電力電子電路第一二章XX1107課件

電力電子電路第一二章XX11072024/4/16電力電子電路第一二章XX1107本章主要內(nèi)容1.1電力電子器件的特點(diǎn)與分類1.2功率二極管1.3晶閘管及派生器件

1.4門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)1.5功率晶體管(GTR)第1章電力電子器件1.6功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管1.8其他新型電力電子器件1.7絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)電力電子電路第一二章XX11071.1電力電子器件的特點(diǎn)

(1)電力電子器件往往工作在開關(guān)狀態(tài);(2)電力電子器件處理的功率較大，具有較高的導(dǎo)通電流和阻斷電壓;(3)電力電子器件的工作狀態(tài)通常由信息電子電路來(lái)控制;(4)需要緩沖和保護(hù)電路.電力電子電路第一二章XX11071.1電力電子器件的分類■按照能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度◆半控型器件

?主要是指晶閘管（Thyristor）及其大部分派生器件。?器件的關(guān)斷完全是由其在主電路中承受的電壓和電流決定的。

◆全控型器件?目前最常用的是

IGBT和PowerMOSFET。

?通過(guò)控制信號(hào)既可以控制其導(dǎo)通，又可以控制其關(guān)斷。

◆不可控器件

?功率二極管（PowerDiode）?不能用控制信號(hào)來(lái)控制其通斷。電力電子電路第一二章XX11071.1電力電子器件的分類■按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)的性質(zhì)◆電流驅(qū)動(dòng)型

?通過(guò)從控制端注入或者抽出電流來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。如晶閘管、GTO、GTR。

◆電壓驅(qū)動(dòng)型

?僅通過(guò)在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。如PowerMOSFET、IGBT、SITH?！龈鶕?jù)器件內(nèi)部帶電粒子參與導(dǎo)電的種類不同

◆單極型

?器件內(nèi)部只有一種帶電粒子參與導(dǎo)電，如PowerMOSFET。

◆雙極型

?器件內(nèi)有電子和空穴兩種帶電粒子參與導(dǎo)電，如GTR和GTO?！魪?fù)合型?由雙極型器件與單極型器件復(fù)合而成的新器件，如IGBT。

電力電子電路第一二章XX11071.2功率二極管1.2.1功率二極管的主要類型

(1)普通二極管又稱為整流二極管，開關(guān)頻率不高，反向恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，正向電流定額和反向電壓定額很高，分別可達(dá)數(shù)千安和數(shù)千伏以上。

(2)快速恢復(fù)二極管分為快速恢復(fù)和超快速恢復(fù)兩個(gè)等級(jí)。前者反向恢復(fù)時(shí)間為數(shù)百納秒或更長(zhǎng)；后者則在100ns以下，甚至達(dá)到20～30ns。工藝上通常分為PN結(jié)構(gòu)和PIN結(jié)構(gòu)；其反向恢復(fù)時(shí)間比較短，正向壓降很低。

(3)肖特基二極管

優(yōu)點(diǎn)：反向恢復(fù)時(shí)間很短，其正向壓降也很小(0.5V)，開關(guān)損耗小。缺點(diǎn)：當(dāng)反向耐壓提高時(shí)其正向壓降也會(huì)高得不能滿足要求，因此多用于200V以下的低壓場(chǎng)合。同時(shí)，由于反向漏電流較大且對(duì)溫度敏感，反向穩(wěn)態(tài)損耗不可忽略，而且必須嚴(yán)格限制其工作溫度。電力電子電路第一二章XX11071.2.2PN結(jié)型功率二極管基本結(jié)構(gòu)圖1-1功率二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)電力電子電路第一二章XX11071.2.2PN結(jié)型功率二極管基本特性

圖1-2結(jié)型功率二極管的伏安特性

電力電子電路第一二章XX11071.2.2PN結(jié)型功率二極管基本特性

圖1-3結(jié)型功率二極管的開關(guān)過(guò)程電力電子電路第一二章XX11071.2.4功率二極管的主要參數(shù)(1)額定電壓URR反向不重復(fù)峰值電壓URSM是即將出現(xiàn)反向擊穿的臨界電壓，URSM的80%稱為反向重復(fù)峰值電壓URRM。(2)額定電流IFRIFR定義為在環(huán)境溫度和規(guī)定的散熱條件下，其管芯PN結(jié)的溫升不超過(guò)允許值時(shí)，所允許流過(guò)的正弦半波電流平均值。(3)最大允許的全周期均方根正向電流IFrms(4)最大允許非重復(fù)浪涌電流IFSMIFSM是二極管所允許的半周期峰值浪涌電流，它體現(xiàn)了功率二極管抗短路沖擊電流的能力，其值比額定電流要大得多。電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-結(jié)構(gòu)

圖1-5晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和符號(hào)晶閘管就是硅晶體閘管也稱為可控硅整流器。普通晶閘管是一種具有開關(guān)作用的大功率半導(dǎo)體器件。電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-封裝

電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-螺栓式電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-平板式電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-模塊式電力電子電路第一二章XX1107水冷式風(fēng)冷式自冷式模塊式1.3晶閘管-散熱片電力電子電路第一二章XX1107P1N1P2N2A陽(yáng)極（Anode）G門極（Gate）K陰極（Cathode）結(jié)構(gòu)

AG K電氣符號(hào)1.3晶閘管-結(jié)構(gòu)電力電子電路第一二章XX1107EgS AG KEAR晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷實(shí)驗(yàn)電路1.3晶閘管-實(shí)驗(yàn)電力電子電路第一二章XX1107 AG KEgSEAR門極加負(fù)電壓1.3晶閘管-實(shí)驗(yàn)電力電子電路第一二章XX1107門極加正電壓 AG KEgSEARIgIA1.3晶閘管-實(shí)驗(yàn)電力電子電路第一二章XX1107導(dǎo)通后門極加負(fù)電壓 AG KEgSEARIA1.3晶閘管-實(shí)驗(yàn)電力電子電路第一二章XX1107導(dǎo)通后撤除門極電壓S AG KEgEARIA1.3晶閘管-實(shí)驗(yàn)電力電子電路第一二章XX1107導(dǎo)通后減小陽(yáng)極電流 AG KEgSEAnRIAR1.3晶閘管-實(shí)驗(yàn)電力電子電路第一二章XX1107 AG KEgSR導(dǎo)通后減小陽(yáng)極電壓或去除陽(yáng)極電壓EA1.3晶閘管-實(shí)驗(yàn)電力電子電路第一二章XX1107 AG KEgSEAR導(dǎo)通后陽(yáng)極加反壓1.3晶閘管-實(shí)驗(yàn)電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-導(dǎo)通和關(guān)斷條件

1、欲使晶閘管導(dǎo)通需具備兩個(gè)條件：①應(yīng)在晶閘管的陽(yáng)極與陰極之間加上正向電壓；②應(yīng)在晶閘管的門極與陰極之間也加上正向電壓和電流。2、晶閘管一旦導(dǎo)通，門極即失去控制作用，故晶閘管為半控型器件。3、為使晶閘管關(guān)斷，必須使其陽(yáng)極電流減小到一定數(shù)值以下，這只有用使陽(yáng)極電壓減小到零或反向的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-工作原理圖1-6晶閘管的雙晶體管模型與工作電路圖N2N1P2AKGP1N1P2電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-靜態(tài)伏安特性圖1-7晶閘管伏安特性曲線

電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-基本工作特性歸納晶閘管承受反向電壓時(shí)，不論門極有否觸發(fā)電流，晶閘管都不導(dǎo)通，反向伏安特性類似于二極管。(2)晶閘管承受正向電壓時(shí)，僅門極有正向觸發(fā)電流的情況下才能導(dǎo)通。導(dǎo)通后的晶閘管特性和二極管的正向特性相仿，壓降在1V左右；晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用。(3)要使晶閘管關(guān)斷，必須使晶閘管的電流下降到某一數(shù)值以下。(4)晶閘管的門極觸發(fā)電流從門極流入晶閘管，從陰極流出；為保證可靠、安全地觸發(fā)，觸發(fā)電路所提供的觸發(fā)電壓、電流和功率應(yīng)限制在可靠觸發(fā)區(qū)，既保證有足夠的觸發(fā)功率，又確保不損壞門極和陰極之間的PN結(jié)。電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-動(dòng)態(tài)特性圖1-8晶閘管開通和關(guān)斷過(guò)程波形電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電壓參數(shù)(1)斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓UDSM晶閘管在門極開路時(shí)，施加于晶閘管的正向陽(yáng)極電壓上升到正向伏安特性曲線急劇彎曲處所對(duì)應(yīng)的電壓值。UDSM值小于轉(zhuǎn)折電壓Ubo。(2)斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM(UDRM=80%UDSM)(3)反向不重復(fù)峰值電壓URSM晶閘管門極開路，晶閘管承受反向電壓時(shí),對(duì)應(yīng)于反向伏安特性曲線急劇彎曲處的反向峰值電壓值。(4)反向重復(fù)峰值電壓URRMURRM=80%URSM(5)額定電壓MIN(UDRM,URRM)

電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電壓參數(shù)(6)通態(tài)平均電壓UT(AV)

晶閘管陽(yáng)極與陰極間電壓降的平均值,管壓降。

級(jí)別12345678910正反向重復(fù)峰值電壓(V)1002003004005006007008009001000級(jí)別12141618202224262830正反向重復(fù)峰值電壓(V)1200140016001800200022002400260028003000表1-1晶閘管正、反向重復(fù)峰值電壓等級(jí)電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電流參數(shù)(1)通態(tài)平均電流IT(Av)在環(huán)境溫度為+40℃和規(guī)定的冷卻條件下，晶閘管在導(dǎo)通角不小于170o的電阻性負(fù)載電路中，在額定結(jié)溫時(shí)，所允許通過(guò)的工頻正弦半波電流的平均值。將該電流按晶閘管標(biāo)準(zhǔn)電流系列取整數(shù)值，稱為該晶閘管的通態(tài)平均電流，定義為該元件的額定電流。（2）波形系數(shù)各種有直流分量的電流波形都有一個(gè)電流平均值(一個(gè)周期內(nèi)電流波形面積的平均)，也就是直流電流表的讀數(shù)值；也都有一個(gè)有效值(均方根值)?，F(xiàn)定義電流波形的有效值與平均值之比稱為該波形的波形系數(shù)，用Kf表示。如整流電路直流輸出負(fù)載電流id的波形系數(shù)為式中，I—負(fù)載電流有效值；

Id—負(fù)載電流平均值。電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電流參數(shù)根據(jù)規(guī)定條件，流過(guò)晶閘管為工頻正弦半波電流波形。設(shè)電流峰值為Im，則通態(tài)平均電流

該電流波形的有效值正弦半波電流波形系數(shù)Kf應(yīng)有

額定電流為100A的晶閘管，其允許通過(guò)電流有效值為1.57×100=157

電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電流參數(shù)

在實(shí)際電路中，流過(guò)晶閘管的波形可能是任意的非正弦波形，如何去計(jì)算和選擇晶閘管的額定電流值，應(yīng)根據(jù)電流有效值相等即發(fā)熱相同的原則，將非正弦半波電流的有效值IT或平均值Id折合成等效的正弦半波電流平均值去選擇晶閘管額定值，即實(shí)際選用時(shí)，一般考慮1.5～2倍的安全裕量

電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電流參數(shù)

例1.1：實(shí)際流過(guò)晶閘管的電流波形i1和i2如圖，其峰值分別為Im1和Im2。計(jì)算結(jié)果如下：i10π/2π 2π5π/2 ωtIm1i2Im202π/3π 2π8π/3

ωt若不考慮安全裕量，求KP100型晶閘管中流過(guò)i1和i2電流時(shí)所能承受的最大平均電流值。電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電流參數(shù)（1）實(shí)際電流波形i1的平均值、有效值和波形系數(shù)i10π/2π 2π5π/2ωtIm1平均值有效值波形系數(shù)電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電流參數(shù)（1）若不考慮安全裕量，求KP100型晶閘管中流過(guò)i1電流時(shí)所能承受的最大平均電流值。i10π/2π 2π5π/2 ωtIm1考慮安全裕量Id1=70.7/(1.5～2)=35.35～47.13A電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電流參數(shù)（2）實(shí)際電流波形i2的平均值、有效值和波形系數(shù)平均值有效值波形系數(shù)電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電流參數(shù)（2）若不考慮安全裕量，求KP100型晶閘管中流過(guò)i2電流時(shí)所能承受的最大平均電流值?？紤]安全裕量Id2=90.7/(1.5～2)=45.35～60.46A電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電流參數(shù)例1.2：圖中波形的陰影部分為晶閘管中的電流波形，其最大值為Im，計(jì)算各波形電流平均值、有效值與波形系數(shù)。若設(shè)Im均為200A，不考慮安全裕量時(shí)，各應(yīng)選擇額定電流為多大的晶閘管？有效值波形系數(shù)波形系數(shù)平均值電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電流參數(shù)例1.2：圖中波形的陰影部分為晶閘管中的電流波形，其最大值為Im，計(jì)算各波形電流平均值、有效值與波形系數(shù)。若設(shè)Im均為200A，不考慮安全裕量，各應(yīng)選擇額定電流為多大的晶閘管？（5，10，20，30，50，80，100，200，300，400，500，600，800，1000）電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電流參數(shù)例1.2：圖中波形的陰影部分為晶閘管中的電流波形，其最大值為Im，計(jì)算各波形電流平均值、有效值與波形系數(shù)。若設(shè)Im均為200A，不考慮安全裕量時(shí)，各應(yīng)選擇額定電流為多大的晶閘管？波形系數(shù)平均值有效值電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電流參數(shù)例1.2：圖中波形的陰影部分為晶閘管中的電流波形，其最大值為Im，計(jì)算各波形電流平均值、有效值與波形系數(shù)。若設(shè)Im均為200A，不考慮安全裕量，各應(yīng)選擇額定電流為多大的晶閘管？（5，10，20，30，50，80，100，200，300，400，500，600，800，1000）電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電流參數(shù)例1.2：圖中波形的陰影部分為晶閘管中的電流波形，其最大值為Im，計(jì)算各波形電流平均值、有效值與波形系數(shù)。若設(shè)Im均為200A，不考慮安全裕量時(shí)，各應(yīng)選擇額定電流為多大的晶閘管？波形系數(shù)平均值有效值電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電流參數(shù)例1.2：圖中波形的陰影部分為晶閘管中的電流波形，其最大值為Im，計(jì)算各波形電流平均值、有效值與波形系數(shù)。若設(shè)Im均為200A，不考慮安全裕量，各應(yīng)選擇額定電流為多大的晶閘管？（5，10，20，30，50，80，100，200，300，400，500，600，800，1000）電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-電流參數(shù)(2)維持電流IH晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通以后，在室溫和門極開路的條件下，減小陽(yáng)極電流，使晶閘管維持通態(tài)所必需的最小陽(yáng)極電流。(3)掣住電流IL晶閘管一經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通就去掉觸發(fā)信號(hào)，能使晶閘管保持導(dǎo)通所需要的最小陽(yáng)極電流。(4)斷態(tài)重復(fù)平均電流IDR和反向重復(fù)平均電流IRR額定結(jié)溫和門極開路時(shí)，對(duì)應(yīng)于斷態(tài)重復(fù)峰值電壓和反向重復(fù)峰值電壓下的平均漏電流。(5)浪涌電流ITSM在規(guī)定條件下，工頻正弦半周期內(nèi)所允許的最大過(guò)載峰值電流。

電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-動(dòng)態(tài)參數(shù)(1)斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt在額定結(jié)溫和門極開路下，使晶閘管保持?jǐn)鄳B(tài)所能承受的最大電壓上升率。(2)通態(tài)電流臨界上升率di/dt在規(guī)定條件下，晶閘管用門極觸發(fā)信號(hào)開通時(shí)，晶閘管能夠承受而不會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞的通態(tài)電流最大上升率。(3)開通時(shí)間tON開通時(shí)間tON由延遲時(shí)間td和上升時(shí)間tr組成。圖1-9門極控制開通時(shí)間電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-動(dòng)態(tài)參數(shù)(4)關(guān)斷時(shí)間方tOFF關(guān)斷時(shí)間包括反向恢復(fù)時(shí)間trr和門極恢復(fù)時(shí)間tgr兩部分。從通態(tài)電流降至零瞬間起，到晶閘管開始能承受規(guī)定的斷態(tài)電壓瞬間止的時(shí)間間隔。圖1-10晶閘管電路換向關(guān)斷時(shí)間

電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-派生器件1、快速晶閘管普通晶閘管一般為數(shù)百微秒，快速晶閘管為數(shù)十微秒，而高頻晶閘管則為10μs左右。與普通晶閘管相比，高頻晶閘管的不足在于其電壓和電流定額都不易做高。由于工作頻率較高，選擇快速晶閘管和高頻晶閘管的通態(tài)平均電流時(shí)不能忽略其開關(guān)損耗的發(fā)熱效應(yīng)。2、雙向晶閘管雙向晶閘管與一對(duì)反并聯(lián)晶閘管相比是經(jīng)濟(jì)的，而且控制電路比較簡(jiǎn)單，所以在交流調(diào)壓電路、固態(tài)繼電器和交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速等領(lǐng)域應(yīng)用較多。

電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-派生器件3、逆導(dǎo)晶閘管逆導(dǎo)晶閘管具有正向壓降小、關(guān)斷時(shí)間短、高溫特性好、額定結(jié)溫高等優(yōu)點(diǎn)，可用于不需要阻斷反向電壓的電路中。4、光控晶閘管光控晶閘管目前在高壓大功率的場(chǎng)合，如高壓直流輸電和高壓核聚變裝置中，占據(jù)重要的地位。電力電子電路第一二章XX11071.3晶閘管-型號(hào)例如，KP200—15G的型號(hào)，具體表示為額定電流200A，額定電壓為1500V，G表示通態(tài)平均電壓(管壓降)為lV的普通型晶閘管，共有從A-I九級(jí)，對(duì)應(yīng)0.4-1.2V管壓降。

KK—快速晶閘管KS—雙向晶閘管KA—高頻晶閘管電力電子電路第一二章XX11071.4門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)圖1-15GTO的結(jié)構(gòu)、等效電路及圖形符號(hào)

電力電子電路第一二章XX11071.4GTO-開通機(jī)理電力電子電路第一二章XX11071.4GTO-開通機(jī)理GTO導(dǎo)通的必要條件是：此時(shí)注入門極的電流IG為：

電力電子電路第一二章XX11071.4GTO-關(guān)斷機(jī)理GTO關(guān)斷條件：電力電子電路第一二章XX11071.4GTO-失效機(jī)理產(chǎn)生原因:(1)但由于制造工藝、材料質(zhì)量等問(wèn)題，很難保證一個(gè)大功率GTO內(nèi)部所有小元的特性完全相同;(2)若這些小元性能不一致，就可能造成穩(wěn)態(tài)工作時(shí)電流分配不均，開關(guān)時(shí)間不同;(3)造成部分先開通小元局部電流過(guò)大而燒壞，使器件永久失效。解決方法:(1)一方面在工藝上應(yīng)改善內(nèi)部大面積擴(kuò)散及載流子壽命的均勻性，以保證內(nèi)部小元性能的一致；(2)另一方面，從電路上則應(yīng)提高門極觸發(fā)電流的強(qiáng)度和上升率，以改善內(nèi)部小GTO元的開通一致性。電力電子電路第一二章XX11071.4GTO-靜態(tài)特性當(dāng)外加電壓超過(guò)正向轉(zhuǎn)折電壓BUFO時(shí)，GTO即正向開通，這種現(xiàn)象稱為電壓觸發(fā)。用90%BUFO值定義為正向額定電壓，用90%BUR值定義為反向額定電壓。電力電子電路第一二章XX11071.4GTO-通態(tài)壓降特性圖1-18GTO的通態(tài)壓降特性圖1-19GTO的安全工作區(qū)電力電子電路第一二章XX11071.4GTO-動(dòng)態(tài)特性(開通)延遲時(shí)間td：從門極電流iG上升開始,到陽(yáng)極電流iA上升到10%的時(shí)間。上升時(shí)間tr：陽(yáng)極可關(guān)斷電流iA從10%上升到90%所需的時(shí)間。電力電子電路第一二章XX1107存貯時(shí)間ts：從門極關(guān)斷電流峰值10%到陽(yáng)極電流降至可關(guān)斷電流90%時(shí)間。(2)下降時(shí)間tf：陽(yáng)極可關(guān)斷電流從90%下降到10%所需的時(shí)間。(3)尾部時(shí)間tt：陽(yáng)極電流從10%IA回升，后衰減至斷態(tài)漏電流的時(shí)間。1.4GTO-動(dòng)態(tài)特性(關(guān)斷)電力電子電路第一二章XX11071.4GTO-主要參數(shù)(3)陽(yáng)極尖峰電壓UP：在GTO關(guān)斷過(guò)程下降時(shí)間末尾出現(xiàn)的極值電壓。(4)關(guān)斷時(shí)間toff：toff定義為存貯時(shí)間和下降時(shí)間之和，即toff=ts+tf。電力電子電路第一二章XX11071.4GTO-主要參數(shù)(5)陽(yáng)極電壓上升率du/dt：GTO的du/dt有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)之分。(6)陽(yáng)極電流上升率di/dt：在陽(yáng)極電壓為額定電壓1/2時(shí)，陽(yáng)極電流為最大可關(guān)斷電流條件下，開通過(guò)程中陽(yáng)極電流從10％到50％的直線斜率。電力電子電路第一二章XX11071.4GTO—IATO和βoff(1)最大可關(guān)斷陽(yáng)極電流IATO

GTO的陽(yáng)極電流允許值受兩方面因素的影響：一是額定工作結(jié)溫，其決定了GTO的平均電流額定值；二是關(guān)斷失敗。所以GTO必須規(guī)定一個(gè)最大可關(guān)斷陽(yáng)極電流IATO作為其容量，IATO即管子的銘牌。(2)電流關(guān)斷增益βoff

電流關(guān)斷增益βoff為最大關(guān)斷電流IATO與門極負(fù)電流最大值IGM之比βoff表示GTO的關(guān)斷能力。當(dāng)門極負(fù)電流上升率一定時(shí)，βoff隨可關(guān)斷陽(yáng)極電流的增加而增加；當(dāng)可關(guān)斷陽(yáng)極電流一定時(shí)，βoff隨門極負(fù)電流上升率的增加而減小。電力電子電路第一二章XX11071.5功率晶體管(GTR)功率晶體管又稱為電力晶體管（GTR），它是一種耐高壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管。GTR電氣符號(hào)與普通晶體管相同，它具有自關(guān)斷能力、控制方便。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，在中、小功率范圍內(nèi)取代晶閘管，但目前大多又被IGBT和功率MOSFET取代。電力電子電路第一二章XX11071.5GTR-基本結(jié)構(gòu)電力電子電路第一二章XX11071.5GTR-靜態(tài)工作特性圖1-26GTR靜態(tài)工作特性電力電子電路第一二章XX11071.5GTR-靜態(tài)工作特性圖1-26GTR靜態(tài)工作特性截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)OIcib3ib2ib1ib1<ib2<ib3Uce電力電子電路第一二章XX11071.5GTR-動(dòng)態(tài)工作特性GTR開通時(shí)間ton為延遲時(shí)間td和上升時(shí)間tr之和。td主要是由發(fā)射結(jié)勢(shì)壘電容和集電結(jié)勢(shì)壘電容充電產(chǎn)生的，增大IB1的幅值并增大diB/dt，可縮短td和tr，從而加快開通過(guò)程。iB電力電子電路第一二章XX1107iB1.5GTR-動(dòng)態(tài)工作特性GTR關(guān)斷時(shí)間toff為儲(chǔ)存時(shí)間ts和下降時(shí)間tf之和。ts是用來(lái)除去飽和導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存在基區(qū)的載流子，是主要部分，減小導(dǎo)通時(shí)的飽和深度以減小儲(chǔ)存的載流子，或增大基極抽取負(fù)電流IB2的幅值和負(fù)偏壓，可縮短儲(chǔ)存時(shí)間，加快關(guān)斷速度。GTR開關(guān)時(shí)間在幾微秒。電力電子電路第一二章XX11071.5GTR-主要參數(shù)(1)最高工作電壓UCEMGTR電壓超過(guò)規(guī)定值時(shí)會(huì)發(fā)生擊穿，擊穿電壓跟晶體管本身特性和外電路接法有關(guān)。UCEM比UCEO(基極開路時(shí)集射極間的擊穿電壓)低得多。(2)集電極最大允許電流ICM電流放大倍數(shù)β降到規(guī)定值的1/2～1/3時(shí)所對(duì)應(yīng)的IC為集電極最大允許電流。實(shí)際使用時(shí)要留有裕量，一般只能用到ICM的一半或稍多一點(diǎn)。(3)集電極最大耗散功率PCM集電極最大耗散功率是指在最高工作溫度下允許的耗散功率，它等于集電極工作電壓與集電極工作電流的乘積。工作溫度每增加20℃，平均壽命大約下降一個(gè)數(shù)量級(jí)，有時(shí)會(huì)因溫度過(guò)高而使GTR迅速損壞。(4)最高結(jié)溫TJMGTR的最高結(jié)溫與半導(dǎo)體材料的性質(zhì)、器件制造工藝和封裝質(zhì)量有關(guān)。一般情況下，塑封硅管的TJM為125～150℃，金封硅管的TJM為150～170℃，高可靠平面管的TJM為170～200℃。電力電子電路第一二章XX11071.5GTR-二次擊穿現(xiàn)象與安全工作區(qū)1、二次擊穿現(xiàn)象當(dāng)GTR的集電極電壓升高至擊穿電壓時(shí)，IC迅速增大，這種擊穿首先出現(xiàn)的是雪崩擊穿，又稱為一次擊穿。在實(shí)際應(yīng)用中常常發(fā)現(xiàn)當(dāng)一次擊穿發(fā)生時(shí)，IC增大到某個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)會(huì)突然急劇上升，并伴隨電壓的陡然下降，這種現(xiàn)象稱為二次擊穿。二次擊穿是GTR特有的現(xiàn)象，持續(xù)時(shí)間很短，常常立即導(dǎo)致器件的永久損壞，或者工作特性明顯衰變，對(duì)GTR危害極大，必須避免。2、安全工作區(qū)對(duì)于GTR而言，把不同基極電流下二次擊穿的臨界點(diǎn)連接起來(lái)，構(gòu)成一條二次擊穿臨界線，臨界線上各點(diǎn)反映了二次擊穿功率PSB。為了保證GTR正常工作，GTR最大工作電流不能超過(guò)集電極的ICM，最大耗散功率不能超過(guò)集電極允許的PCM，工作電壓不能超過(guò)最高電壓UCEM，同時(shí)也不能超過(guò)二次擊穿臨界線。這些限制條件構(gòu)成了GTR的安全工作區(qū)。電力電子電路第一二章XX11071.6功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(PowerMOSFET)PowerMOSFET是一種單極型電壓全控器件，具有輸入阻抗高、工作速度快、驅(qū)動(dòng)功率小且電路簡(jiǎn)單、熱穩(wěn)定性好、無(wú)二次擊穿問(wèn)題、安全工作區(qū)寬等優(yōu)點(diǎn)，在各類開關(guān)電路中應(yīng)用極為廣泛。電力電子電路第一二章XX1107◆電力MOSFET的種類

?按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道。?當(dāng)柵極電壓為零時(shí)漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道的稱為耗盡型。

?對(duì)于N（P）溝道器件，柵極電壓大于（小于）零時(shí)才存在導(dǎo)電溝道的稱為增強(qiáng)型。

?在電力MOSFET中，主要是N溝道增強(qiáng)型。

1.6功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(PowerMOSFET)電力電子電路第一二章XX11071.6PowerMOSFET-靜態(tài)特性(1)當(dāng)UGS<UT(開啟電壓)時(shí)，功率MOSFET工作在截止區(qū)；(2)當(dāng)UGS>UT，當(dāng)器件工作在器件飽和區(qū)時(shí)，隨著UDS的增大，ID幾乎不變，只有改變UGS才能使ID發(fā)生變化。(3)而在正向電阻區(qū)，功率MOSFET處于充分導(dǎo)通狀態(tài)，UGS和UDS的增加都可使ID增大，器件如同線性電阻。正常工作時(shí)，隨UGS的變化，功率MOSFET在截止區(qū)和正向電阻區(qū)間切

電力電子電路第一二章XX11071.6PowerMOSFET-動(dòng)態(tài)特性開通時(shí)間ton是延遲時(shí)間、電流上升時(shí)間與電壓下降時(shí)間之和。延遲時(shí)間td(on)從驅(qū)動(dòng)電壓前沿時(shí)刻到iD達(dá)到穩(wěn)態(tài)電流ID的10％。電流上升時(shí)間tri為漏極電流iD從10％ID到90%ID的時(shí)間。電壓下降時(shí)間tfv為漏極電流iD從90％到UDS(管壓降)降到0的時(shí)間。電力電子電路第一二章XX11071.6PowerMOSFET-動(dòng)態(tài)特性關(guān)斷時(shí)間toff是延遲時(shí)間、電壓上升時(shí)間與電流下降時(shí)間之和。延遲時(shí)間td(on)是驅(qū)動(dòng)電壓UGS下降到UGSP。電壓上升時(shí)間trv為UDS從0到正常的時(shí)間。電流下降時(shí)間tfv為UDS正常到iD降到10％的時(shí)間。電力電子電路第一二章XX11071.6PowerMOSFET-主要參數(shù)(1)通態(tài)電阻Ron通態(tài)電阻Ron是影響最大輸出功率的重要參數(shù)。功率MOSFET是單極性器件，沒(méi)有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，在相同條件下，耐壓等級(jí)越高的功率MOSFET其Ron越大，這是其耐壓難以提高的原因之一。另外Ron隨ID的增加而增加，隨UGS的升高而減小。(2)漏極電壓最大值UDSM這是標(biāo)稱功率MOSFET額定電壓的參數(shù)，為避免功率MOSFET發(fā)生雪崩擊穿，實(shí)際工作中的漏極和源極兩端的電壓不允許超過(guò)漏極電壓最大值UDSM。(3)漏極電流最大值IDMIDM是標(biāo)稱功率MOSFET電流額定的參數(shù)，實(shí)際工作中漏源極流過(guò)的電流應(yīng)低于額定電流IDM的50％。電力電子電路第一二章XX11071.6PowerMOSFET-防靜電擊穿保護(hù)

功率MOSFET最大優(yōu)點(diǎn)是具有極高的輸入阻抗，因此在靜電較強(qiáng)的場(chǎng)合難于泄放電荷，易引起靜電擊穿。防靜電擊穿應(yīng)注意：在測(cè)試和接入電路之前器件應(yīng)存放在靜電包裝袋、導(dǎo)電材料或金屬容器中，不能放在塑料袋中。取用時(shí)應(yīng)拿管殼部分而不是引線部分。工作人員需通過(guò)挽帶良好接地；(2)將器件接入電路時(shí),工作臺(tái)和烙鐵都必須良好接地，焊接時(shí)烙鐵應(yīng)斷電；(3)在測(cè)試器件時(shí)，測(cè)量?jī)x器和工作臺(tái)都必須良好接地。器件的三個(gè)電極未全部接入測(cè)試儀器或電路前不要施加電壓。改換測(cè)試范圍時(shí)，電壓和電源都必須先恢復(fù)到零；(4)注意柵極電壓不要過(guò)限。電力電子電路第一二章XX11071.7絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)IGBT是20世紀(jì)80年代中期問(wèn)世的一種新型復(fù)合電力電子器件。由于它兼有MOSFET的快速響應(yīng)、高輸入阻抗和GTR的低通態(tài)壓降、高電流密度的特性，這些年發(fā)展十分迅速。IGBT相當(dāng)于一個(gè)由MOSFET驅(qū)動(dòng)的厚基區(qū)GTR。RsT1T2PNPNPNPNPNPN電力電子電路第一二章XX11071.7IGBT-工作原理由柵極電壓來(lái)控制IGBT導(dǎo)通或關(guān)斷。當(dāng)IGBT柵極加上正電壓時(shí)，MOSFET內(nèi)形成溝道，并為PNP晶體管提供基極電流，使IGBT導(dǎo)通。當(dāng)IGBT柵極加上負(fù)電壓時(shí)，MOSFET內(nèi)溝道消失，切斷PNP晶體管的基極電流，IGBT關(guān)斷。當(dāng)UCE<0時(shí)，結(jié)處于反偏狀態(tài)，IGBT呈反向阻斷狀態(tài)。當(dāng)UCE>0時(shí)，分兩種情況：(1)若柵極電壓uGE<開啟電壓UT，溝道不能形成，IGBT呈正向阻斷狀態(tài)；(2)若柵極電壓uGE>UT，絕緣柵極下的溝道形成，N+區(qū)的電子通過(guò)溝道進(jìn)入N-漂流區(qū)，漂移到J3結(jié)，由于J3結(jié)正向偏置，也向N-區(qū)注入空穴，從而在N-區(qū)產(chǎn)生電導(dǎo)調(diào)制，使IGBT正向?qū)?。電力電子電路第一二章XX11071.7IGBT-轉(zhuǎn)移特性當(dāng)柵射極電壓UGE<UT時(shí)，IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)UGE>UT時(shí)，IGBT導(dǎo)通。在IGBT導(dǎo)通后的大部分集電極電流范圍內(nèi)，IC與UGE呈線性關(guān)系。電力電子電路第一二章XX11071.7IGBT-開關(guān)特性開通時(shí)間ton是延遲時(shí)間td、電流上升時(shí)間tr之和。延遲時(shí)間td從驅(qū)動(dòng)電壓UGE的10％到iC達(dá)到穩(wěn)態(tài)電流ICM的10％。電流上升時(shí)間tr為iC達(dá)到穩(wěn)態(tài)電流ICM的10％到90%ICM的時(shí)間。關(guān)斷時(shí)間toff是延遲時(shí)間ts、電流下降時(shí)間tf之和。延遲時(shí)間ts從驅(qū)動(dòng)電壓UGE的90％到iC降到穩(wěn)態(tài)電流ICM的90％。電流下降時(shí)間tf為iC降到穩(wěn)態(tài)電流ICM的90％到10%ICM的時(shí)間。電力電子電路第一二章XX11071.7IGBT-主要參數(shù)(1)集射極額定電壓UCEOIGBT最大耐壓值，是根據(jù)器件的雪崩擊穿電壓而規(guī)定的。(2)柵射極額定電壓UGESIGBT是電壓控制器件，靠加到柵極的電壓信號(hào)來(lái)控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷，而UGES是柵極的電壓控制信號(hào)額定值,一般小于20V。(3)柵射極開啟電壓UT它是指使IGBT導(dǎo)通所需的最小柵射極電壓。通常為3～5.5V。(4)集電極額定電流IC它是指在額定條件下，IGBT所允許的集電極最大直流電流。(5)集射極飽和電壓UCE(sat)IGBT在飽和導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)額定電流的集射極電壓，代表IGBT的通態(tài)損耗大小。通常為1.5～3V。電力電子電路第一二章XX11071.7IGBT-擎住效應(yīng)在NPN晶體管的基極與發(fā)射極之間，存在一個(gè)體區(qū)短路電阻，P型區(qū)的橫向空穴流過(guò)該電阻會(huì)產(chǎn)生一定壓降，對(duì)J3結(jié)來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)正偏置電壓。在規(guī)定的集電極電流范圍內(nèi)，這個(gè)正偏置電壓不大，NPN晶體管不會(huì)導(dǎo)通；當(dāng)IC大到一定程度時(shí)，該正偏置電壓使NPN晶體管導(dǎo)通，進(jìn)而使NPN和PNP晶體管處于飽和狀態(tài)。于是寄生晶閘管導(dǎo)通，柵極失去控制作用，這就是所謂的擎住效應(yīng)。IGBT發(fā)生擎住效應(yīng)后，造成導(dǎo)通狀態(tài)鎖定，無(wú)法關(guān)斷IGBT。因此，IGBT在使用中，應(yīng)注意防止過(guò)高的如du/dt和過(guò)大的過(guò)載電流。PNPNPN電力電子電路第一二章XX11071.7IGBT-安全工作區(qū)由電流、電壓和功耗3條邊界極限包圍而成。最大集電極電流ICM是根據(jù)避免擎住效應(yīng)而確定的，最大集射極電壓UCEM是由IGBT中PNP晶體管的擊穿電壓所確定的，最大功耗則由最高允許結(jié)溫所決定。IGBT導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)，發(fā)熱嚴(yán)重，因而相應(yīng)的安全工作區(qū)變窄。IGBT關(guān)斷時(shí)的反向偏置安全工作區(qū)(RBSOA)與IGBT關(guān)斷時(shí)的du/dt有關(guān)。du/dt越高，RBSOA越窄。電力電子電路第一二章XX1107本章主要內(nèi)容2.1降壓斬波電路2.2升壓斬波電路2.3升降壓復(fù)合斬波電路2.4庫(kù)克電路2.5Sepic和Zeta斬波電路第2章直流-直流變流電路2.6復(fù)合型DC-DC斬波電路2.7帶隔離的直流-直流變流電路電力電子電路第一二章XX11072.1降壓斬波電路(Buck)

降壓斬波電路也稱為Buck電路，降壓斬波電路的輸出電壓Uo低于輸入電壓Ud。該電路用GTR作為全控器件開關(guān)VT，電感和電容構(gòu)成低通濾波器，二極管VD提供續(xù)流通道。電力電子電路第一二章XX11072.1Buck電路-等效原理圖電力電子電路第一二章XX11072.1Buck電路-電流連續(xù)模式電力電子電路第一二章XX11072.1Buck電路-電流臨界斷續(xù)模式當(dāng)電力電子電路第一二章XX11072.1Buck電路-電流斷續(xù)模式電力電子電路第一二章XX11072.1Buck電路-電流斷續(xù)模式電力電子電路第一二章XX1107■例2-1在圖2-1所示的降壓斬波電路中，已知Ud=200V，R=10Ω，L值極大，Ts=50

s，ton=20

s，計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。若存在負(fù)載Em=20V，求輸出電流平均值Io。

解：由于L值極大，故負(fù)載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為輸出電流平均值為2.1Buck電路-例題若存在負(fù)載Em=20V，輸出電流平均值為電力電子電路第一二章XX1107■例2-2在圖2-1所示的降壓斬波電路中，已知Ud=27±10%V，Uo=15V，最大輸出功率為Pomax=120W，最小輸出功率為Pomin=10W，若工作頻率為30kHz，求(1)占空比變化范圍；(2)保證整個(gè)工作范圍電感電流連續(xù)時(shí)的電感值。解:(1)輸入電壓的變化值為2.1Buck電路-例題占空比變化范圍為電力電子電路第一二章XX1107■例2-2在圖2-1所示的降壓斬波電路中，已知Ud=27±10%V，Uo=15V，最大輸出功率為Pomax=120W，最小輸出功率為Pomin=10W，若工作頻率為30kHz，求(1)占空比變化范圍；(2)保證整個(gè)工作范圍電感電流連續(xù)時(shí)的電感值。解:(2)因?yàn)镮L=Io,當(dāng)負(fù)載最小，占空比最小時(shí)，所需要的電感越大，當(dāng)Uo不變時(shí)，由式(2-5)得2.1Buck電路-例題電力電子電路第一二章XX11072.2升壓斬波電路（Boost）升壓斬波電路也稱為Boost電路。升壓斬波電路的輸出電壓總是高于輸入電壓。升壓斬波電路的一個(gè)典型應(yīng)用是用作單項(xiàng)功率因數(shù)校正（PDC）電路。電路中的電容C起濾波作用，二極管VD提供續(xù)流通道。電力電子電路第一二章XX11072.2Boost電路-等效原理圖電力電子電路第一二章XX11072.2Boost電路-電流連續(xù)模式電力電子電路第一二章XX1107因?yàn)?.2Boost電路-電流臨界斷續(xù)模式電力電子電路第一二章XX1107當(dāng)2.2Boost電路-電流臨界斷續(xù)模式當(dāng)電力電子電路第一二章XX11072.2Boost電路-電流斷續(xù)模式電力電子電路第一二章XX11072.2Boost電路-電流斷續(xù)模式電力電子電路第一二章XX1107■例2-3在圖2-5所示的升壓斬波電路中，已知Ud=50V，L值和C值極大，R=20

，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)TS=40

s，ton=25

s時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。輸出電流平均值為：解：輸出電壓平均值為：2.2Boost電路-例題電力電子電路第一二章XX1107■例2-4在升壓電路中，輸入電壓變化范圍為12～36V,Uo=48V固定不變，最大輸出功率為POMAX=120W，最小輸出功率為POMIN=48W，開關(guān)頻率為50kHz，輸出端電容足夠大，求(1)占空比變化范圍；(2)保證整個(gè)工作范圍工作在電流連續(xù)時(shí)的最小電感值。(3)保證整個(gè)工作范圍工作在斷續(xù)范圍的最大電感電流值。2.2Boost電路-例題解:(1)當(dāng)輸入電壓為12V占空比變化范圍為當(dāng)輸入電壓為36V電力電子電路第一二章XX1107■例2-4在升壓電路中，輸入電壓變化范圍為12～36V,Uo=48V固定不變，最大輸出功率為POMIN=48W,Pomax=120W，開關(guān)頻率為50kHz，輸出端電容足夠大，求(2)保證整個(gè)工作范圍工作在電流連續(xù)時(shí)的最小電感值。2.2Boost電路-例題解:(2)如圖2-7b，當(dāng)占空比為1/3時(shí)，輸出電流最小為保證工作在連續(xù)范圍，L應(yīng)大于71μH電力電子電路第一二章XX1107■例2-4在升壓電路中，輸入電壓變化范圍為12～36V,Uo=48V固定不變，最大輸出功率為POMAX=120W，最小輸出功率為POMIN=48W，開關(guān)頻率為50kHz，輸出端電容足夠大，求(3)保證整個(gè)工作范圍工作在斷續(xù)范圍的最大電感電流值。2.2Boost電路-例題解:(2)如圖2-7b，當(dāng)占空比為0.75時(shí)，輸出電流最小為保證工作在斷續(xù)范圍，L應(yīng)小于9μH電力電子電路第一二章XX1107■例2-4在升壓電路中，輸入電壓變化范圍為12～36V,Uo=48V固定不變，最大輸出功率為POMAX=120W，最小輸出功率為POMIN=48W，開關(guān)頻率為50kHz，輸出端電容足夠大，求(4)在L=50uH時(shí),PO=96W，D=0.5，整個(gè)工作范圍工作電流是否連續(xù)，電感電流是否連續(xù)。2.2Boost電路-例題解:輸出電流IO>IOB，輸出電流連續(xù)電力電子電路第一二章XX1107■例2-4在升壓電路中，輸入電壓變化范圍為12～36V,Uo=48V固定不變，最大輸出功率為POMAX=120W，最小輸出功率為POMIN=48W，開關(guān)頻率為50kHz，輸出端電容足夠大，求(4)在L=50uH時(shí),PO=96W，D=0.5，整個(gè)工作范圍工作電流是否連續(xù)，電感電流是否連續(xù)。2.2Boost電路-例題解:輸出電流IL>ILB，輸出電流連續(xù)電力電子電路第一二章XX11072.3升降壓復(fù)合斬波電路(Buck-Boost)電路可以得到高于或低于輸入電壓的輸出電壓。當(dāng)VT導(dǎo)通時(shí)，輸入端經(jīng)VT和電感構(gòu)成電流通道，提供能量給電感，二級(jí)管反向偏置，電感電流增大，負(fù)載電流由電容器上存儲(chǔ)的能量提供。當(dāng)VT斷開時(shí)，電感中的自感電勢(shì)使二級(jí)管導(dǎo)通，存儲(chǔ)在電感中的能量經(jīng)二級(jí)管傳遞給電容和輸出負(fù)載。電感電流減小，電路輸出電壓是負(fù)的。電力電子電路第一二章XX11072.3Buck-Boost等效原理圖+-+電力電子電路第一二章XX11072.3Buck-Boost-電流連續(xù)模式當(dāng)占空比D大于0.5時(shí)，輸出電壓高于輸入電壓；當(dāng)占空比D小于0.5時(shí)，輸出電壓低于輸入電壓，因此，改變占空比就可以得到期望的輸出電壓值。

電力電子電路第一二章XX1107因2.3Buck-Boost-電流斷續(xù)模式得電力電子電路第一二章XX1107當(dāng)當(dāng)2.3Buck-Boost電流臨界斷續(xù)模式電力電子電路第一二章XX11072.3Buck-Boost-電流斷續(xù)模式電力電子電路第一二章XX1107■例2-5升降壓復(fù)合斬波電路中，工作頻率為20kHz，L=0.05mH，輸出電容C足夠大，Ud=15V，Uo=10V，輸出功率為Po=10W，求占空比。解:2.3Buck-Boost–例題若工作于連續(xù)電流模式則帶入2-37，可得D=0.4時(shí)電流臨界連續(xù)的負(fù)載電流IoB電力電子電路第一二章XX1107■例2-5升降壓復(fù)合斬波電路中，工作頻率為20kHz，L=0.05mH，輸出電容C足夠大，Ud=15V，Uo=10V，輸出功率為Po=10W，求占空比。解:2.3Buck-Boost–例題因輸出電流Io=1A<IoB,所以電路工作于電流斷續(xù)模式，由式2-39和式2-46得電力電子電路第一二章XX11072.4庫(kù)克電路(Cuk)-VT開通電路的工作狀態(tài)是，VT開通時(shí)L1充電儲(chǔ)能，當(dāng)VT關(guān)斷時(shí)電感向電容C1充電，形成C1上電壓極性左正右負(fù)；同時(shí)，VT開通時(shí)C1向電容C充電并向負(fù)載R放電形成下正上負(fù)的電壓極性，同時(shí)對(duì)L2充電，由于C1上的電壓作用，二極管VD關(guān)斷。

電力電子電路第一二章XX11072.4庫(kù)克電路(Cuk)-VT關(guān)斷VT關(guān)斷時(shí)，電感L1向電容C1轉(zhuǎn)移能量，電感L2續(xù)流導(dǎo)致VD開通，L2向電容C充電并向負(fù)載R放電。電力電子電路第一二章XX11072.4庫(kù)克電路(Cuk)電力電子電路第一二章XX11072.4庫(kù)克電路(Cuk)電力電子電路第一二章XX11072.4庫(kù)克電路(Cuk)電力電子電路第一二章XX11072.4庫(kù)克電路(Cuk)電力電子電路第一二章XX11072.6復(fù)合型DC-DC斬波電路2.6.1二象限D(zhuǎn)C-DC斬波電路2.6.2四象限D(zhuǎn)C-DC斬波電路電力電子電路第一二章XX11072.6二象限D(zhuǎn)C-DC斬波電路(1)(1)輸出電流io>0且VT1導(dǎo)通過(guò)程。直流側(cè)電源通過(guò)VT1向負(fù)載供電，輸出電壓uo=ui，此時(shí)輸出電流io增加，負(fù)載電感和負(fù)載電動(dòng)勢(shì)儲(chǔ)能也增加。由于io>0且uo>0，因此電路工作在第一象限。電力電子電路第一二章XX11072.6二象限D(zhuǎn)C-DC斬波電路(2)(2)輸出電流io>0且VT1關(guān)斷過(guò)程。由于電感電流不能突變，因此VD2導(dǎo)通續(xù)流，輸出電壓uo=0，此時(shí)VT2承受反壓而不能導(dǎo)通，因此輸出電流減小，負(fù)載電感儲(chǔ)能和負(fù)載電動(dòng)勢(shì)儲(chǔ)能也減小。由于io>0且uo=0，因此電路工作在第一象限。電力電子電路第一二章XX11072.6二象限D(zhuǎn)C-DC斬波電路(3)(3)輸出電流io<0且VT2導(dǎo)通過(guò)程。負(fù)載電動(dòng)勢(shì)通過(guò)VT2向負(fù)載電阻和電感供電，輸出電壓uo=0，此時(shí)輸出電流io反向增加，負(fù)載電感儲(chǔ)能也增加。由于io<0且uo=0，因此電路工作在第二象限。電力電子電路第一二章XX11072.6二象限D(zhuǎn)C-DC斬波電路(4)(4)輸出電流io<0且VT2關(guān)斷過(guò)程。由于電感電流不能突變，因此VD1導(dǎo)通續(xù)流，輸出電壓uo=ui，因VT1承受反壓而不能導(dǎo)通，因此輸出電流減小，負(fù)載電感儲(chǔ)能和負(fù)載電動(dòng)勢(shì)儲(chǔ)能也減小。由于io<0且uo=ui，因此電路工作在第二象限。電力電子電路第一二章XX11072.6四象限D(zhuǎn)C-DC斬波電路(1)(1)當(dāng)VT4保持導(dǎo)通時(shí)，利用VT2、VT1進(jìn)行斬波控制，則構(gòu)成了一組電流可逆的二象限D(zhuǎn)C-DC斬波電路，此時(shí)uAB>=0斬波電路運(yùn)行在一二象限；電力電子電路第一二章XX11072.6四象限D(zhuǎn)C-DC斬波電路(2)(2)當(dāng)VT2保持導(dǎo)通時(shí)，利用VT3、VT4進(jìn)行斬波控制，則構(gòu)成了另一組電流可逆的二象限D(zhuǎn)C-DC斬波電路，此時(shí)uAB<=0，斬波電路運(yùn)行在三、四象限。

電力電子電路第一二章XX11072.7帶隔離的直流-直流變流電路2.7.1正激電路2.7.2反激電路2.7.3半橋式降壓電路2.7.4全橋式降壓電路2.7.5推挽電路2.7.6全波整流和全橋整流

電力電子電路第一二章XX11072.7正激電路◆輸出電壓

?輸出濾波電感電流連續(xù)時(shí)

電力電子電路第一二章XX11072.7正激電路-磁芯復(fù)位(1)開關(guān)管VT導(dǎo)通時(shí)，U2=N2*US/N1,電源能量經(jīng)變壓器傳遞到負(fù)載側(cè)。VT截止時(shí)變壓器原邊電流經(jīng)D3、DW續(xù)流，磁場(chǎng)能量主要消耗在穩(wěn)壓管DW上。VT承受的最高電壓為US+UDW。電力電子電路第一二章XX11072.7正激電路-磁芯復(fù)位(2)VT導(dǎo)通時(shí)，電源能量經(jīng)變壓器傳遞到負(fù)載側(cè)。VT截止時(shí)，由于電感電流不能突變，線圈N1會(huì)產(chǎn)生下正上負(fù)的感應(yīng)電勢(shì)e1。同時(shí)