合肥工業(yè)大學(xué)電力電子技術(shù)第九講第三章

電力電子技術(shù)PowerElectronics3.2.3boost變換器換流及其特性分析

----3.2.3.1boost變換器的換流狀態(tài)boost變換器的電路結(jié)構(gòu)如圖3-8a所示，根據(jù)其中的開關(guān)管和二極管不同通斷組合時(shí)，可形成不同的換流狀態(tài)，boost變換器不同換流狀態(tài)時(shí)的換流電路如圖3-8所示圖3-8b所示開關(guān)狀態(tài)1時(shí)的換流電路開關(guān)管VT導(dǎo)通時(shí)，二極管VD承受反壓而關(guān)斷，此時(shí)，輸入電源通過電感L儲(chǔ)能，因此IL增加，從而使電感L中的磁能亦增加，這時(shí)的負(fù)載僅靠輸出電容C的儲(chǔ)能供電目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器圖3-8c所示開關(guān)狀態(tài)2時(shí)的換流電路開關(guān)管VT關(guān)斷時(shí)，由于電感電流不能突變，此時(shí)二極管VD導(dǎo)通，且電源Ud和電感L通過二極管VD同時(shí)向負(fù)載供電，并對(duì)輸出電容充電，IL減少圖3-8d所示開關(guān)狀態(tài)3時(shí)的換流電路與電流連續(xù)時(shí)的情況不同，當(dāng)電感L電流衰減到零以前，若開關(guān)管VT還未導(dǎo)通，則電感電流斷續(xù)，此時(shí)，開關(guān)管VT、二極管VD全都關(guān)斷，并僅由電容向負(fù)載提供能量目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.3.1boost變換器的換流狀態(tài)boost變換器電路工作狀態(tài)定義同buck變換器電路（電流連續(xù)，電流斷續(xù)，臨界狀態(tài)）boost變換器中的緩沖元件是電感L，因此討論boost變換器的電流連續(xù)或斷續(xù)工作狀態(tài)也是針對(duì)其中的電感L而言的開關(guān)狀態(tài)1、2對(duì)應(yīng)的換流表示了boost變換器電流連續(xù)時(shí)的工作過程開關(guān)狀態(tài)1、2、3對(duì)應(yīng)的換流表示了boost變換器電流斷續(xù)時(shí)的工作過程3.2.3.1boost變換器的換流狀態(tài)目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器boost變換器中電感電流連續(xù)時(shí)的相關(guān)波形如圖3-8e所示

目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.3.1boost變換器的換流狀態(tài)boost變換器中電感電流斷續(xù)時(shí)的相關(guān)波形如圖3-8f所示

3.2.3.1boost變換器的換流狀態(tài)目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器

1．穩(wěn)態(tài)電壓增益GVboost變換器的穩(wěn)態(tài)電壓增益指：穩(wěn)態(tài)條件下，變換器輸出平均電壓Uo與輸入平均電壓Ui的比值，即GV＝Uo/Ui。由于boost變換器中的緩沖元件是電感L，對(duì)電感L利用伏秒平衡特性進(jìn)行分析得式（3-19）

目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.3.2電流連續(xù)時(shí)的boost變換器

基本特性分析令PWM占空比D=ton/Ts，則從式（3-19）可求出boost變換器的電感電流連續(xù)時(shí)的穩(wěn)態(tài)電壓增益GV為

式（3-20）由于D≤1，即boost變換器的穩(wěn)態(tài)電壓增益GV≥1，因此boost變換器具有升壓特性，并且變換器的穩(wěn)態(tài)輸出平均電壓與（1－D）成反比

3.2.3.2電流連續(xù)時(shí)的boost變換器

基本特性分析目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器

2．穩(wěn)態(tài)電流增益GIboost變換器的穩(wěn)態(tài)電流增益是指：穩(wěn)態(tài)條件下，變換器輸出電流平均Io與輸入平均電流Ii的比值，即GI＝Io/Ii。由于討論的是無損的理想變換器，變換器的輸入輸出功率平衡，即Ii

Ui=Io

Uo，這樣，由式（3-20）易求出boost變換器電感電流連續(xù)時(shí)的的穩(wěn)態(tài)電流增益GI為

由于D≤1，即boost變換器的穩(wěn)態(tài)電流增益GI≤1，因此，boost變換器具有減流特性，并且變換器的穩(wěn)態(tài)輸出平均電流Io與（1－D）成正比。

式（3-21）3.2.3.2電流連續(xù)時(shí)的boost變換器

基本特性分析目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器

3．穩(wěn)態(tài)電感電流脈動(dòng)量由于有限的電感和有限的開關(guān)頻率，在穩(wěn)態(tài)條件下，boost變換器的電感電流實(shí)際是脈動(dòng)的如圖3-8e所示當(dāng)t＝0時(shí)，開關(guān)管VT導(dǎo)通，若電感L、電容C足夠大，此時(shí)，電容電壓近似不變，而電感電流iL線性增加目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.3.2電流連續(xù)時(shí)的boost變換器

基本特性分析當(dāng)t＝D·Ts＝ton時(shí)，電感電流iL增加至最大值ILmaxt＝0～ton期間（開關(guān)管VT導(dǎo)通期間）的電流增量ΔiL＋為

式（3-22）3.2.3.2電流連續(xù)時(shí)的boost變換器

基本特性分析目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器當(dāng)t＝ton時(shí)開關(guān)管VT關(guān)斷，若電感L、電容C足夠大，電容電壓近似不變，而電感電流iL線性減小當(dāng)t＝Ts時(shí)，電感電流iL減小至最小值ILmint＝ton～Ts期間（開關(guān)管VT關(guān)斷期間）的電流增量ΔiL-為

式（3-23）目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.3.2電流連續(xù)時(shí)的boost變換器

基本特性分析穩(wěn)態(tài)時(shí)，ΔiL＋＝ΔiL-＝ΔiL，因此，電感電流最大值ILmax、最小值ILmin分別為

（3-24）（3-25）3.2.3.2電流連續(xù)時(shí)的boost變換器

基本特性分析目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.3.2電流連續(xù)時(shí)的boost變換器

基本特性分析

4．開關(guān)管VT的電流、電壓的定量關(guān)系

①流過開關(guān)管VT的平均電流IS為

IS＝Ii－Io＝DIo/(1－D)②流過開關(guān)管VT的最大電流ISmax和變換器電感電流最大值ILmax相等，即ISmax

＝ILmax③開關(guān)管關(guān)斷時(shí)所承受的正向電壓等于變換器的輸出電壓

目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.3.2電流連續(xù)時(shí)的boost變換器

基本特性分析

5．二極管VD的電流、電壓的定量關(guān)系

①穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于輸出電容的平均電流為零，因此，流過二極管VD的平均電流ID為ID＝Io②流過二極管VD的最大電流IDmax和變換器電感電流最大值ILmax相等，即IDmax＝ILmax③二極管VD截止時(shí)所承受的反向電壓等于變換器的輸出電壓目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器

buck-boost電路設(shè)L值很大，C值也很大。使電感電流iL和電容電壓即負(fù)載電壓uo基本為恒值?；竟ぷ髟鞻通時(shí)，電源E經(jīng)V向L供電使其貯能，此時(shí)電流為i1。同時(shí)，C維持輸出電壓恒定并向負(fù)載R供電。V斷時(shí)，L的能量向負(fù)載釋放，電流為i2。負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱作反極性斬波電路buck-boost電路穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感L兩端電壓uL對(duì)時(shí)間的積分為零，即所以輸出電壓為：V處于通態(tài)uL=EV處于斷態(tài)uL=-

uo（3-40）3.2.4cuk變換器換流及其特性分析

----3.2.4.1cuk變換器的換流狀態(tài)cuk變換器的電路結(jié)構(gòu)如圖3-9a所示，根據(jù)其中的開關(guān)管和二極管不同通斷組合時(shí)，可形成不同的換流狀態(tài)，cuk變換器不同換流狀態(tài)時(shí)的等值電路如圖3-9所示如圖3-9b所示開關(guān)狀態(tài)1時(shí)的換流電路當(dāng)開關(guān)管VT導(dǎo)通時(shí)二極管VD因承受反壓UC1而關(guān)斷，此時(shí)，輸入電源通過電感L1儲(chǔ)能，因此iL1增加，從而使電感L1中的磁能亦增加。同時(shí)電容C1向電感L2和電容C2充電，并向負(fù)載供電，從而使電感L2中的磁能亦增加b)b)目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.4.1cuk變換器的換流狀態(tài)如圖3-9c所示開關(guān)狀態(tài)2時(shí)的換流電路當(dāng)開關(guān)管VT關(guān)斷時(shí)，由于電流連續(xù)即iL1＋iL2>0，因此二極管VD導(dǎo)通，且電源Ui和電感L1通過二極管VD同時(shí)向電容C1充電，電感L1中的磁能減少。與此同時(shí)，電感L2通過二極管VD向電容C2充電，并同時(shí)向負(fù)載供電，使電感L2中的磁能減少如圖3-9d所示開關(guān)狀態(tài)3時(shí)的換流電路與電流連續(xù)時(shí)的情況不同，當(dāng)iL1＋iL2衰減到零以前，若開關(guān)管VT還未導(dǎo)通則開關(guān)管VT、二極管VD全都關(guān)斷，并僅由電容向負(fù)載提供能量目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.4.1cuk變換器的換流狀態(tài)電路換流狀態(tài)的定義當(dāng)iL1＋iL2>0時(shí)，cuk變換器工作在電流連續(xù)狀態(tài)當(dāng)一段時(shí)間中存在iL1＋iL2＝0，則cuk變換器工作在電流斷續(xù)狀態(tài)若只有一瞬時(shí)時(shí)刻存在iL1＋iL2＝0，則cuk變換器工作在臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)是電流連續(xù)狀態(tài)的一種特例注意：由于圖3-9所示的cuk變換器有兩個(gè)緩沖電感元件L1、L2，因此討論cuk變換器的電流連續(xù)或斷續(xù)工作狀態(tài)是針對(duì)其中電感L1、L2的電流之和（iL1＋iL2）而言的。目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.4.1cuk變換器的換流狀態(tài)開關(guān)狀態(tài)1、2對(duì)應(yīng)的換流表示了cuk變換器電流連續(xù)時(shí)的工作過程(即iL1＋iL2>0。當(dāng)其中的開關(guān)管VT導(dǎo)通時(shí)，二極管VD能瞬時(shí)關(guān)斷，而當(dāng)其中的開關(guān)管VT關(guān)斷時(shí)，二極管VD能瞬時(shí)導(dǎo)通)開關(guān)狀態(tài)1、2、3對(duì)應(yīng)的換流表示了cuk變換器電流斷續(xù)時(shí)的工作過程目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.4.1cuk變換器的換流狀態(tài)cuk變換器中電感電流連續(xù)時(shí)的相關(guān)波形如圖3-9e所示

目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.4.1cuk變換器的換流狀態(tài)cuk變換器中電感電流斷續(xù)時(shí)的相關(guān)波形如圖3-9f所示目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.4.2電流連續(xù)時(shí)的cuk變換器基本特性電流連續(xù)時(shí)的cuk變換器基本特性是指cuk變換器中緩沖元件電感L1、L2的電流之和總大于零（iL1＋iL2>0）時(shí)的變換器基本特性1．穩(wěn)態(tài)電壓增益GVcuk變換器的穩(wěn)態(tài)電壓增益是指：穩(wěn)態(tài)條件下，變換器輸出平均電壓Uo與輸入平均電壓Ui的比值，即GV＝Uo/Ui。cuk變換器中有兩個(gè)緩沖電感元件L1、L2對(duì)電感L1、L2分別利用伏秒平衡特性進(jìn)行分析得出

（3-37）

（3-38）目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.4.2電流連續(xù)時(shí)的cuk變換器基本特性

令PWM占空比D=ton/Ts，則由式（3-37）、（3-38）可求出cuk變換器的電感電流連續(xù)時(shí)的穩(wěn)態(tài)電壓增益GV為

（3-39）當(dāng)1/2＜D＜1時(shí)，即cuk變換器的穩(wěn)態(tài)電壓增益GV＞1，則cuk變換器具有升壓特性當(dāng)0＜D＜1/2時(shí)，即cuk變換器的穩(wěn)態(tài)電壓增益GV＜1，則cuk變換器具有降壓特性綜上所述，cuk變換器是升降壓變換器，并且其輸入、輸出電壓具有相反的極性目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.4.2電流連續(xù)時(shí)的cuk變換器基本特性

2．穩(wěn)態(tài)電流增益GIcuk變換器的穩(wěn)態(tài)電流增益是指：穩(wěn)態(tài)條件下，變換器輸出電流平均Io與輸入平均電流Ii的比值，即GI＝Io/Ii。由于討論的是無損的理想變換器，因此，變換器的輸入輸出功率平衡即IiUi=IoUo，這樣，由式（3-39）易求出cuk變換器電感電流連續(xù)時(shí)的的穩(wěn)態(tài)電流增益GI為

（3-40）當(dāng)1/2＜D＜1時(shí)，即cuk變換器的穩(wěn)態(tài)電流增益GI<1，則cuk變換器具有減流特性當(dāng)0＜D＜1/2時(shí)，即cuk變換器的穩(wěn)態(tài)電流增益GI>1，則cuk變換器具有增流特性目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.4.2電流連續(xù)時(shí)的cuk變換器基本特性

3．穩(wěn)態(tài)電感電流脈動(dòng)量由于有限的電感和有限的開關(guān)頻率，穩(wěn)態(tài)條件下cuk變換器電感L1、L2中的電流是脈動(dòng)的，如圖3-9e所示在t＝0～ton期間，開關(guān)管VT導(dǎo)通，二極管VD關(guān)斷，此時(shí)若電感L1、L2和開關(guān)頻率足夠大，則cuk變換器電感L1、L2中的電流均線性增加，電感L1、L2中的電流增加量分別為ΔiL1+、ΔiL2+目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.4.2電流連續(xù)時(shí)的cuk變換器基本特性在t＝ton～Ts期間，開關(guān)管VT關(guān)斷，二極管VD導(dǎo)通，此時(shí)若電感L1、L2和開關(guān)頻率足夠大，則cuk變換器電感L1、L2中的電流均線性減少，即電感L1、L2中的電流減少量分別為ΔIL1－、ΔIL2－目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.4.2電流連續(xù)時(shí)的cuk變換器基本特性穩(wěn)態(tài)時(shí)，ΔIL1＋＝ΔIL1－＝ΔIL1、ΔIL2＋＝ΔIL2－＝ΔIL2

，因此電感L1、L2電流最大值IL1max、IL2max最小值IL1min、IL2min分別為（3-43）目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.4.2電流連續(xù)時(shí)的cuk變換器基本特性

4．開關(guān)管VT的電流、電壓的定量關(guān)系流過開關(guān)管VT的平均電流IT＝D(Ii+Io)流過開關(guān)管VT的最大電流

ISmax和變換器電感電流最大

值ILmax相等，即ISmax＝IL1max+IL2max開關(guān)管關(guān)斷時(shí)所承受的正向電壓等于變換器的輸出電壓與輸入電壓之和目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.2.4.2電流連續(xù)時(shí)的cuk變換器基本特性

5．二極管VD的電流、電壓的定量關(guān)系流過二極管VD的平均電流ID=(1-D)(Ii+Io)

流過二極管VD的最大電流IDmax和變換器電感電流最大值ILmax相等，即IDmax＝IL1max+IL2max

二極管VD截止時(shí)所承受的反向電壓等于變換器的輸出電壓和輸入電壓之和目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析

3.2.1開關(guān)變換器中電容、電感的基本特性

3.2.2Buck變換器換流及其特性分析

3.2.3Boost變換器換流及其特性分析

3.2.4Cuk變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.3復(fù)合型DC－DC變換器之前討論的DC－DC變換器實(shí)際上是一些基本的DC－DC變換器，如果將DC－DC變換器的輸出電壓（縱坐標(biāo)）、輸出電流（橫坐標(biāo)）構(gòu)成坐標(biāo)系，那么上述各類基本的DC－DC變換器由于各自的輸出只能工作在輸出電壓、電流坐標(biāo)系的一個(gè)象限，因此可稱為單象限D(zhuǎn)C－DC變換器。單象限D(zhuǎn)C－DC變換器的共同特征就是各自的輸出電壓、電流不可逆即DC－DC變換器的能量不可逆。

UoIoⅠⅡⅢⅣ目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器

3.3.1二象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.2四象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.3多相多重DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.3復(fù)合型DC－DC變換器實(shí)際應(yīng)用時(shí)能量可逆的DC－DC變換器在驅(qū)動(dòng)諸如阻感加反電勢(shì)型一類的負(fù)載（如直流電動(dòng)機(jī)）時(shí)是必不可少的當(dāng)DC－DC變換器的輸出電流或輸出電壓可逆時(shí)，變換器可在兩象限運(yùn)行，因此稱這類DC－DC變換器為兩象限D(zhuǎn)C－DC變換器當(dāng)DC－DC變換器的輸出電流、輸出電壓均可逆時(shí)，變換器可在四象限運(yùn)行，因此稱這類DC－DC變換器為四象限D(zhuǎn)C－DC變換器

目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器

3.3.1二象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.2四象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.3多相多重DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.3復(fù)合型DC－DC變換器兩象限D(zhuǎn)C－DC變換器和四象限D(zhuǎn)C－DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)均可由基本的單象限D(zhuǎn)C－DC變換器拓?fù)浣M合而成單象限D(zhuǎn)C－DC變換器需要擴(kuò)大容量時(shí)，也可以由基本的單象限D(zhuǎn)C－DC變換器拓?fù)浣M合而成一般將由基本的DC－DC變換器拓?fù)浣M合而成的DC－DC變換器統(tǒng)稱為復(fù)合型DC－DC變換器目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器

3.3.1二象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.2四象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.3多相多重DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.3.1二象限D(zhuǎn)C－DC變換器以阻感加反電勢(shì)（如直流電動(dòng)機(jī)）型負(fù)載為例加以討論電流可逆的二象限D(zhuǎn)C－DC變換器

為了能雙向控制DC－DC變換器輸出電流，必須采用兩個(gè)開關(guān)管以組成一雙橋臂的DC－DC變換器電流可逆型二象限D(zhuǎn)C－DC變換器上、下橋臂的開關(guān)管一般采用互補(bǔ)調(diào)制驅(qū)動(dòng)模式（上橋臂通時(shí)下橋臂斷、下橋臂通時(shí)上橋臂斷）

為了緩沖負(fù)載的無功設(shè)立二極管，常稱為續(xù)流二極管目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器

3.3.1二象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.2四象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.3多相多重DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.3.1二象限D(zhuǎn)C－DC變換器輸出電流io＞0且VT1導(dǎo)通過程：直流側(cè)電源通過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，因此變流器工作在第一象限針對(duì)圖3-10a所示電路，VT1、VT2采用互補(bǔ)調(diào)制驅(qū)動(dòng)模式時(shí)的具體換流過程分析如下目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器

3.3.1二象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.2四象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.3多相多重DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.3.1二象限D(zhuǎn)C－DC變換器輸出電流io＞0且VT1關(guān)斷過程：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)盡管采用了雙極型驅(qū)動(dòng)模式而使VT2有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，但因VT2承受反壓（VD2導(dǎo)通）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，因此變流器工作在第一象限目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器

3.3.1二象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.2四象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.3多相多重DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.3.1二象限D(zhuǎn)C－DC變換器輸出電流io＜0且VT2導(dǎo)通過程：負(fù)載電動(dòng)勢(shì)通過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，因此變流器工作在第二象限。目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器

3.3.1二象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.2四象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.3多相多重DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.3.1二象限D(zhuǎn)C－DC變換器輸出電流io＜0且VT2關(guān)斷過程：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，此時(shí)盡管采用了互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)模式而使VT1有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，但因VT1承受反壓（VD1導(dǎo)通）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，因此變流器工作在第二象限目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器

3.3.1二象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.2四象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.3多相多重DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.3.1二象限D(zhuǎn)C－DC變換器當(dāng)電流正向換流時(shí)（io＞0），或VT1導(dǎo)通，或VD2導(dǎo)通，變換器工作在第一象限，此時(shí)的變換器換流電路實(shí)際上是一個(gè)buck變換器電路，并且變換器向負(fù)載提供能量，換流期間的電壓、電流波形如圖3-10b中t1~t2段所示

目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器

3.3.1二象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.2四象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.3多相多重DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.3.1二象限D(zhuǎn)C－DC變換器當(dāng)電流反向換流時(shí)（io＜0），或VT2導(dǎo)通，或VD1導(dǎo)通，變換器工作在第二象限，此時(shí)的變換器換流電路實(shí)際上是一個(gè)boost變換器電路，并且負(fù)載向變換器回饋能量，換流期間的電壓、電流波形如圖3-10b中t2~t3段所示目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器

3.3.1二象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.2四象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.3多相多重DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.3.1二象限D(zhuǎn)C－DC變換器小結(jié)：圖3-10a所示的電流可逆型二象限D(zhuǎn)C－DC變換器實(shí)際上由一個(gè)buck變換器電路和一個(gè)boost變換器電路組合而成，并交替工作變換器的輸出電壓極性不變，而電流極性可變，即能量能可雙向傳輸調(diào)節(jié)斬波占空比就可以控制變換器的輸出平均電壓目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器

3.3.1二象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.2四象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.3多相多重DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.3.1二象限D(zhuǎn)C－DC變換器注意事項(xiàng)：為了防止3-10a所示變換器上、下橋臂的直通短路，上、下橋臂的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)中須加入“先關(guān)斷后導(dǎo)通”的開關(guān)死區(qū)

圖3-10所示的電流可逆型二象限D(zhuǎn)C－DC變換器其負(fù)載必須為感性負(fù)載，否則，變換器只能工作在第一象限目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器

3.3.1二象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.2四象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.3多相多重DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器3.3.2四象限D(zhuǎn)C－DC變換器當(dāng)需要使DC－DC變換器的輸出電壓、電流均可逆時(shí)，就必須設(shè)計(jì)四象限D(zhuǎn)C－DC變換器實(shí)際上，將兩個(gè)對(duì)稱工作的二象限D(zhuǎn)C－DC變換器組合便可以構(gòu)成一個(gè)四象限D(zhuǎn)C－DC變換器，其電路結(jié)構(gòu)如圖3-11所示。目錄學(xué)習(xí)指導(dǎo)3.1DC-DC變換器的基本結(jié)構(gòu)

3.2DC-DC變換器換流及其特性分析3.3復(fù)合型DC-DC變換器

3.3.1二象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.2四象限D(zhuǎn)C-DC變換器

3.3.3多相多重DC-DC變換器3.4變壓器隔離型DC-DC變換器圖3-11四象限D(zhuǎn)C－DC變換器電路3.3.2四象限D(zhuǎn)C－DC變換器當(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變換器，此時(shí)UAB≥0，變換器運(yùn)行在一、二象限當(dāng)VT2保持導(dǎo)通時(shí)，利用VT3、VT4進(jìn)行斬波