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电力电子技术第15讲电力电子技术第15讲 3 直流－直流变换器（7）3 直流－直流变换器（7） 哈尔滨工业大学远程教育 文件:电力电子技术15.2电力电子技术 直流－直流变换器(7) 哈尔滨工业大学远程教育 本讲是 第3章 直流－直流变换器 的第7讲，上6讲的主要内容是： ? 3.1 降压斩波电路 ? 3.2 升压斩波电路 基本斩波电路的仿真实验 ? 3.3 复合斩波电路和多相多重斩波电路 ? 3.4 直流可逆PWM系统 前面的斩波电路的输入和输出在电气上是不隔离的，上1讲学习了 ? 3.5 带隔离变压器的DC-DC变换器 3.5.1 隔离型Buck变换器—单端正激变换器 本讲将继续学习带隔离变压器的DC-DC变换器中的本讲将继续学习带隔离变压器的DC-DC变换器中的单端反激单端反激变换器 哈尔滨工业大学远程教育 文件:电力电子技术15.3电力电子技术 直流－直流变换器(7) 哈尔滨工业大学远程教育 3.5.2 3.5.2 隔离型隔离型BuckBuck- -BoostBoost变换器变换器——单端反激变换器单端反激变换器 ?反激变换器——开关管导通时 电源将电能转为磁能储存在电 感（变压器）中，当开关管关 断时再将磁能变为电能传送到 负载。

?单端变换器——变压器磁通仅 在单方向变化(a)Buck－Boost变换器(a)Buck－Boost变换器 s V - + R CL TD (b)隔离型Buck-Boost变换器-单端反激变换器(b)隔离型Buck-Boost变换器-单端反激变换器 i V * *s V 2 H O T L1 N2N1 D1 F DA R C - + o L2 ? 变压器绕组: 二个绕组：一次绕组N1，二 次绕组N2， 哈尔滨工业大学远程教育 文件:电力电子技术15.4电力电子技术 直流－直流变换器(7) 哈尔滨工业大学远程教育 ?T导通时：Ton = αTs, N1中电流上升，铁心磁通上升，N1,N2上产生感应电动势 N2上的感应电动势使D2截止，负载侧电容放电 ?电源将电能转为磁能储存在电感（变压器）中 1.工作原理 单端反激变换器（T导通）单端反激变换器（T导通） * * s V 2 i H H O O T L1 N2N1 D1 F DA F DA R C - + o V L2 ＋ － ＋ － ＋ － ＋ － 1 i 哈尔滨工业大学远程教育 文件:电力电子技术15.5电力电子技术 直流－直流变换器(7) 哈尔滨工业大学远程教育 ?T截止时：：减小；磁通减小，感应电动势反向 N2上的感应电动势使D2导通；向电容和负载供电 ?电感贮能向副边释放。

?开关管导通时电源将电能转为磁能储存在电感（变压器）中，当开关管 关断时再将磁能变为电能传送到负载故称反激变换器 21 , 0ii = 单端反激变换器（T 阻断）单端反激变换器（T 阻断） * * s V 2 i H H O O T L1 N2N1 D1 F DA F DA R C - + o V L2 ＋ － ＋ － 1 i 哈尔滨工业大学远程教育 文件:电力电子技术15.6电力电子技术 直流－直流变换器(7) 哈尔滨工业大学远程教育 ?T导通时的关系式 N2*为正， D1截止，i2=0 onS TTα= 1 11s did VLN dtdt φ == 1 11 ss onS VV iTT LL α⇒ Δ ==⋅ 11 ss onS VV TT NN φα + Δ=⋅=⋅ 1max10110 1 s S V iiiiT L α=+Δ =+ Ton期间磁通变化率： 1 // s ddtVNφ= Ton期间电流变化率： 1 // s di dtVL= Ton期间磁通增加值： Ton期间电流最大值： 单端反激变换器（T导通）单端反激变换器（T导通） * * s V 2 i H H O O T L1 N2N1 D1 F DA F DA R C - + o V L2 ＋ － ＋ － ＋ － ＋ － 1 i 2.数量关系 哈尔滨工业大学远程教育 文件:电力电子技术15.7电力电子技术 直流－直流变换器(7) 哈尔滨工业大学远程教育 ?T阻断时的关系式 2201max1 NiNi⋅=⋅ 1 201max 2 N ii N ⇒=⋅ 02 2 2 V dt d N dt di L−== φ 0 2min20 2 (1) S V iiT L α=−− 0 2 (1) S V T N φα − Δ=− 2 202 2 max11 2 1 2 1 iLiL= 单端反激变换器（T 阻断）单端反激变换器（T 阻断） i1＝0 N2*为负， D1导通，i20 电感贮能向副边释放。

转移到副边的电感储能为： * * s V 2 i H H O O T L1 N2N1 D1 F DA F DA R C - + o V L2 ＋ － ＋ － 1 i 2 11 2 22 LN LN = Toff期间磁通和电流变化率： Toff期间电流最小值： Ton期间磁通减小量： 哈尔滨工业大学远程教育 文件:电力电子技术15.8电力电子技术 直流－直流变换器(7) 哈尔滨工业大学远程教育 ?综合通、断两种情况的关系式 ?稳态运行时在一个周期TS中增加的磁通应等于减少的磁通量 ，所以得 到输出直流电压平均值 ?N1绕组的最大电流： 2 0 1 1 s N VV N α α = − 0 020 1max 111 212 ss SS s V IVNIV iTT VLNL αα αα =+=+ − 11 ss onS VV TT NN φα + Δ=⋅=⋅ 0 2 (1) S V T N φα − Δ=− ＝＝ 哈尔滨工业大学远程教育 文件:电力电子技术15.9电力电子技术 直流－直流变换器(7) 哈尔滨工业大学远程教育 ?N2绕组的最小电流 ?电流不断流的条件，所以有 10 0 2min 21 2 s S s N VIV iT NVL α α ⎛⎞ =− ⎜⎟ ⎝⎠ 2 i0 min2 ≥i 2 2 2 1 0 0 1 )1 ( 2 D N N I V fL− ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ≥ 2 2 2 1 1 0 0 )1 ( 2 D N N fL V I− ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅≥ 21 1 2 1 NL f NR α≥ − 或 或 L1f应足够大，则可使电流i2连续 Io应足够大，则可使电流i2连续 占空比应足够大，则可使电流i2连续 若电流i2断续，则输出电压升高，不利于电路正常工作， 所以应合理选配参数，使电流i2连续 哈尔滨工业大学远程教育 文件:电力电子技术15.10电力电子技术 直流－直流变换器(7) 哈尔滨工业大学远程教育 ?开关管阻断时承受的正向电压 max0 1 2 110 0 22 1 TsA sDF s s VVv N Vv N NVN V VV NNαα =+ =+⋅ =+⋅==⋅ −(b) 单端反激变换器 * *s V 2 i H O T L1 N2N1 D1 F DA R C - + o V L2 + + 2 0 1 1 s N VV N α α = − 哈尔滨工业大学远程教育 文件:电力电子技术15.11电力电子技术 直流－直流变换器(7) 哈尔滨工业大学远程教育 ?T1、T2同时导通、同时阻断；导通 时将电源能量储存在变压器中， ?阻断时储存的能量送给负载，原 边绕组电流通过D1、D2和电源续 流、去磁。

?T1、T2所承受的最高电压仅为电 源电压Vs (c) 双管反激变换器(c) 双管反激变换器 * * T2 T1 D2 D1 C s V D 3.双管反激变换器 哈尔滨工业大学远程教育 文件:电力电子技术15.12电力电子技术 直流－直流变换器(7) 哈尔滨工业大学远程教育 例例 3.3设 计 下 图 所 示 的 单 端 反 激设 计 下 图 所 示 的 单 端 反 激DC/DC变 换 器 输 入 直 流 电 压 Vs= 变 换 器 输 入 直 流 电 压 Vs=12V±±10%，开关频率fs=，开关频率fs=100KHz，额定负载电流，额定负载电流1A，最小负载电流，最小负载电流 0.1A，要求输出电压Vo恒定为，要求输出电压Vo恒定为48V，电压纹波小于，电压纹波小于1%计算变压器变比 N2/N1计算变压器变比 N2/N1 2 0 1 1 s N VV N α α = − 解：输出电压表达式为：解：输出电压表达式为： 假定假定α 在在0.5附近变化，则变比为：附近变化，则变比为： 2 1 1 o s NV NV α α − ⇒= 2 1 110.5 48 4 0.5 12 o s NV NV α α −− === 经过变压器匹配后，随着电源电压的波动，通过反馈控制使α在0.5附 近调节可保证输出电压稳定在48V。

经过变压器匹配后，随着电源电压的波动，通过反馈控制使α在0.5附 近调节可保证输出电压稳定在48V 哈尔滨工业大学远程教育 文件:电力电子技术15.13电力电子技术 直流－直流变换器(7) 哈尔滨工业大学远程教育 关于单端反激变换器（隔离型Buck-Boost变换器）的总结 ?在负载为零的极端情况下，由于T导通时储存在变压器电感中的磁能无处 消耗，故输出电压将越来越高，损坏电路元件，所以反激式变换器不能 在空载下工作 ?不需要专门的去磁绕组，电路简单 ?依靠变压器绕组电感在开关T阻断时释放存储的能量而对负载供电，磁通 也只在单方向变化，因此通常仅用于100-200W以下的小容量DC/DC变换（ 如控制系统所需的辅助电源 ） ?双管单端反激变换器多一个开关管；开关管上承受的电压仅为Vs，小于 单管变换器 ?输出电压表达式： 本讲总结 本讲学习带隔离变压器的DC-DC变换器中的本讲学习带隔离变压器的DC-DC变换器中的单端反激单端反激变换器 2 0 1 1 s N VV N α α = − 重点：单端反激变换器的结构和工作原理 难点：电流i2连续的条件 第第3章 习题（章 习题（3）） 哈尔滨工业大学远程教育 文件:电力电子技术15.14电力电子技术 直流－直流变换器(7) 哈尔滨工业大学远程教育 第3章 直流－直流变换器 ? 3.1 降压斩波电路 ? 3.2 升压斩波电路 基本斩波电路的仿真实验 ? 3.3 复合斩波电路和多相多重斩波电路 ? 3.4 直流可逆PWM系统 ? 3.5 带隔离变压器的DC-DC变换器 本章总结 降压斩波电路 升压斩波电路 基础基础 复合斩波电路 多相多重斩波 电路 组合组合 直流可逆PWM系 统 应用应用 带隔离变压器的 DC-DC变换器 哈尔滨工业大学远程教育 文件:电力电子技术15.15电力电子技术 直流－直流变换器(7) 哈尔滨工业大学远程教育 本章的重点是： （1）降压斩波电路和升压斩波电路的结构和工作原理，这两种电路 的输入输出关系、电路分析方法、工作特点等。

（2）直流可逆PWM系统的结构和工作原理，各种控制方式和工作方式 下的电路分析 （3）带隔离变压器的DC-DC变换器的基本种类，电路结构和工作原理 ，输入输出关系、工作特点等 直流传动是斩波电路应用的传统领域，而开关电源则是斩波电路应用 的新领域，前者的应用在逐渐萎缩，而后者的应用是电力电子领域的 一大热点 关于开关电源的内容，在第8章组合变流电路中还有更深入的介绍关于开关电源的内容，在第8章组合变流电路中还有更深入的介绍 下一讲是本章的最后一讲，为第三章的习题课下一讲是本章的最后一讲，为第三章的习题课 结束 。