《电力电子资料第五章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子资料第五章.ppt（75页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第五章直流斩波电路,1、定义：利用电力开关器件周期性的开通与关断来改变输出电压的大小，将直流电能转换为另一固定电压或可调电压的直流电能的电路称为直流变换电路。(开关型DC/DC变换电路/斩波器)。2、分类：按稳压控制方式:脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制、(PFM)直流变换电路。按变换器的功能:降压变换电路(Buck)、升压变换电路(Boost)、升降压变换电路(Buck-Boost)、库克变换电路(Cuk)和全桥直流变换电路。3、隔离方式：在直流开关稳压电源中直流变换电路常常采用变压器实现电隔离，而在直流电机的调速装置中可不用变压器隔离。,第一节 直流斩波的工作原理,工作原理：图中T是可
2、控开关，R为纯阻性负载。当开关T接通时，电流经负载电阻R流过，R两端就有电压；开关T断开时，R中电流为零，电压也变为零。电路中开关的占空比 TS为开关T的工作周期，ton为导通时间。由波形图可得到输出电压平均值为 若认为开关T无损耗，则输入功率为 输出电压平均值的改变：因为D是01之间变化的系数，因此在D的变化范围内输出电压UO总是小于输入电压Ud，改变D值就可以改变其大小。占空比的改变：通过改变ton 或TS来实现。,直流变换电路的常用工作方式主要有两种：脉冲频率调制(PFM)工作方式：即维持ton不变，改变TS。在这种调压方式中，由于输出电压波形的周期是变化的，因此输出谐波的频率也是变化的
3、，这使得滤波器的设计比较困难，输出谐波干扰严重，一般很少采用。脉宽调制(PWM)工作方式：即维持TS不变，ton改变。在这种调压方式中，输出电压波形的周期是不变的，因此输出谐波的频率也不变，这使得滤波器的设计容易。,第二节 直流斩波器基本电路,一、降压（Buck）变换电路,续流二极管,全控型电力器件,输入直流电压,滤波电感,滤波电容,负载,导通期间（ton）：电力开关器件导通，电感蓄能，二极管D反偏。等效电路如图(b)所示；关断期间（toff）：电力开关器件断开，电感释能，二极管D导通续流。等效电路如(c)所示；由波形图(b)可以计算出输出电压的平均值为：,忽略器件功率损耗，即 输入输出电流关
4、系为：,电感中的电流iL是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。,Buck变换器的可能运行情况：,电感电流连续模式,电感电流临界连续状态,电感电流断流模式,二、升压（Boost）变换电路,1)定义：直流输出电压的平均值高于输入电压的变换电路称为升压变换电路，又叫Boost电路。,全控型电力器件开关,储能,保持输出电压,2）原理图,3）工作原理：ton工作期间：二极管反偏 截止，电感L储能，电容C 给负载R提供能量。toff工作期间：二极管 导通，电感L经二极管给 电容充电，并向负载R提 供能量。可得：式中占空比D=ton/TS，当D=0时，U0=Ud，但D不能为1，因此在 0D1的
5、变化范围内 UoUin,T导通时为电感L储能阶段，此时电源不向负载提供能量，负载靠储于电容C的能量维待工作。T阻断时，电源和电感共同向负载供电，同时给电容 C充电。,总结：电感电流连续时Boost变换器的工作分为两个阶段:,三、升降压（Buck-Boost）变换电路,1)概述：升降压变换电路（又称Buck-boost电路）的输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相反，其电路原理图如图所示。它主要用于要求输出与输入电压反相，其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源。,2）工作原理：ton期间，二极管D反偏而关断，电感储能，滤波电容C向负载提供能量。,toff期间，当感应电
6、动势大小超过输出电压U0时，二极管D导通，电感经D向C和R反向放电，使输出电压的极性与输入电压相反。,在ton期间电感电流的增加量等于toff期间的减少量，得：,由 的关系，求出输出电压的平均值为：,上式中，D为占空比，负号表示输出与输入电压反相；当D=0.5时，U0=Ud；当0.5Ud，为升压变换；当0D0.5时，U0Ud，为降压变换。,四、库克（Cuk）变换电路,1）库克(Cuk)变换电路属升降压型直流变换电路。2）电路的特点：输出电压极性与输入电压相反，出入端电流纹波小，输出直流电压平稳，降低了对外部滤波器的要求。,L1、L2储能电感,耦合电容,快速恢复续流二极管,滤波电容,晶闸管关断,
7、晶闸管开通,1）Cuk变换电路也有电流连续和断流两种工作情况，但这里不是指电感电流的断流，而是指流过二极管D的电流连续或断流。2）工作情况电流连续：在开关管T的关断时间内，二极管电 流总是大于零。电流断流：在开关管T的关断时间内，二极管电 流在一段时间内为零。临界连续：二极管电流经toff后，在下个开关周期TS的开通时刻二极管电流正好降为零。,五、带隔离变压器的直流变换器,1）能使变换器的输入电源与负载之间实现电气隔离，提高变换器运行的安全可靠性和电磁兼容性。2）选择变压器的变比还可匹配电源电压Ud与负载所需的输出电压Uo，能使直流变换器的占空比D数值适中而不至于接近于零或接近于l。3）能设置
8、多个二次绕组输出几个电压大小不同的直流电压。,1、引入变压器作用：,1）单端变换器：变换器只需一个开关管，变换器中变压器的磁通只在单方向变化；2）正激变换器：开关管导通时电源将能量直接传送至负载；3）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中，当开关管阻断时再将磁能变为电能传送到负载；,2、分类：,1.反激式变换器,一般情况下，反激式变换器的工作占空比D要小于0.5。,反激式变换器工作在输出电流连续的状态下，输出电压UO为：,变换器的输出电压为：,该电路的占空比D不能超过0.5。,2.正激式变换器,3.推挽式变换器（属正激式变换器）,其工作占空比必须保持小于0.5。,4.半桥式变换
9、器,5.全桥变换电路,将半桥电路中的两个电解电容C1和C2换成两只开关管，并配上适当的驱动器，即可组成图3.6.5所示的全桥电路。,PWM(Pulse Width Modulation)控制 脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。面积等效原理：,第三节 PWM控制技术,一、直流PWM控制的基本原理,1）PWM波形：将一个直流电压分成N等份，并把每一等份所包围的面积都用一个与其面积相等的等幅矩形脉冲来代替，得到
10、的脉冲列；2）调制方法：等腰三角波上下宽度与高度成线性关系且左右对称，当它与任何一个光滑曲线相交时，即得到一组等幅而脉冲宽度正比该曲线函数值的矩形脉冲。,调制信号,载波,3）直流PWM控制方式：用ug对直流变换电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，如果这些脉冲的频率不变而宽度变化，经过滤波器后就能得到大小可调的直流电压。调节直流调制信号ur的大小，就可以改变PWM波脉冲的宽度。,图3.7.1 PWM波形,调制信号,载波,1、双极性电压开关PWM控制方式,开关原理：直流控制电压与三角波电压比较产生两组开关的PWM控制信号:1)当uruc时，T1和T4导通，T2和T3关断；
11、2)当uruc时，开关T1、T4关断，T2、T3导通。,ur,uc,输出电压的平均值为：,变换电路的输出电压可在-Ud到+Ud之间变化:1）时，U0=0；2）时，U00；,ur,uc,1）在理想条件下，U0的大小和极性只受占空比D1的控制，而与输出电流i0无关。2）在这种控制方式中，输出电压的平均值U0随控制信号ur线性变化。3）这种电路平均输出电流I0可正可负。在I00时，直流电源Ud向负载U0端传送能量，在I00时，U0向Ud传输能量。,总结：,电路在工作过程中，保持T4导通，T3关断。1）若，T1触发导通，T2 关断,u0=Ud；2)若，T2触发导通，T1关断，u0=0。,2、单极性电压
12、开关PWM控制方式,平均输出电压U0的表达式为:,D1是开关T1的占空比，Ucm是三角波的峰值，k=Ud/Ucm是比例系数。这个公式表明，在单极性电压开关PWM控制方式中，输出电压平均值U0随控制电压ur线性变化。不管输出电流I00或I00，U0始终为正值。,第四节 软开关技术,一、软开关的基本概念1 软开关及其特点2 软开关的分类二、基本的软开关电路1 准谐振变换电路2 零开关PWM变换电路3 零转换PWM变换电路,概述,电力电子装置高频化滤波器、变压器体积和重量减小，电力电子装置小型化、轻量化。开关损耗增加，电磁干扰增大。软开关技术降低开关损耗和开关噪声。进一步提高开关频率。,1、硬开关：
13、,2）特点：不存在电压和电流的交迭。降低开关损耗、开关噪声。提高开关频率。,1.软开关及其特点,2）特点：开关的开通和关断过程伴随着电压和电流的剧烈变化。产生较大的开关损耗和开关噪声。,2、软开关：,1）定义：开关器件在开通过程中端电压很小，在关断过程中其电流也很小，这种开关过程的功率损耗不大，称之为软开关。,1）定义：开关器件在其端电压不为零时开通（硬开通），在其电流不为零时关断（硬关断），硬开通、硬关断统称为硬开关。,图6.1.1 Buck直流变换电路的硬开关特性,硬开关（开关过程）,其中：开关管T开通和关断时存在电压和电流的交迭，即开通时T两端电压uT很大，关断时流过T中的电流iT很大，
14、从而产生较大的开关损耗和开关噪声。,软开关过程（开关过程）,1）器件开通：器件两端电压uT首先下降为零，然后施加驱动信号ug，器件的电流iT才开始上升；2）器件关断：通过某种控制方式使器件中电流iT下降为零后，撤除驱动信号ug，电压uT才开始上升。,图6.1.2 软开关特性,1、理想软开关：,2、实际软开关:,1）器件开通：对开关管施加驱动信号，电流上升的开通过程中，电压不大且迅速下降为零。2）器件关断：撤除驱动信号，电流下降的关断过程中，电压不大且上升很缓慢。,(图6.1.2 b),(图6.1.2 a),2、根据软开关技术发展的历程软开关电路 可分为：1）准谐振变换电路 2）零开关PWM变换
15、电路 3）零转换PWM变换电路,1、根据开关元件开通和关断时电压电流状态，适应于 DC/DC和DC/AC变换器的软开关技术 大体上可分为两类：1）零电压开关（ZVS）2）零电流开关（ZCS）,2.基本的软开关电路,1、准谐振变换电路,1）零电压开关准谐振变换电路（ZVS QRC）2）零电流开关准谐振变换电路（ZCS QRC）3）零电压多谐振开关电路（ZVS MRC）,2、零开关PWM变换电路,1）零电压（开通）开关PWM变换电路（ZVS PWM）2）零电流（关断）开关PWM变换电路（ZCS PWM）,3、零转换PWM变换电路,1）零电流转换开关PWM变换电路（ZCT PWM）2）零电压转换开关
16、PWM变换电路（ZVT PWM）,3）准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，因此 称之为准谐振。,2）准谐振变换电路中谐振周期随输入电压、负载变化 而改变，只能采用脉冲频率调制(PFM)调控输出电 压和输出功率，即调频方式。,1）变换电路中谐振元件只参与能量变换的某一阶段而 不是全过程，且只能改善变换电路中一个开关元件（如开关管T或二极管D）的开关特性，,电路特点：,图6.2.1 以DC/DC降压变换电路为例的零电压开通准谐 振变换电路（ZVS QRC),开关管T与谐振电容Cr并联，谐振电感Lr与T串联，如果滤波电感Lf足够大，则输出负载电流为恒定值I。,假定t0,T处于通态，iT=iL=I
17、0，uT=ucr=0，续流二极管D截止。在t=0时撤除T的驱动信号ug，把一个开关周期Ts中的通、断过程可分为5个开关状态，其电压、电流波形如图6.2.1（b）（e）所示。,1、零电压开关准谐振变换电路,图6.2.1 以DC/DC降压变换电路为例的零电压开通准谐 振变换电路（ZVS QRC),1)零电压开关准谐振变换电路 开关状态：,(1)t0t1阶段：t=0时，ug=0，it从I0减小，谐振电容电流iC从零开始增大，iL=iC+it=I0 不变，负载电流I0从开关管T转到Cr。由于iT很快下降为零，而uCr=uT还很小，故开关管T软关断，此后iC=IL=I0恒流充电到t=t1 时，uCr=u
18、T=Ud。,其中：tt1时：uCr=uTUd，续流二极管 D反偏截止。t=t1时：uCr=uT=Ud，续流二极 管D无反偏电压而开始导电。,图6.2.1 以DC/DC降压变换电路为例的零电压开通准谐 振变换电路（ZVS QRC),t t1后，iL对Cr继续充电,uCrUd，iL=iC减小，续流二极管 D开始导电，UAB=0，Lr、Cr构成串联谐振电路。当到串联谐振的1/4周期t2时刻，uCr谐振到峰值，iL=iC=0，此后tt2，由于uCrUd，iL反向，Cr开始经D和Lr向电源Ud放电。,(2)t1tt2阶段：,t t2后，Cr经D和Lr向电源Ud放电。uCr减小到t=t3时uCr=0,(3
19、)t2tt3阶段：,(4)t3 t t4阶段：,t=t3时,Cr放电到uCr=0，但iL为负值，故二极管D1开始导电，使uCr=uT=0，此后负电流iL通过D1向电源Ud回馈能量，使负向电流iL数值逐渐减小，到t=t4时，iL=0。,图6.2.1 以DC/DC降压变换电路为例的零电压开通准谐 振变换电路（ZVS QRC),在t3 t4期间，二极管D1导电使、uT=0，iT=0，这时给 T施加驱动信号，就可以使开关管T在零电压下开通。为了使T在零电压下可靠开通，必须选择谐振电路的参数使之满足下列关系式：上两式中：fr是谐振电路的谐振频率，I0min是负载电流的最小值。,(6.2.1),(6.2.
20、2),图6.2.1 以DC/DC降压变换电路为例的零电压开通准谐 振变换电路（ZVS QRC),由于T导通iT=iL=I0，uCr=uT=0,续流二极管D截止，电源Ud对负载供电。到t=t5时T再次被关断，完成了一个开关周期TS。,(5)t4tt5阶段：,图6.2.1 以DC/DC降压变换电路为例的零电压开通准谐 振变换电路（ZVS QRC),1)在一个开关周期TS中，仅在t3 t4期间电源Ud不输出能量，而这段时间段的长短与Lr、Cr的谐振周期有关。2)当Lr、Cr的值一定时，降低开关频率fS（即增大TS）将使输出电压、输出功率增大。3)零电压开通准谐振变换电路只适宜于改变变换电路的开关频率
21、fS来调控输出电压和输出功率。,图6.2.1 以DC/DC降压变换电路为例的零电压开通准谐 振变换电路（ZVS QRC),总结：,图6.2.2 以DC/DC降压变换电路为例的零电流开通准谐 振变换电路（ZCS QRC),Cf足够大，在一个开关周期Ts中输出负载电流IO和输出电压UO都恒定不变。如果滤波电感Lf足够大，则Ts中If=I恒定不变。,假定t0时，ug=0,T处于断态，D续流。iT=iL=0，ID=If=I，uT=Ud，ucr=0，续流二极管D截止，在t=0时T施加的驱动信号ug，把一个开关周期Ts中的通、断过程可分为5个开关状态，其电压、电流波形如图6.2.2（b）（e）所示。,1、
22、零电流开关准谐振变换电路,谐振电感,滤波电容,t=0时T施加驱动信号ug而导通，iT=iL从零上升至I0。iD=I0-iL从I0下降到零，D截止。,由于在上述过程中电感Lr上的感应电动势为左正右负，所以使T上的电压ur减小。如果电感Lr足够大，则有可能使uT，实现零电压开通。,1)、零电流开关准谐振变换电路开关状态：,(1)tt阶段：,图6.2.2 以DC/DC降压变换电路为例的零电流开通准谐 振变换电路（ZCS QRC),tt1时，iT=iLI0,iL-I0对r充电，使ucr上升r、Cr产生串联谐振。谐振1/4周期后，iT=iL达最大值，ucr=Ud；谐振1/2周期后，iT=iL=I0，uc
23、r=2Ud；此后，iT=iL从I0下降，t=t2时到下降到零，Uducr2Ud。,(2)t1tt2阶段：,图6.2.2 以DC/DC降压变换电路为例的零电流开通准谐 振变换电路（ZCS QRC),在此期间由于Lr、Cr谐振，iL为负值，二极管D1导电，uT=0，若此时撤除驱动信号ug，T可以在零电流下关断，无关断损耗。t=t3时，ucrud，二极管D1截止，iT=iL=0，uT=Ud-ucr。,(3)t2tt3阶段：,使T在零电流下关断的谐振电路参数关系式：,(6.2.3),(6.2.4),图6.2.2 以DC/DC降压变换电路为例的零电流开通准谐 振变换电路（ZCS QRC),由于T、D1均
24、已断流，续流二极管D仍反偏截止，电容Cr的向滤波电感和负载放电，到t=t4时，ucr=0，uT=Ud，续流二极管D导电，其电流从零突变为I0。,图6.2.2 以DC/DC降压变换电路为例的零电流开通准谐 振变换电路（ZCS QRC),(4)t3tt4阶段：,(5)t4tt5阶段：,续流二极管D导电，到t=t5时，T再次被驱动，经历一个完整的周期TS。,1)在一个开关周期TS中，仅在0t2期间电源输出功率，t2t3期间Cr向电源回馈能量。2)当Cr、Lr的值一定时谐振周期Tr=1/fr是不变的，变换电路的开关频率fS越高，Ts就越小，T的相对导通时间（电源输出功率的时间）t2/TS增长，将使输出
25、电压、输出功率增大。3)零电流开关准谐振变换电路只适宜于改变变换电路的开关频率fS来调控输出电压和输出功率。,图6.2.2 以DC/DC降压变换电路为例的零电流开通准谐 振变换电路（ZCS QRC),总结：,零开关PWM变换电路,1）是PWM电路与QRC电路的结合,它在准谐振型变换电路基础上加入一个辅助开关管来控制谐振元件的谐振过程，仅在需要开关状态转变时才启动谐振电路，造成开关管的零压开通或零流关断条件。2）谐振电感L与主开关器件串联在电路中，开通时承受负载电流，因此，变换电路可按恒定频率PWM方式调控输出电压，利用启动准谐振变换电路创造零压或零流条件，开通或关断开关器件。3）既可以像QRC
26、电路一样通过谐振为主功率开关管创造零电压或零电流开关条件，又可以使电路像常规PWM电路一样，通过恒频占空比调制来调节输出电压。,电路特点：,1、零电压(开通)开关PWM变换电路结构及工作原理：,图6.2.4 Buck ZVS PWM变换电路和工作波形,ZVS PWM变换电路是在 ZVS QRC电路的谐振电感Lr上并联一个辅助开关管D2和T2组成的。若tt0时，主开关管T1和辅助开关T2都是导通的，续流二极管D截止，iL=If=I0，ucr=0。在一个开关周期T5中，可分5个阶段来分析电路的工作过程；,1、零电压(开通)开关PWM变换电路工作原理：,图6.2.4 Buck ZVS PWM变换电路
27、和工作波形,t=t0 时，ucr=0,撤除T1的驱动信号ug1使零电压T1关断，电流立即从 T1转移到Cr，给Cr充电，由于iL=If=I0恒定，ucrUd时，续流二极管D仍处于反偏截止。t=t1，Cr充电到ucr=Ud，续流二极管D不再反偏而导电。,1）t0tt1阶段：,1、零电压(开通)开关PWM变换电路工作原理：,图6.2.4 Buck ZVS PWM变换电路和工作波形,由于续流二极管D导电，经T2、D2续流，这段时期是可以通过改变辅助开关T2的关断时刻t2控制的，因此续流二极管D导电的占空比是可以实施PWM控制的，用它来调控输出电压。,2）t1tt2阶段：,1、零电压(开通)开关PWM
28、变换电路工作原理：,图6.2.4 Buck ZVS PWM变换电路和工作波形,由于在t=t2时刻撤除辅助开关管T2的驱动信号而关断，Cr、Lr产生谐振。在T2关断前瞬间，由于T1已关断，ucr=Ud，所以T2为零电压关断。从t=t2后到1/4谐振周期时，ucr到达最大值Ud+I0Zr，此后电容Cr放电，ucr下降，到t=t3时，此期间iL为负值。,3）t2tt3阶段：,1、零电压(开通)开关PWM变换电路工作原理：,图6.2.4 Buck ZVS PWM变换电路和工作波形,负电流iL经二极管D、D1向电源Ud回馈能量。由于导通的D1与主开关管T1并联，在此期间若对T1施加驱动信号则T1 将在零
29、电压下开通。T1 开通后负iL反向从零线性增大，到t=t4时iL=I0，续流二极管D的电流iD=I0=iL从I0减小到零而自然关断。,4）t3tt4阶段：,1、零电压(开通)开关PWM变换电路工作原理：,图6.2.4 Buck ZVS PWM变换电路和工作波形,使T1在零电压下开通，必须选择谐振电路的参数使之满足下列关系：,4）t3tt4阶段（续）：,(6.2.5),(6.2.6),式中：是谐振电路的谐振频率，是负载电流的最小值。,1、零电压(开通)开关PWM变换电路工作原理：,图6.2.4 Buck ZVS PWM变换电路和工作波形,t=t4时，主开关管下T1已处于通态,D反偏截止,电源Ud
30、向负载恒流供电。在t=t5时，撤除T1的驱动信号，T1关断，（因为T1关断时ucr=uT1很小，T1也是软关断）完成一个开关周期T5。,5）t4tt5阶段:,2、零电流(关断)开关PWM变换电路,图6.2.5 Buck ZCS PWM变换电路的原理图和主要电量波形图,ZCS PWM变换电路是在 ZCS QRC电路的谐振电容Cr上并联一个辅助开关管T2和其并联的D2组成的。,2、零电流(关断)开关PWM变换电路,Buck ZCS PWM变换电路一个开关周期可分为 6个时间段描述：1）t0tt1阶段2）t1tt2阶段3）t2tt3阶段4）t3tt4阶段5）t4tt5阶段6）t5tt6阶段 设定tt
31、0时，主开关管T1和辅助开关管T2都是断开的，续流二极管D导通使iD=I0，谐振电容Cr上的电压为零。,2、零电流(关断)开关PWM变换 电路工作过程,对T1施加驱动信号ug1使其导通，iT1=iL线性上升至I0，iD=iL-I0下降到零，t=t1时，D截止。在T1导通瞬间，由于谐振电感Lr上的电压uLr=Ud，则T1为软开通。,1）t0tt1阶段：,2、零电流(关断)开关PWM变换 电路工作过程,在D截止后，Lr、Cr产生谐振，iLI0，经过半个谐振周期Tr后到t=t2时刻，iL=I0，ucr=2Ud（最大值）。,2）t1tt2阶段：,t=t2时，D2的电流iD2=iL-I0而自然关断，电源
32、对负载供电，iL=if=I0。,3）t2tt3阶段：,t=t3时,对T2施加驱动信号ug2使其导通,Cr处于放电状态,Cr、Lr将继续谐振。t=t3以后,电感电流iL由正方向谐振衰减到零之后，D1导通，iL通过D1继续向反方向谐振，并将能量反馈回电源Ud。在t=t4时刻，电感电流iL由反方向谐振衰减到零。,4）t3tt4阶段：,2、零电流(关断)开关PWM变换 电路工作过程,t=t3以后,电感电流iL由正方向谐振衰减到零之后，D1导通，iL通过D1继续向反方向谐振，并将能量反馈回电源Ud。t=t4时，电感电流iL由反方向谐振衰减到零。显然，在iL反方向运行期间，撤除驱动信号ug1主开关管T1可
33、以在零电压、零电流下完成关断过程。使T1在零电流下关断，谐振电路的参数关系式为：,4）t3tt4阶段：,2、零电流(关断)开关PWM变换 电路工作过程,式中：是谐振电路的谐振频率，是负载电流的最小值。,在此期间，T1已关断，D仍截止，Cr经T2对负载放电到t=t5时，ucr=0。,5）t4tt5阶段：,2、零电流(关断)开关PWM变换电路工作过程,图6.2.5 Buck ZCS PWM 变换电路原理图及波形图,t=t5时，ucr=0，续流二极管D立即导电，iD=I0，此后电路也将以标准的PWM模式运行，因续流二极管D导电的占空比是可以实施PWM控制的，用它来调控输出电压。tt5后，撤除驱动信号
34、ug2 使T2关断，则T1在零电流下完成关断。t=t6时，驱动信号ug1又使主开关管T1开通，开始下一个开关周期。,6）t5tt6阶段：,2、零电流(关断)开关PWM变换 电路工作过程,将谐振电感Lr及辅助开关T2与主开关并联，控制辅助开关的开通、截止产生LC振荡，使主开关实现零电流关断或零电压开通。这种变换器被称为零电流转换（关断）开关PWM变换电路（ZCT PWM）和零电压转换（开通）开关PWM变换电路（ZVT PWM）。,定义：,图6.2.9 Boost ZVT PWM 电路的原理图,图6.2.7 Boost ZCT PWM 电路的原理图,1、零电流转换开关PWM变换电路,图6.2.6
35、基本零电流转换开关,图中辅助谐振网络由辅助开关管T1、谐振电感Lr、谐振电容Cr及辅助整流二极管D1构成。将此开关应用到其它PWM变换电路中，可以得到不同的零电流转换开关PWM变换电路。,1）基本零电流转换开关,1、零电流转换开关PWM变换电路,图6.2.7(a)Boost ZCT PWM 电路的原理图,电路中所有元器件都是理想的；电路中输入滤波电感足够大，故在一个开关周期内，输入电压源d及输入滤波电感Lf可用一个恒流源Ii代替；滤波电容Cf足够大，故在一个开关周期中，Cf和R可用一个恒压源代替。,2）电路说明：,1、零电流转换开关PWM变换电路,图6.2.7 Boost ZCT PWM原理图
36、及电路主要电量波形,在每一次主开关管需要进行状态转换之前，先导通辅助开关管，使辅助电路谐振，为主开关管创造零电流关断或零电流导通条件。主功率开关管完成状态转换以后，尽快关断辅助开关管，使辅助电路停止工作，电路重新回到PWM方式下运行。当以一种合适的方式控制辅助开关管时，也可以在零电流下完成导通与关断的过程。,工作原理,1、零电流转换开关PWM变换电路,优点,1）可以使主功率开关管在零电流条件下关断。2）可以自适应的根据输入电压和输出负载调整自己的环 流能量。3）可以在很宽的输入电压和输出负载变化范围内实现软 开关操作。,缺点,1）主功率开关管的开通是硬开关过程。2）辅助开关管关断是硬开关过程。
37、,2、零电压转换开关PWM变换电路,图6.2.8 基本零电流转换开关,其中辅助谐振网络由辅助开关管T1、谐振电感Lr、谐振电容Cr及辅助整流二极管D1构成。将此开关应用到其它PWM变换电路中，可以得到不同的零电压转换开关PWM变换电路。,1）基本零电流转换开关,2、零电压转换开关PWM变换电路,图6.2.9 Boost ZVT PWM电路的原理图,在每一次主开关管T需要导通之前，先导通辅助开关管T1，使辅助谐振网络谐振；当主开关管T两端电容电压谐振到零后，在零电压下导通主开关管T。主开关管T完成导通后，迅速关断辅助开关管T1，使辅助谐振电路停止工作。之后，电路以常规的PWM方式运行。主功率开关管T的关断过程是在谐振电容Cr的作用下完成的，因此本身就是一个软关断过程，并不要辅助电路作用。,2）工作原理,
