電力電子技術(shù)17

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)17.1電力電子技術(shù)直流直流開(kāi)關(guān)型變換器(3)+-LTCRSVLVLioici+-oVCO+-LDTCRSVLVLioici+-oVCO+110VRSV+-oV220V+-LLVLiCO+110VRSV+-oV220V+-升壓變換電路的設(shè)計(jì)思路:泵升原理5.3 升壓（BOOST）變換器5.3.1 電路結(jié)構(gòu)和基本原理1 1）需串聯(lián)電勢(shì)才能升壓）需串聯(lián)電勢(shì)才能升壓2 2）利用電感儲(chǔ)能）利用電感儲(chǔ)能3 3）電感儲(chǔ)能釋放儲(chǔ)能）電感儲(chǔ)能釋放儲(chǔ)能4 4）二極管隔離輸出電壓）二極管隔離輸出電壓哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)17.2電力電子技術(shù)直流直流開(kāi)關(guān)

2、型變換器(3)升壓變換器的電路結(jié)構(gòu)升壓變換器的電路結(jié)構(gòu)保持輸保持輸出電壓出電壓儲(chǔ)存儲(chǔ)存電能電能規(guī)定電能傳規(guī)定電能傳遞的方向遞的方向 穩(wěn)態(tài)分析時(shí)，假設(shè)濾波電容非常大穩(wěn)態(tài)分析時(shí)，假設(shè)濾波電容非常大( )oov tV升壓變換器特點(diǎn)：升壓變換器特點(diǎn)：輸出電壓高于輸入電壓輸出電壓高于輸入電壓哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)17.3電力電子技術(shù)直流直流開(kāi)關(guān)型變換器(3)5.3.2 連續(xù)導(dǎo)通的工作模式n 連續(xù)導(dǎo)通模式：連續(xù)導(dǎo)通模式：電感電流連續(xù)，電感電流連續(xù)，即即iL(t)0LvLiLI( )LLddiv tVLdt( )Ldodiv tVVLdtontofftsT開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)閉合閉合時(shí)：二極管反時(shí)：

3、二極管反偏截止，輸出被隔離；偏截止，輸出被隔離；輸入電源向電感中儲(chǔ)能輸入電源向電感中儲(chǔ)能開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)斷開(kāi)時(shí)：輸入電時(shí)：輸入電源及電感共同向輸出側(cè)源及電感共同向輸出側(cè)提供電能。提供電能。哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)17.4電力電子技術(shù)直流直流開(kāi)關(guān)型變換器(3)開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)閉合閉合（ ）時(shí)時(shí)的等效電路的等效電路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)（ ）時(shí)時(shí)的等效電路的等效電路ontofft哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)17.5電力電子技術(shù)直流直流開(kāi)關(guān)型變換器(3)n變壓比變壓比利用電感上的利用電感上的伏秒平衡伏秒平衡原則原則()0d ondooffdso offV tVV tV TV t11os

4、doffVTVtD1doddoodoodPPV IV IVIDVI n 電流比電流比n 連續(xù)導(dǎo)通模式下的升壓變換器可等效為連續(xù)導(dǎo)通模式下的升壓變換器可等效為直流升壓變壓直流升壓變壓器器，變壓比可通過(guò)占空比，變壓比可通過(guò)占空比D在在大于大于1的范圍內(nèi)的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。連續(xù)調(diào)節(jié)。11doIID哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)17.6電力電子技術(shù)直流直流開(kāi)關(guān)型變換器(3)5.3.3 斷續(xù)導(dǎo)通工作模式n電感電流臨界連續(xù)的情況電感電流臨界連續(xù)的情況 電感電流電感電流iL在關(guān)斷階段（在關(guān)斷階段（toff）結(jié)束時(shí)恰好為零。）結(jié)束時(shí)恰好為零。LLBII電感電流臨界連續(xù)電感電流臨界連續(xù)電感電流斷續(xù)電感

5、電流斷續(xù)LLBII哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)17.7電力電子技術(shù)直流直流開(kāi)關(guān)型變換器(3)1/3D 時(shí)臨界輸出電流最大臨界臨界狀態(tài)狀態(tài)n升壓變換器的控制特性升壓變換器的控制特性11osdoffVTVtD最大臨界連續(xù)電流最大臨界連續(xù)電流哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)17.8電力電子技術(shù)直流直流開(kāi)關(guān)型變換器(3) 每個(gè)開(kāi)關(guān)周期，電感儲(chǔ)能都要傳遞給輸出端。每個(gè)開(kāi)關(guān)周期，電感儲(chǔ)能都要傳遞給輸出端。如果負(fù)載較輕，不能消耗該能量，將導(dǎo)致電容電壓如果負(fù)載較輕，不能消耗該能量，將導(dǎo)致電容電壓上升上升Vo過(guò)高導(dǎo)致負(fù)載側(cè)出現(xiàn)過(guò)壓或擊穿電容。所以過(guò)高導(dǎo)致負(fù)載側(cè)出現(xiàn)過(guò)壓或擊穿電容。所以升壓

6、變換器不能空載工作升壓變換器不能空載工作。n升壓變換器工作在斷續(xù)導(dǎo)通模式時(shí)的特殊要求升壓變換器工作在斷續(xù)導(dǎo)通模式時(shí)的特殊要求哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)17.9電力電子技術(shù)直流直流開(kāi)關(guān)型變換器(3)5.3.4 寄生元件的影響 電感、電容、開(kāi)關(guān)、二極管等元件上的損耗產(chǎn)生了電感、電容、開(kāi)關(guān)、二極管等元件上的損耗產(chǎn)生了寄寄生元件效應(yīng)生元件效應(yīng)，當(dāng)，當(dāng)D接近接近1時(shí)，實(shí)際的變壓比有所下降。時(shí)，實(shí)際的變壓比有所下降。應(yīng)用時(shí)，一般要限制占空比應(yīng)用時(shí)，一般要限制占空比D，使寄生效應(yīng)不明顯。，使寄生效應(yīng)不明顯。哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)17.10電力電子技術(shù)直流直流開(kāi)關(guān)型變換器(

7、3)5.3.5 輸出電壓的脈動(dòng)率實(shí)際上，實(shí)際上，電容值有限，電容值有限，輸出電壓存在脈動(dòng)。輸出電壓存在脈動(dòng)。ossoVDTTDVRCRC連續(xù)導(dǎo)通模式下，連續(xù)導(dǎo)通模式下，輸出電壓脈動(dòng)率輸出電壓脈動(dòng)率111ooonosVVQtCC RVDTC RCDoiii哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)17.11電力電子技術(shù)直流直流開(kāi)關(guān)型變換器(3)n例例52在下圖所示的升壓斬波電路中，已知在下圖所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和值和C值極大，值極大，R=20，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)Ts=40s，ton=25s時(shí)，回答下列問(wèn)題：時(shí)，回答下列問(wèn)題： 1）計(jì)算輸出電壓平均值計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值，輸出電流平均值Io，輸入，輸入電源的電流平均值電源的電流平均值Iin。 2）畫(huà)出如下）畫(huà)出如下波形波形：器件：器件V上電流上電流iv和電壓和電壓uv，二極管，二極管VD上電流上電流iVD和電壓和電壓uVD。 3）計(jì)算器件計(jì)算器件V上電流平均值上電流平均值IdV和有效值和有效值IV哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)17.12電力電子技術(shù)直流直流開(kāi)關(guān)型變換器(3)255408onst