北理工自動化大三下課程資源-能源變換技術(shù)課件1secession

能源變換技術(shù)沙德尚

能源變換技術(shù)課程特點電力電子后續(xù)課程，更加深入。多學(xué)科交叉課程（電路理論、數(shù)模電、自控理論、嵌入式軟硬件（ASM,C、DSP)、磁性元件設(shè)計、功率半導(dǎo)體學(xué)、電器技術(shù)等）不斷發(fā)展，需求推動發(fā)展，一定要理論聯(lián)系實際，經(jīng)驗科學(xué)。具有豐富的前（錢）景，大有所為。本課程的基本架構(gòu)DC/DCconverter(變換器)DC/ACinverter(逆變器)AC/DCrectifier(整流器)AC/ACcycloconverter(周波變換器)應(yīng)用和實驗(Applicationandexperiment)參考書阮新波《直流開關(guān)電源的軟開關(guān)技術(shù)》，科學(xué)出版社邢巖，蔡宣三《高頻功率開關(guān)變換技術(shù)》機械工業(yè)張占松，蔡宣三《開關(guān)電源的原理與設(shè)計》電子工業(yè)趙修科《開關(guān)電源中磁性元器件》《Fundamentalofpowerelectronics》RobertW.Erikson.UnivofColorado《Powerelectronics,circuitsDevicesandApplication》MuhammadH.Rashid.UnivofFlorida主要參考資料Journals:IEEETransonPowerelectronics,Industrialelectronics,Industrialapplication,IETpowerelectronics《中國電機工程學(xué)報》《電工技術(shù)學(xué)報》Conferences:IEEEECCE（PESC）,IEEE-APEC,IEEE-IAS,IPEMC電源網(wǎng)幾點提示考核方式:75%最終考試+20%平時作業(yè)+5%出勤率，請假請?zhí)崆案嬷?。理論和實際相結(jié)合。做筆記,電子教案+板書的結(jié)合。一定要來聽課，所講的東西無固定參考書。通過郵件歡迎跟大家討論課程問題，能源變換應(yīng)用舉例日常生活領(lǐng)域：充電器，計算機電源，日光燈通信領(lǐng)域，UPS、一次電源，二次電源可再生能源（光伏(photovoltaic)、燃料電池(fuelcell)、風(fēng)電（wind)等交通供電，飛機、艦艇、磁懸浮、高速列車等，電動汽車工業(yè)應(yīng)用，電焊機（三峽，鳥巢）電鍍，電力傳動，高壓變頻。電力系統(tǒng)領(lǐng)域，高壓直流輸電，APF,SVG等能源變換技術(shù)能源變換技術(shù)磁懸浮列車能源變換技術(shù)的發(fā)展史電力電子器件的發(fā)展對電力電子技術(shù)的發(fā)展起著決定性的作用，因此，電力電子技術(shù)的發(fā)展史是以電力電子器件的發(fā)展史為綱的。另外一個方面應(yīng)用也在不斷推動，中國已經(jīng)成為世界上該技術(shù)應(yīng)用的重要場所。DC/DC變換器非隔離的

(降壓）Buck,（升壓）Boost,（升降壓）Buck/Boost,Cuk,Sepic，Zeta隔離的（正激）Forward,（反激）Flyback,（推挽）Push-Pull,（半橋）Half-bridge,（全橋）Fullbridge.連續(xù)模式(CCM)(Continuouscurrent/conductionmode斷續(xù)模式(DCM)(Discontinuouscurrent/conductionmode)臨界連續(xù)模式BUCKDC-DC變換器工作模態(tài)分析(WorkingModesAnalysis)假設(shè)(Assumptions)(1)理想開關(guān)器件(Idealdevices）(2)Vin(不變constant),vo(基本保持不變)(3)理想儲能元件(線性電感,無損耗,理想電容、無等效串聯(lián)阻(ESR)(4)線路無損耗Buck變換器

三種工作模式（1）Q導(dǎo)通（2）Q關(guān)斷，ilf>0(3)Q關(guān)斷，ilf=0（1）（2）（3）CCM下基本公式(只研究穩(wěn)態(tài)）原則:(1)能量守恒；(2)磁勢平衡;(3)電荷守恒上述原則只在穩(wěn)態(tài)滿足。磁勢平衡：只針對磁性元件，開通期間和關(guān)斷期間，電流變化量相等，伏秒(volt-second)面積相等。電荷守恒針對電容。SteadystateOn[0,DTs]Off[DTs,Ts]功率平衡電感電流最大和最小值開關(guān)管電壓應(yīng)力，二極管的反向電壓應(yīng)力

輸出電壓脈動(ESR=0)電壓脈動(ESR不為0)DCM的情況Q導(dǎo)通(省略）Q關(guān)斷，?。?！DCM，輸出電壓和輸入電壓，占空比和輸出電流均有關(guān)系臨界連續(xù)BCM

(BoundaryConductionmode)Vin=ConstDCM下關(guān)系:BCM下關(guān)系:Vo=ConstBCM下關(guān)系:DCM下關(guān)系:CCM與DCM比較DCM感量?。╯mallerinductance），電流應(yīng)力大(highcurrentstress)，但動態(tài)性能好(betterdynamicperformance)。DCM具有很高的非線性內(nèi)阻，負載變化占空比調(diào)節(jié)范圍大，所以用在負載變化小，且輸出功率小場合。DCM避免了二極管的反向恢復(fù)(recoveryofdiodes)，無振鈴及電磁兼容性好，CCM存在二極管的反向恢復(fù)。實際的情況是如何?器件不再理想,CCM下怎么辦?????二Boost變換器工作模態(tài)(CCM)書上該情況沒有討論！！DCM模式DCM下基本公式(1)(2)

(3)(5)(4)功率守恒推導(dǎo)DCM下，輸出電壓與輸出電流，輸入電壓，占空比均有關(guān)系臨界模式BoundaryConductionMode(BCM)基本公式電感電流平均值:Aveofinductorcurrent負載電流的平均值:AveoftheloadcurrentBoostBCM連續(xù)和斷續(xù)流邊界Vin=constBOOSTDCM

Vo=const[Homework]1.Buck和BOOST比較CCM和DCM下(1)Vin,Vo(CCM,DCM)(2)VCE,VD驅(qū)動的要求?(Drivecircuit)………givemoreaspossibleasyoucan!Homework2Questions?Abuckconverterwithpurelyresistiveloads,workingincriticalconductionmodeat10%load.WhileVin=36VDC,Alldevicesareidealandnoloss,constantvoltageoutputcharacteristics,Vo=9V,Cf=2000uf,Ratedcurrent=200A,Switchingfrequency=25kHz,Pleaseanswer:theinductancevalue?Iftheaverageloadcurrentis10A,willthedutycyclewillbethesamewith(1),why?,ifnot,givetherealdutycycle,thengivethevoltagerippleacrosstheCf.IfCRMworkingat20%load,thentheinductancevalue?Iftheswitchingfrequencyis100Kz,thenwhathappenstoquestion(2),theworkingm