔滨工业大学远程教育 T截止时 减小 磁通减小 感应电动势反向 N2上的感应电动势使D2导通 向电容和负载供电 电感贮能向副边释放 开关管导通时电源将电能转为磁能储存在电感 变压器 中 当开关管 关断时再将磁能变为电能传送到负载 故称反激变换器 21 0ii 单端反激变换器 T 阻断 单端反激变换器 T 阻断 s V 2 i H H O O T L1 N2N1 D1 F DA F DA R C o V L2 1 i 哈尔滨工业大学远程教育 文件 电力电子技术15
5、 6电力电子技术 直流 直流变换器 7 哈尔滨工业大学远程教育 T导通时的关系式 N2 为正 D1截止 i2 0 onS TT 1 11s did VLN dtdt 1 11 ss onS VV iTT LL 11 ss onS VV TT NN 1max10110 1 s S V iiiiT L Ton期间磁通变化率 1 s ddtVN Ton期间电流变化率 1 s di dtVL Ton期间磁通增加值 Ton期间电流最大值 单端反激变换器 T导通 单端反激变换器 T导通 s V 2 i H H O O T L1 N2N1 D1 F DA F DA R C o V L2 1 i 2 数量关系
6、 哈尔滨工业大学远程教育 文件 电力电子技术15 7电力电子技术 直流 直流变换器 7 哈尔滨工业大学远程教育 T阻断时的关系式 2201max1 NiNi 1 201max 2 N ii N 02 2 2 V dt d N dt di L 0 2min20 2 1 S V iiT L 0 2 1 S V T N 2 202 2 max11 2 1 2 1 iLiL 单端反激变换器 T 阻断 单端反激变换器 T 阻断 i1 0 N2 为负 D1导通 i2 0 电感贮能向副边释放 转移到副边的电感储能为 s V 2 i H H O O T L1 N2N1 D1 F DA F DA R C o V
7、 L2 1 i 2 11 2 22 LN LN Toff期间磁通和电流变化率 Toff期间电流最小值 Ton期间磁通减小量 哈尔滨工业大学远程教育 文件 电力电子技术15 8电力电子技术 直流 直流变换器 7 哈尔滨工业大学远程教育 综合通 断两种情况的关系式 稳态运行时在一个周期TS中增加的磁通应等于减少的磁通量 所以得 到输出直流电压平均值 N1绕组的最大电流 2 0 1 1 s N VV N 0 020 1max 111 212 ss SS s V IVNIV iTT VLNL 11 ss onS VV TT NN 0 2 1 S V T N 哈尔滨工业大学远程教育 文件 电力电子技术1
8、5 9电力电子技术 直流 直流变换器 7 哈尔滨工业大学远程教育 N2绕组的最小电流 电流不断流的条件 所以有 10 0 2min 21 2 s S s N VIV iT NVL 2 i0 min2 i 2 2 2 1 0 0 1 1 2 D N N I V fL 2 2 2 1 1 0 0 1 2 D N N fL V I 21 1 2 1 NL f NR 或 或 L1f应足够大 则可使电流i2连续 Io应足够大 则可使电流i2连续 占空比应足够大 则可使电流i2连续 若电流i2断续 则输出电压升高 不利于电路正常工作 所以应合理选配参数 使电流i2连续 哈尔滨工业大学远程教育 文件 电力电
9、子技术15 10电力电子技术 直流 直流变换器 7 哈尔滨工业大学远程教育 开关管阻断时承受的正向电压 max0 1 2 110 0 22 1 TsA sDF s s VVv N Vv N NVN V VV NN b 单端反激变换器 s V 2 i H O T L1 N2N1 D1 F DA R C o V L2 2 0 1 1 s N VV N 哈尔滨工业大学远程教育 文件 电力电子技术15 11电力电子技术 直流 直流变换器 7 哈尔滨工业大学远程教育 T1 T2同时导通 同时阻断 导通 时将电源能量储存在变压器中 阻断时储存的能量送给负载 原 边绕组电流通过D1 D2和电源续 流 去磁
10、T1 T2所承受的最高电压仅为电 源电压Vs c 双管反激变换器 c 双管反激变换器 T2 T1 D2 D1 C s V D 3 双管反激变换器 哈尔滨工业大学远程教育 文件 电力电子技术15 12电力电子技术 直流 直流变换器 7 哈尔滨工业大学远程教育 例例 3 3设 计 下 图 所 示 的 单 端 反 激设 计 下 图 所 示 的 单 端 反 激DC DC变 换 器 输 入 直 流 电 压 Vs 变 换 器 输 入 直 流 电 压 Vs 12V 10 开关频率fs 开关频率fs 100KHz 额定负载电流 额定负载电流1A 最小负载电流 最小负载电流 0 1A 要求输出电压Vo恒定为 要
11、求输出电压Vo恒定为48V 电压纹波小于 电压纹波小于1 计算变压器变比 N2 N1 计算变压器变比 N2 N1 2 0 1 1 s N VV N 解 输出电压表达式为 解 输出电压表达式为 假定假定 在在0 5附近变化 则变比为 附近变化 则变比为 2 1 1 o s NV NV 2 1 110 5 48 4 0 5 12 o s NV NV 经过变压器匹配后 随着电源电压的波动 通过反馈控制使 在0 5附 近调节可保证输出电压稳定在48V 经过变压器匹配后 随着电源电压的波动 通过反馈控制使 在0 5附 近调节可保证输出电压稳定在48V 哈尔滨工业大学远程教育 文件 电力电子技术15 13
12、电力电子技术 直流 直流变换器 7 哈尔滨工业大学远程教育 关于单端反激变换器 隔离型Buck Boost变换器 的总结 在负载为零的极端情况下 由于T导通时储存在变压器电感中的磁能无处 消耗 故输出电压将越来越高 损坏电路元件 所以反激式变换器不能 在空载下工作 不需要专门的去磁绕组 电路简单 依靠变压器绕组电感在开关T阻断时释放存储的能量而对负载供电 磁通 也只在单方向变化 因此通常仅用于100 200W以下的小容量DC DC变换 如控制系统所需的辅助电源 双管单端反激变换器多一个开关管 开关管上承受的电压仅为Vs 小于 单管变换器 输出电压表达式 本讲总结 本讲学习带隔离变压器的DC D
13、C变换器中的本讲学习带隔离变压器的DC DC变换器中的单端反激单端反激变换器 变换器 2 0 1 1 s N VV N 重点 单端反激变换器的结构和工作原理 难点 电流i2连续的条件 第第3章 习题 章 习题 3 哈尔滨工业大学远程教育 文件 电力电子技术15 14电力电子技术 直流 直流变换器 7 哈尔滨工业大学远程教育 第3章 直流 直流变换器 3 1 降压斩波电路 3 2 升压斩波电路 基本斩波电路的仿真实验 3 3 复合斩波电路和多相多重斩波电路 3 4 直流可逆PWM系统 3 5 带隔离变压器的DC DC变换器 本章总结 降压斩波电路 升压斩波电路 基础基础 复合斩波电路 多相多重斩
14、波 电路 组合组合 直流可逆PWM系 统 应用应用 带隔离变压器的 DC DC变换器 哈尔滨工业大学远程教育 文件 电力电子技术15 15电力电子技术 直流 直流变换器 7 哈尔滨工业大学远程教育 本章的重点是 1 降压斩波电路和升压斩波电路的结构和工作原理 这两种电路 的输入输出关系 电路分析方法 工作特点等 2 直流可逆PWM系统的结构和工作原理 各种控制方式和工作方式 下的电路分析 3 带隔离变压器的DC DC变换器的基本种类 电路结构和工作原理 输入输出关系 工作特点等 直流传动是斩波电路应用的传统领域 而开关电源则是斩波电路应用 的新领域 前者的应用在逐渐萎缩 而后者的应用是电力电子领域的 一大热点 关于开关电源的内容 在第8章组合变流电路中还有更深入的介绍 关于开关电源的内容 在第8章组合变流电路中还有更深入的介绍 下一讲是本章的最后一讲 为第三章的习题课 下一讲是本章的最后一讲 为第三章的习题课 结束
