電力電子ch9晶體管功率電路第2節(jié)full bridge

1、電力電子技術(shù)講授：方式南京航空航天大學(xué)航空電源智能樓301室Tel: (025)84896662(O); 84894882(H);(Cell): ruanxb1第九章 晶體管功率電路9.1 單晶體管功率電路9.2 多晶體管功率電路9.3輸出波形的和電壓調(diào)節(jié)2第九章 晶體管功率電路9.1 單晶體管功率電路9.2 多晶體管功率電路9.3輸出波形的和電壓調(diào)節(jié)39.2.3(Full-Bridge)變換器逆變器方式)特點(diǎn)變換器的工作原理)工作原理)基本數(shù)量關(guān)系)元器件的設(shè)計(jì)和選擇49.2.3(Full-Bridge)變換器逆變器方式)特點(diǎn)變換器的工作原理)工作原理)基本數(shù)量關(guān)系)元器件的設(shè)計(jì)和選擇5逆變

2、器D1Q1Tr+uo_* N1N2UiD2Q26輸出電平7Q3(D3)和Q4(D4)導(dǎo)通uN1 = 0Q1(D1)和Q2(D2)導(dǎo)通uN1 = UiQ2(D2)和Q3(D3)導(dǎo)通uN1 = + UiQ1(D1)和Q4(D4)導(dǎo)通不同負(fù)載時(shí)的輸出電壓波形 帶不同負(fù)載時(shí)，輸出電壓不同! 8n 斜對(duì)角的晶體管同時(shí)開(kāi)關(guān)。不同負(fù)載時(shí)的輸出電壓波形9帶不同負(fù)載時(shí)，輸出電壓相同!n Q1和Q3 180°互補(bǔ)導(dǎo)通；n Q2和Q4 調(diào)制工作。不同負(fù)載時(shí)的輸出電壓波形10帶不同負(fù)載時(shí)，輸出電壓相同!n Q1和Q3 180°互補(bǔ)導(dǎo)通；Q2和Q4 180°互補(bǔ)導(dǎo)通；n 兩個(gè)橋臂移相工作。

3、9.2.3(Full-Bridge)變換器逆變器方式)特點(diǎn)變換器的工作原理)工作原理)基本數(shù)量關(guān)系)元器件的設(shè)計(jì)和選擇11特點(diǎn)12特點(diǎn)n 續(xù)流二極管用來(lái)保護(hù)晶體管以避免反向擊穿；n 晶體管電壓應(yīng)力為Ui；n 變壓器初級(jí)電壓幅值為Ui 。n 變壓器是雙向磁化。為了避免直流磁化導(dǎo)致鐵心飽和，可以在變壓器初級(jí)繞組中串入一個(gè)隔直電容。9.2.3(Full-Bridge)變換器逆變器方式)特點(diǎn)變換器的工作原理)工作原理)基本數(shù)量關(guān)系)元器件的設(shè)計(jì)和選擇13變換器t0uN20t+urect_urect0tiLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts14Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4 N2 UN1i

4、 N2 N1 UiIoQ1和Q4導(dǎo)通t0uN20turect0tiLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts15u= N2 UrectNi1Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4 N2 UN1i N2 N1 UiIo所有晶體管截止LfDR1RLdt0+TrD1D2+iQ2Q1Lf*uN20uuoN21rectCf_t_*N1UiN22urect0tDDDR243QQ43iLft0iDR1N21iDR1 - N22iDR 2= 0t0iLf= i=ii+ i= iDR1DR 2DR2i2DR1DR 2Lft0TonTs/2Ts16urect = 0Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4 N2 N1 Ui

5、 N2 N1 UiIoQ2和Q3導(dǎo)通t0uN20turect0tiLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts17u= N2 UrectNi1Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4 N2 UN1i N2 N1 UiIo所有晶體管截止LfDR1RLdt0+TrD1D2+iQ2Q1Lf*uN20uuoN21rectCf_t_*N1UiN22urect0tDDDR243QQ43iLft0iDR1N21iDR1 - N22iDR 2= 0t0iLf= i=ii+ i= iDR1DR 2DR2i2DR1DR 2Lft0TonTs/2Ts18urect = 0Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4 N2 N1 Ui

6、 N2 N1 UiIo9.2.3(Full-Bridge)變換器逆變器方式)特點(diǎn)變換器的工作原理)工作原理)基本數(shù)量關(guān)系)元器件的設(shè)計(jì)和選擇19特點(diǎn)DR1D1D2Trt0Q2Q1*uN20N21*tN1U*iN22urect0D4D3tQ4DR2Q3iLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts20LfRLd+i+LfurectCfuo_n 輸出整流電壓的占空比可以大于0.5。n 輸出整流電壓的脈動(dòng)頻率是開(kāi)關(guān)頻率的2倍；n 變換器是一個(gè)式的Buck變換器；Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4N2 UN1i N2 N1 UiIo輸入輸出關(guān)系LfDR1RLdD1D2Tr+t0Q2+uQ1iLf*u

7、uN20oN21rectCf_*_tN1U*iN22urect0D4D3tQ4DR2Q3iLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts21U= N2 UTon= N2 ×U × DoNi T2Ni1s1式中： D = TonTs2Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4N2 UN1i N2 N1 UiIo9.2.3(Full-Bridge)變換器逆變器方式)特點(diǎn)變換器的工作原理)工作原理)基本數(shù)量關(guān)系)元器件的設(shè)計(jì)和選擇22晶體管和反并二極管LfDR1RLdD1D2Tr+t0Q2+uQ1iLf*uuN20oN21rectCf_*_tN1U*iN22urect0D4D3tQ4DR

8、2Q3iLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts23I= N2 (I+ 1 DI)Q maxNo2Lf1UQ = UiID max = IQ max (考慮漏感時(shí))UD = UiQ1 Q4Q2 Q3Q1 Q4N2 UN1i N2 N1 UiIo輸出二極管LfDR1RLdD1D2+Trt0Q2+uQ1iLf*uuN20oN21rectCf_*_tN1U*iN22urect0D4D3tQ4DR2Q3iLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts24IDR1max = IDR 2 max = Io + 1 DILf2IDR1av = IDR 2av = 1 Io2I= I=1 

9、33;T I 2 + (T - 2T)( 1 I )2 ùDR1rmsDR 2rmsT ë on oson2 oûs= 1 Io1+ D2U= U= 2 × N2 × Ui = N2 ×UDR1DR1N2Ni11Q1 Q4Q2 Q3Q1 Q4N2 UN1i N2 N1 UiIo輸出濾波器LfDR1RLdD1D2+Trt0Q2+uQ1iLf*uuN20oN21rectCf_*_tN1U*iN22urect0D4D3tQ4DR2Q3iLft0iDR1t0iDR2t0TonTs/2Ts25Lf和Cf的設(shè)計(jì)與Buck變換器類似。Q1 Q4Q2

10、 Q3Q1 Q4N2 UN1i N2 N1 UiIo9.2.4 Buck型變換器的比較26Buck型變換器的比較27R2注：K0是變壓器初、次級(jí)繞組匝比。ConverterTopologyWinding RatioCurrent StressVoltage StressNo of SwitchesTotal Power of SwitchesSingle- Switch ForwardLfTr DR1RLd+*Vo_*VinQ1D1K0Io/K0Dual- Switch ForwardDQTD1LfR11rLd+Vin*VDCfo2-Q2D2K0Io/K0Push- PullT DR1LfRrLd*+Q1CVo*f-*Q2Vin*DR22K0Io/(2K0)Half- BridgeCD1T DR1LfRd1rLdQ*+1*VV