第3章 直流-直流變換電路2

1、3.1 直接直接DC/DC變換電路變換電路3.1.1降壓斬波電路降壓斬波電路升壓斬波電路升壓斬波電路3.1.23.1.7 復(fù)合斬波電路和復(fù)合斬波電路和多相多重?cái)夭娐范嘞喽嘀財(cái)夭娐窂?fù)合斬波電路復(fù)合斬波電路降壓斬波電路和升壓斬波電路組合構(gòu)成降壓斬波電路和升壓斬波電路組合構(gòu)成 多相多重?cái)夭娐范嘞喽嘀財(cái)夭娐废嗤Y(jié)構(gòu)的基本斬波電路組合構(gòu)成相同結(jié)構(gòu)的基本斬波電路組合構(gòu)成 電流可逆斬波電路電流可逆斬波電路: : 降壓斬波降壓斬波與與升壓斬波電路組合升壓斬波電路組合。因電樞因電樞電流可正可負(fù)，但電壓只有一種極性，故可工作于第電流可正可負(fù)，但電壓只有一種極性，故可工作于第1、2象限。象限。V1和和VD1

2、構(gòu)成降壓斬波電路，電動(dòng)機(jī)為構(gòu)成降壓斬波電路，電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)運(yùn)行，工作于第電動(dòng)運(yùn)行，工作于第1象限。象限。V2和和VD2構(gòu)成升壓斬波電路，電動(dòng)機(jī)作構(gòu)成升壓斬波電路，電動(dòng)機(jī)作再生制動(dòng)運(yùn)行，工作于第再生制動(dòng)運(yùn)行，工作于第2象限。象限。防止防止V1和和V2同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)導(dǎo)通而導(dǎo)致的電源短路而導(dǎo)致的電源短路降壓運(yùn)行時(shí)的波形 升壓運(yùn)行時(shí)的波形00uottio0uottio 電流可逆斬波電路電流可逆斬波電路a) 電路圖第第3種工作方式：一個(gè)周期內(nèi)種工作方式：一個(gè)周期內(nèi)交交替替地作為降壓斬波電路和升壓斬地作為降壓斬波電路和升壓斬波電路工作。波電路工作。當(dāng)一種斬波電路電流斷續(xù)而為零當(dāng)一種斬波電路電流斷續(xù)而為零時(shí)，使

3、另一個(gè)斬波電路工作，讓時(shí)，使另一個(gè)斬波電路工作，讓電流反方向流過(guò)，這樣電動(dòng)機(jī)電電流反方向流過(guò)，這樣電動(dòng)機(jī)電樞回路總有電流流過(guò)。樞回路總有電流流過(guò)。在一個(gè)周期內(nèi)，電樞電流沿正、在一個(gè)周期內(nèi)，電樞電流沿正、負(fù)兩個(gè)方向流通，電流不斷，所負(fù)兩個(gè)方向流通，電流不斷，所以響應(yīng)很快。以響應(yīng)很快。 3.1.7 復(fù)合斬波電路和復(fù)合斬波電路和多相多重?cái)夭娐范嘞喽嘀財(cái)夭娐穞tb)u oi oiV1i D1i V2i D2橋式可逆斬波電路橋式可逆斬波電路兩個(gè)電流可逆斬波電路組合兩個(gè)電流可逆斬波電路組合起來(lái)，分別向電動(dòng)機(jī)提供正向和反向電壓。起來(lái)，分別向電動(dòng)機(jī)提供正向和反向電壓。橋式可逆斬波電路 使使V4保持通時(shí)，等

4、效為電流可逆斬波電路，提供保持通時(shí)，等效為電流可逆斬波電路，提供正電正電壓壓，可使電動(dòng)機(jī)工作于，可使電動(dòng)機(jī)工作于第第1、2象限象限。使使V3保持通時(shí)，保持通時(shí)，V1、VD1和和V2、VD2等效為又一組電流等效為又一組電流可逆斬波電路，向電動(dòng)機(jī)提供可逆斬波電路，向電動(dòng)機(jī)提供負(fù)電壓負(fù)電壓，可使電動(dòng)機(jī)工，可使電動(dòng)機(jī)工作于作于第第3、4象限象限 。3.1.7 復(fù)合斬波電路和復(fù)合斬波電路和多相多重?cái)夭娐范嘞喽嘀財(cái)夭娐穞OtttttttOOOOOOOu1u2u3uoi1i2i3io3相相3重降壓斬波電路重降壓斬波電路電路結(jié)構(gòu)：相當(dāng)于由電路結(jié)構(gòu)：相當(dāng)于由3個(gè)降個(gè)降壓斬波電路單元壓斬波電路單元并聯(lián)并聯(lián)而成

5、而成總輸出電流為總輸出電流為 3個(gè)斬波電路單元輸個(gè)斬波電路單元輸出電流之和，其平均值為單元輸出出電流之和，其平均值為單元輸出電流平均值的電流平均值的3倍，脈動(dòng)頻率也為倍，脈動(dòng)頻率也為3倍。倍?？偟妮敵鲭娏髅}動(dòng)幅值變得很小?？偟妮敵鲭娏髅}動(dòng)幅值變得很小。所需平波電抗器總重量大為減輕。所需平波電抗器總重量大為減輕?？傒敵鲭娏骺傒敵鲭娏髯畲竺}動(dòng)率最大脈動(dòng)率（電流脈動(dòng)電流脈動(dòng)幅值與電流平均值之比幅值與電流平均值之比）與相數(shù)的平）與相數(shù)的平方成反比。方成反比。3.1.7 復(fù)合斬波電路和復(fù)合斬波電路和多相多重?cái)夭娐范嘞喽嘀財(cái)夭娐?.2 變壓器隔離型變壓器隔離型DC/DC變換器變換器 采用這種結(jié)構(gòu)的變換

6、原因：采用這種結(jié)構(gòu)的變換原因：輸出端與輸入端需要輸出端與輸入端需要隔離隔離。某些應(yīng)用中需要相互隔離的某些應(yīng)用中需要相互隔離的多路輸出多路輸出。輸出電壓與輸入電壓的比例輸出電壓與輸入電壓的比例遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于1或遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)大于1。交流環(huán)節(jié)采用交流環(huán)節(jié)采用較高的工作頻率較高的工作頻率，可以，可以減小減小變壓器和濾波電變壓器和濾波電感、濾波電容的感、濾波電容的體積和重量體積和重量。變壓器整流電路濾波器直流交流交流脈動(dòng)直流直流逆變電路變壓器隔離型變壓器隔離型DC/DC變換器變換器變壓器隔離型變壓器隔離型DC/DC變換器：先將直流逆變?yōu)榻涣?，變換器：先將直流逆變?yōu)榻涣?，再整流為直流電，也稱(chēng)為直再整流為直流電

7、，也稱(chēng)為直-交交-直電路。直電路。3.2 變壓器隔離型變壓器隔離型DC/DC變換器變換器 采用采用較高的工作頻率較高的工作頻率，可以減小變壓器和濾波電感、濾，可以減小變壓器和濾波電感、濾波電容的體積和重量。波電容的體積和重量。3.2 變壓器隔離型變壓器隔離型DC/DC變換器變換器電感、電容和變壓器二次側(cè)的電壓或電流方程：電感、電容和變壓器二次側(cè)的電壓或電流方程：LCdiuLdtduiCdtBuNNStt /LSCSSiiULLnfL itTnuuICCnfC utTnBBUNSNSnfNS BtTn 令令t=TS /n 在電壓和電流不變的條件下，工作頻率越高，則所需濾波電感在電壓和電流不變的條

8、件下，工作頻率越高，則所需濾波電感的電感值越??；所需濾波電容的電容值也越??；所需變壓器的的電感值越??；所需濾波電容的電容值也越?。凰枳儔浩鞯睦@組匝數(shù)越少，所需鐵心的橫截面積也越小，從而可以選用較繞組匝數(shù)越少，所需鐵心的橫截面積也越小，從而可以選用較小的濾波電感、濾波電容和變壓器。小的濾波電感、濾波電容和變壓器。因此，因此，通過(guò)提高工作頻率也可以使濾波電感、濾波電容和變壓通過(guò)提高工作頻率也可以使濾波電感、濾波電容和變壓器的體積和重量顯著降低。器的體積和重量顯著降低。 3.2 變壓器隔離型變壓器隔離型DC/DC變換器變換器 工作頻率應(yīng)工作頻率應(yīng)高于高于20kHz這一人耳的聽(tīng)覺(jué)極限，以免變壓器這一

9、人耳的聽(tīng)覺(jué)極限，以免變壓器和電感產(chǎn)生刺耳的噪聲。隨著電力半導(dǎo)體器件和磁性材料和電感產(chǎn)生刺耳的噪聲。隨著電力半導(dǎo)體器件和磁性材料的技術(shù)進(jìn)步，電路的工作頻率己達(dá)的技術(shù)進(jìn)步，電路的工作頻率己達(dá)幾百幾百kHz幾幾MHz。 由于工作頻率較高，逆變電路通常使用由于工作頻率較高，逆變電路通常使用全控型器件全控型器件，如，如MOSFET、IGBT等。整流電路中通常采用等。整流電路中通常采用快恢復(fù)二極管快恢復(fù)二極管或通態(tài)壓降較低的或通態(tài)壓降較低的肖特基二極管肖特基二極管。 帶隔離變壓器的直流變換器都是由帶隔離變壓器的直流變換器都是由基本的直流斬波器派生基本的直流斬波器派生而來(lái)。由降壓斬波器派生出正激變換器、半橋

10、變換器、全而來(lái)。由降壓斬波器派生出正激變換器、半橋變換器、全橋變換器等，由升降壓斬波器派生出反激變換器。橋變換器等，由升降壓斬波器派生出反激變換器。 帶隔離變壓器的直流變換器分為帶隔離變壓器的直流變換器分為單端和雙端單端和雙端電路兩大類(lèi)。電路兩大類(lèi)。在單端電路中，變壓器中流過(guò)的是直流脈動(dòng)電流，而雙端在單端電路中，變壓器中流過(guò)的是直流脈動(dòng)電流，而雙端電路中，變壓器中的電流為正負(fù)對(duì)稱(chēng)的交流電流。電路中，變壓器中的電流為正負(fù)對(duì)稱(chēng)的交流電流。3.2.1 正激電路正激電路單開(kāi)關(guān)正激電路的原理圖開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S S開(kāi)通后，變壓器繞組開(kāi)通后，變壓器繞組WW1 1兩兩端的電壓為上正下負(fù)，與其耦合端的電壓為上正下負(fù)，

11、與其耦合的的WW2 2繞組兩端的電壓也是上正繞組兩端的電壓也是上正下負(fù)。因此下負(fù)。因此VDVD1 1處于通態(tài)，處于通態(tài)，VDVD2 2為斷態(tài)，電感為斷態(tài)，電感L L的電流逐漸增長(zhǎng)。的電流逐漸增長(zhǎng)。S S關(guān)斷后，電感關(guān)斷后，電感L L通過(guò)通過(guò)VDVD2 2續(xù)流，續(xù)流， VDVD1 1關(guān)斷，關(guān)斷，電感電感L電流逐漸減電流逐漸減小小。變壓器的勵(lì)磁電流經(jīng)。變壓器的勵(lì)磁電流經(jīng)N N3 3繞組繞組和和VDVD3 3流回電源，所以流回電源，所以S S關(guān)斷后關(guān)斷后承受的電壓為承受的電壓為dSUNNu)1 (311）正激電路的工作過(guò)程）正激電路的工作過(guò)程Sg000iLiSUdttt ont offtt0uSt0

12、t1t2Ud3.2.1 正激電路正激電路BRBSBHO磁心復(fù)位過(guò)程2）變壓器的磁心復(fù)位變壓器的磁心復(fù)位on31rsttNNtS開(kāi)通后，變壓器的激磁電流開(kāi)通后，變壓器的激磁電流im1由由零開(kāi)始隨時(shí)間線(xiàn)性的增長(zhǎng)，直到零開(kāi)始隨時(shí)間線(xiàn)性的增長(zhǎng)，直到S關(guān)關(guān)斷斷.S關(guān)斷后到下一次再開(kāi)通的一段時(shí)間關(guān)斷后到下一次再開(kāi)通的一段時(shí)間內(nèi)，必須設(shè)法使內(nèi)，必須設(shè)法使im1降回到零降回到零（變壓變壓器的磁心復(fù)位器的磁心復(fù)位)，否則下一個(gè)開(kāi)關(guān)周，否則下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，期中， im1將在本周期結(jié)束時(shí)的剩余將在本周期結(jié)束時(shí)的剩余值基礎(chǔ)上繼續(xù)增加，并在以后的開(kāi)值基礎(chǔ)上繼續(xù)增加，并在以后的開(kāi)關(guān)周期中依次累積起來(lái)，從而導(dǎo)致關(guān)周期中依

13、次累積起來(lái)，從而導(dǎo)致變壓器的勵(lì)磁電感飽和。變壓器的勵(lì)磁電感飽和。勵(lì)磁電感飽和后，勵(lì)磁電感飽和后， im1會(huì)更加迅速地會(huì)更加迅速地增長(zhǎng)，最終損壞開(kāi)關(guān)器件。增長(zhǎng)，最終損壞開(kāi)關(guān)器件。3.2.1 正激電路正激電路輸出濾波電感電流連續(xù)的情況下輸出濾波電感電流連續(xù)的情況下輸出電壓輸出電壓DNNTtNNUU12on12do3）輸出電壓）輸出電壓在輸出濾波電感電流連續(xù)的情況在輸出濾波電感電流連續(xù)的情況下，利用下，利用“電感電壓在一個(gè)周期電感電壓在一個(gè)周期內(nèi)的平均值為零內(nèi)的平均值為零”的原理，得的原理，得 21()0doono offNUUtU tN單開(kāi)關(guān)正激電路的原理圖Ud12SDLRT 電感電流連續(xù)的臨界條

14、件為電感電流連續(xù)的臨界條件為電感電流斷續(xù)時(shí)，輸出電壓電感電流斷續(xù)時(shí)，輸出電壓Uo將隨負(fù)載電流減小而升高，將隨負(fù)載電流減小而升高，在負(fù)載電流為零的極限情況下，在負(fù)載電流為零的極限情況下，UoUdN2/N1。 3.2.1 正激電路正激電路電感電流連續(xù)的情況下電感電流連續(xù)的情況下輸出電壓輸出電壓DNNTtNNUU12on12do3）輸出電壓）輸出電壓?jiǎn)伍_(kāi)關(guān)正激電路的原理圖Ud 正激型電路的電壓比可看成是將輸正激型電路的電壓比可看成是將輸入電壓入電壓Ud按電壓比折算至變壓器二按電壓比折算至變壓器二次側(cè)后根據(jù)降壓型電路得到的。次側(cè)后根據(jù)降壓型電路得到的。 半橋型、全橋型電路也是如此。半橋型、全橋型電路也

15、是如此。dUVD4C1RoUVD1VD2W1W2LS1VD3S2C雙開(kāi)關(guān)正激型電路中，每個(gè)開(kāi)關(guān)承受的斷態(tài)電壓均為雙開(kāi)關(guān)正激型電路中，每個(gè)開(kāi)關(guān)承受的斷態(tài)電壓均為Ud，比，比單開(kāi)關(guān)正激型電路低，故適合用于高壓輸入電源中使用。單開(kāi)關(guān)正激型電路低，故適合用于高壓輸入電源中使用。雙開(kāi)關(guān)正激型電路原理圖雙開(kāi)關(guān)正激型電路原理圖3.2.1 正激電路正激電路4）電路特點(diǎn)）電路特點(diǎn) 正激型電路簡(jiǎn)單可靠，廣泛用于功率為數(shù)百瓦數(shù)千正激型電路簡(jiǎn)單可靠，廣泛用于功率為數(shù)百瓦數(shù)千瓦的開(kāi)關(guān)電源中。瓦的開(kāi)關(guān)電源中。 變壓器的工作點(diǎn)僅處于磁化曲線(xiàn)平面的第變壓器的工作點(diǎn)僅處于磁化曲線(xiàn)平面的第1象限，變壓象限，變壓器沒(méi)有得到充分利用

16、，因此同樣的功率，其變壓器體器沒(méi)有得到充分利用，因此同樣的功率，其變壓器體積、重量和損耗大于全橋型、半橋型和推挽型電路。積、重量和損耗大于全橋型、半橋型和推挽型電路。 較適用于在較適用于在電源和負(fù)載條件惡劣、干擾很強(qiáng)電源和負(fù)載條件惡劣、干擾很強(qiáng)的環(huán)境下的環(huán)境下使用同時(shí)又對(duì)使用同時(shí)又對(duì)體積、重量及效率要求不太高體積、重量及效率要求不太高的開(kāi)關(guān)電的開(kāi)關(guān)電源場(chǎng)合。源場(chǎng)合。 3.2.2 反激電路反激電路反激電路的電流連續(xù)波形反激電路的電流連續(xù)波形 反激電路原理圖反激電路原理圖 該電路可以看成是將升降壓型電該電路可以看成是將升降壓型電路中的電感換成變壓器繞組路中的電感換成變壓器繞組W1和和W2而得到的。

17、因此在工作中而得到的。因此在工作中變壓變壓器器起著儲(chǔ)能元件的作用，可以看起著儲(chǔ)能元件的作用，可以看作是一對(duì)作是一對(duì)相互耦合的電感相互耦合的電感 。S開(kāi)通后，開(kāi)通后，VD處于斷態(tài)，處于斷態(tài)，W1繞組繞組的電流線(xiàn)性增長(zhǎng)，電感儲(chǔ)能增加的電流線(xiàn)性增長(zhǎng)，電感儲(chǔ)能增加S關(guān)斷后，關(guān)斷后，W1繞組的電流被切斷，繞組的電流被切斷，變壓器中的磁場(chǎng)能量通過(guò)變壓器中的磁場(chǎng)能量通過(guò)W2繞組繞組和和VD向輸出端釋放。此時(shí)：向輸出端釋放。此時(shí)：12SdoNuUUNUd3.2.2 反激電路反激電路反激電路的電流連續(xù)波形反激電路的電流連續(xù)波形 反激電路原理圖反激電路原理圖 電流連續(xù)：電流連續(xù)：1211d ono offU tU

18、 tNN 22111oondoffUtNNDUNtND 反激型電路的電壓比可看成是反激型電路的電壓比可看成是將輸入電壓將輸入電壓Ud按電壓比折算至按電壓比折算至變壓器二次側(cè)后根據(jù)升降壓型變壓器二次側(cè)后根據(jù)升降壓型斬波電路得到的。斬波電路得到的。3.2.2 反激電路反激電路電流斷續(xù)模式：電流斷續(xù)模式： S開(kāi)通前，開(kāi)通前，W2繞組中的電流繞組中的電流已經(jīng)下降到零已經(jīng)下降到零。 輸出電壓隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載輸出電壓隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下，為零的極限情況下， ，因此該，因此該電路不應(yīng)工作于負(fù)載開(kāi)路狀態(tài)。電路不應(yīng)工作于負(fù)載開(kāi)路狀態(tài)。oU反激電路的電流斷續(xù)波形 反激電路原理圖 Sg0

19、0iDiStttontofftt0uSt0t1t2dUt32(1)2SDLRT 反激型電路的結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，元反激型電路的結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，元器件數(shù)少，因此成本較低。器件數(shù)少，因此成本較低。 變壓器的工作點(diǎn)也僅處于磁化曲變壓器的工作點(diǎn)也僅處于磁化曲線(xiàn)平面的第線(xiàn)平面的第象限，利用率低。象限，利用率低。 廣泛適用于數(shù)瓦數(shù)十瓦的小功廣泛適用于數(shù)瓦數(shù)十瓦的小功率開(kāi)關(guān)電源中。率開(kāi)關(guān)電源中。3.2.3 半橋電路半橋電路S1與與S2交替導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)交替導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為形成幅值為Ui/2的交流電壓。改變開(kāi)的交流電壓。改變開(kāi)關(guān)的占空比，就可以改變二次側(cè)整關(guān)的占空比，就可以改變二次側(cè)整流電壓流電壓

20、ud的平均值，也就改變了輸?shù)钠骄?，也就改變了輸出電壓出電壓Uo。S1導(dǎo)通時(shí)，二極管導(dǎo)通時(shí)，二極管VD1處于通態(tài)，處于通態(tài)，S2導(dǎo)通時(shí)，二極管導(dǎo)通時(shí)，二極管VD2處于通態(tài)處于通態(tài);當(dāng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，變壓器繞組當(dāng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，變壓器繞組N1中的電流為零，中的電流為零，VD1和和VD2都處于都處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電流。通態(tài)，各分擔(dān)一半的電流。S1或或S2導(dǎo)通時(shí)電感導(dǎo)通時(shí)電感L的電流逐漸上升，的電流逐漸上升，兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，電感兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，電感L的電流逐的電流逐漸下降。漸下降。S1和和S2斷態(tài)時(shí)承受的峰值斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為電壓均為Ui。1）工作過(guò)程工作過(guò)程圖 8-21 半橋電路

21、原理圖 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tTttttttttonUiUiiLiLOOOOOOOO圖 8-22 半橋電路的理想化波形3.2.3 半橋電路半橋電路2）數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系由于電容的隔直作用，半橋電路對(duì)由于電容的隔直作用，半橋電路對(duì)由于兩個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱(chēng)而造由于兩個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱(chēng)而造成的變壓器一次側(cè)電壓的直流分量成的變壓器一次側(cè)電壓的直流分量有自動(dòng)平衡作用，因此不容易發(fā)生有自動(dòng)平衡作用，因此不容易發(fā)生變壓器的偏磁和直流磁飽和。變壓器的偏磁和直流磁飽和。圖 8-21 半橋電路原理圖 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tTttttttttonUiUiiLiLOO

22、OOOOOO圖 8-22 半橋電路的理想化波形當(dāng)濾波電感當(dāng)濾波電感L L的電流連續(xù)時(shí)：的電流連續(xù)時(shí)： 如果輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓如果輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下，情況下， 2d12oUNNU 2211112/22oondSUtNNDUNTN/ 2onStDT3.2.4 全橋電路全橋電路全橋電路中，互為對(duì)角的兩個(gè)開(kāi)關(guān)全橋電路中，互為對(duì)角的兩個(gè)開(kāi)關(guān)同同時(shí)時(shí)導(dǎo)通，同一側(cè)半橋上下兩開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，同一側(cè)半橋上下兩開(kāi)關(guān)交替交替導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為Ui的交流電壓，改變占空比就可以改變的交流電壓

23、，改變占空比就可以改變輸出電壓。輸出電壓。當(dāng)當(dāng)S1與與S4開(kāi)通后，開(kāi)通后，VD1和和VD4處于通態(tài)，處于通態(tài)，電感電感L的電流逐漸上升；的電流逐漸上升；S2與與S3開(kāi)通后，二極管開(kāi)通后，二極管VD2和和VD3處于處于通態(tài)，電感通態(tài)，電感L的電流也上升。的電流也上升。當(dāng)當(dāng)4個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，4個(gè)二極管都處個(gè)二極管都處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電感電流，電于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電感電流，電感感L的電流逐漸下降。的電流逐漸下降。S1和和S2斷態(tài)時(shí)承斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為受的峰值電壓均為Ui。1）工作過(guò)程工作過(guò)程圖 8-23 全橋電路原理圖 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonT

24、tttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO圖 8-24 全橋電路的理想化波形3.2.4 全橋電路全橋電路l 如果如果S1、S4與與S2、S3的導(dǎo)通時(shí)間不的導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱(chēng)，則交流電壓對(duì)稱(chēng)，則交流電壓uT中將含有直流中將含有直流分量，會(huì)在變壓器一次側(cè)產(chǎn)生很大分量，會(huì)在變壓器一次側(cè)產(chǎn)生很大的直流的直流 分量，造成磁路飽和，因此分量，造成磁路飽和，因此全橋電路應(yīng)注意避免電壓直流分量全橋電路應(yīng)注意避免電壓直流分量的產(chǎn)生，也可在一次側(cè)回路串聯(lián)一的產(chǎn)生，也可在一次側(cè)回路串聯(lián)一個(gè)電容，以阻斷直流電流。個(gè)電容，以阻斷直流電流。2）數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系濾波電感電流連續(xù)時(shí)：濾波電感電流連續(xù)時(shí)： 輸出電感電流斷

25、續(xù)時(shí)，輸出電壓隨輸出電感電流斷續(xù)時(shí)，輸出電壓隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下：情況下： d12oUNNU 圖 8-23 全橋電路原理圖 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO圖 8-24 全橋電路的理想化波形2211/ 2oondSUtNNDUN TN/ 2onStDT3.2.5 推挽電路推挽電路電路優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)功率范圍功率范圍應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域正激正激電路較簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單變壓器單向激磁，利用率低幾百W幾kW各種中、小功率電源反激反激電路非常簡(jiǎn)單，成本很低，可靠性高

26、，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單難以達(dá)到較大的功率，變壓器單向激磁，利用率低幾W幾百W小功率電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備、消費(fèi)電子設(shè)備電源。全橋全橋變壓器雙向勵(lì)磁，容易達(dá)到大功率結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，有直通問(wèn)題，可靠性低，需要復(fù)雜的多組隔離驅(qū)動(dòng)電路幾百W幾百kW大功率工業(yè)用電源、焊接電源、電解電源等半橋半橋變壓器雙向勵(lì)磁，沒(méi)有變壓器偏磁問(wèn)題，開(kāi)關(guān)較少，成本低有直通問(wèn)題，可靠性低，需要復(fù)雜的隔離驅(qū)動(dòng)電路幾百W幾kW各種工業(yè)用電源，計(jì)算機(jī)電源等推挽推挽變壓器雙向勵(lì)磁，變壓器一次側(cè)電流回路中只有一個(gè)開(kāi)關(guān)，通態(tài)損耗較小，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單有偏磁問(wèn)題幾百W幾kW低輸入電壓的電源表 8-1 各種不同的間接直流變流電路的比較3.3 軟開(kāi)關(guān)技術(shù)軟開(kāi)

27、關(guān)技術(shù)現(xiàn)代電力電子裝置的發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)小型化、輕量化、對(duì)效率和電磁兼容性也有更高的要求。電力電子裝置高頻化濾波器、變壓器體積和重量減小，電力電子裝置小型化、輕量化。開(kāi)關(guān)損耗增加，電磁干擾增大。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)降低開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)噪聲(在原理上可降為零 )進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)頻率（理論上開(kāi)關(guān)頻率提高可不受限制） 3.3.1 硬開(kāi)關(guān)和軟開(kāi)關(guān)硬開(kāi)關(guān)和軟開(kāi)關(guān)硬開(kāi)關(guān)：開(kāi)關(guān)過(guò)程中電壓和電流均不為零，出現(xiàn)了重疊。電壓、電流變化很快，波形出現(xiàn)明顯得過(guò)沖，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)噪聲。t0a）硬開(kāi)關(guān)的開(kāi)通過(guò)程b）硬開(kāi)關(guān)的關(guān)斷過(guò)程 硬開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)過(guò)程uiP0uituuiiP003.3.1 硬開(kāi)關(guān)和軟開(kāi)關(guān)硬開(kāi)關(guān)和軟開(kāi)關(guān)軟開(kāi)關(guān)：在原電路中增加了小電感、電容等諧振元件，在開(kāi)關(guān)過(guò)程前后引入諧振，消除電壓、電流的重疊。降低開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)噪聲。uiP0uitt0uiP0uitt0a）軟開(kāi)關(guān)的開(kāi)通過(guò)程b）軟開(kāi)關(guān)的關(guān)斷過(guò)程 軟開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)過(guò)程3.3.2 零電壓開(kāi)關(guān)和零電流開(kāi)關(guān)零電壓開(kāi)關(guān)和零電流開(kāi)關(guān) 零電壓開(kāi)通 開(kāi)關(guān)開(kāi)通開(kāi)通前其兩端電壓電壓為零開(kāi)通時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲。 零電流關(guān)斷 開(kāi)關(guān)關(guān)斷關(guān)斷前其電流電流為零關(guān)斷時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲。 零電壓關(guān)斷 與開(kāi)關(guān)并聯(lián)并聯(lián)的電容電容能延緩開(kāi)關(guān)關(guān)斷后電