1、斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-1斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-25.15.1 降壓變換器（降壓變換器（BUCK變換器）變換器）5.25.2 升壓變換器（升壓變換器（BOOST變換器）變換器）5.35.3 升降壓變換器（升降壓變換器（BUCK-BOOST變換器）變換器）5.45.4 丘克變換器（丘克變換器（CUK變換器）變換器）5.55.5 多象限直流變換器多象限直流變換器5.65.6 多相多重直直變換器多相多重直直變換器5.75.7 帶隔離變壓器的直帶隔離變壓器的直直變換器直變換器斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-31、直流電

2、壓的調(diào)節(jié)方式、直流電壓的調(diào)節(jié)方式（1）線性調(diào)節(jié)方式）線性調(diào)節(jié)方式v通過(guò)與負(fù)載相串聯(lián)通過(guò)與負(fù)載相串聯(lián)的線性元件來(lái)調(diào)節(jié)的線性元件來(lái)調(diào)節(jié)電壓電壓v損耗大、效率低損耗大、效率低（2）開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)方式）開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)方式v通過(guò)電子開(kāi)關(guān)的閉通過(guò)電子開(kāi)關(guān)的閉合合/斷開(kāi)來(lái)調(diào)節(jié)電壓斷開(kāi)來(lái)調(diào)節(jié)電壓斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-42、直、直直變換采用開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)方式直變換采用開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)方式3、直、直直變換技術(shù)的應(yīng)用直變換技術(shù)的應(yīng)用直流調(diào)速系統(tǒng)直流調(diào)速系統(tǒng)：如地鐵動(dòng)車(chē)、無(wú)軌電車(chē)、其：如地鐵動(dòng)車(chē)、無(wú)軌電車(chē)、其它蓄電池供電的電動(dòng)車(chē)輛等，在此領(lǐng)域稱它蓄電池供電的電動(dòng)車(chē)輛等，在此領(lǐng)域稱直直流斬波流斬波技術(shù)技術(shù)開(kāi)關(guān)電源

3、開(kāi)關(guān)電源：如通信電源、電腦、移動(dòng)電話電：如通信電源、電腦、移動(dòng)電話電源等，在此領(lǐng)域稱源等，在此領(lǐng)域稱直直直變換直變換技術(shù)技術(shù)斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-54、直、直直變換器的分類：直變換器的分類：根據(jù)輸入、輸出電壓大小分為：根據(jù)輸入、輸出電壓大小分為：v降壓型降壓型 U0 Ui Boost 型型v 升降壓型升降壓型 Buck-Boost 型型 Cuk 型型根據(jù)輸出電壓、輸出電流方向分為：根據(jù)輸出電壓、輸出電流方向分為：v第一象限第一象限 Uo 0 , Io 0v第二象限第二象限 Uo 0 , Io E，iA 0 。2、再生狀態(tài)：再生狀態(tài)： T1始終關(guān)斷，始終關(guān)斷，T2

4、、D2交交替導(dǎo)通，替導(dǎo)通，UL E ，iA 0，iA可正可負(fù)，位可正可負(fù)，位于第一、二象限于第一、二象限 能量雙向流動(dòng)能量雙向流動(dòng)斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-321、電動(dòng)狀態(tài)：電動(dòng)狀態(tài)： T1始終導(dǎo)通，始終導(dǎo)通， D1始終截止始終截止， T2、D2交替導(dǎo)通，交替導(dǎo)通， UL E 0，iA 0 。2、再生狀態(tài)：再生狀態(tài)： T1始終關(guān)斷，始終關(guān)斷， D1始終導(dǎo)通，始終導(dǎo)通， T2、D2交替導(dǎo)通，交替導(dǎo)通， UL 0，E 0，UL 0 。3、特點(diǎn)：特點(diǎn)：iA 0，UL可正可負(fù)，位于可正可負(fù)，位于 第一、四象限。第一、四象限。斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院

5、5-33 T1、D2 T4、D3B型兩象限斬波器型兩象限斬波器 iA 0，VL可正可負(fù)，可正可負(fù)，位于第一、四象限。位于第一、四象限。 T2、D1 T3、D4B型兩象限斬波器（左右翻轉(zhuǎn)）型兩象限斬波器（左右翻轉(zhuǎn)） iA 0 ，iL線性增大；線性增大； 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)：D2續(xù)流，續(xù)流，uL0 ，iL線性減小。線性減小。1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-42+-dU+-CRToU圖5.26 理想的單端正激變換器電路1D2DL1N2NLi+-LuDNNUUdo12電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)后：電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)后：輸出電壓輸出電壓Uo與占空比與占空比D成正比，與降壓變換器類似

6、。成正比，與降壓變換器類似。斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-43+-dU+-CRToU圖5.26 理想的單端正激變換器電路1D2DL1N2NLi+-Lu實(shí)際上該電路不能使用，實(shí)際上該電路不能使用，原因是：原因是： 變壓器有激磁電感變壓器有激磁電感L Lm m，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)過(guò)程中激磁能量，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)過(guò)程中激磁能量無(wú)處泄放無(wú)處泄放變壓器繞組產(chǎn)生很高的電壓變壓器繞組產(chǎn)生很高的電壓擊穿開(kāi)關(guān)管擊穿開(kāi)關(guān)管 即使即使開(kāi)關(guān)管沒(méi)被擊穿，開(kāi)關(guān)管沒(méi)被擊穿，變壓器激磁能量的增加變壓器激磁能量的增加變變壓器磁通飽和壓器磁通飽和變壓器繞組短路變壓器繞組短路開(kāi)關(guān)管過(guò)流損壞開(kāi)關(guān)管過(guò)流損壞 單端變換器必須要有一

7、個(gè)泄放變壓器激磁單端變換器必須要有一個(gè)泄放變壓器激磁能量的回路，使變壓器磁通復(fù)位！能量的回路，使變壓器磁通復(fù)位！斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-443、單端變換器必須遵循的原則、單端變換器必須遵循的原則磁通復(fù)位磁通復(fù)位（去磁）原則（去磁）原則要求在每個(gè)周期結(jié)束時(shí)，變壓器磁芯中的磁要求在每個(gè)周期結(jié)束時(shí)，變壓器磁芯中的磁通通增量增量為零（即磁通復(fù)位），否則磁通將不為零（即磁通復(fù)位），否則磁通將不斷增加，導(dǎo)致磁芯飽和，造成開(kāi)關(guān)管損壞。斷增加，導(dǎo)致磁芯飽和，造成開(kāi)關(guān)管損壞。 +-dU+-CRToU圖5.26 理想的單端正激變換器電路1D2DL1N2NLi+-Lu斬波電路2022-

8、4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-451、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)N1：原邊繞組原邊繞組N2：副邊繞組副邊繞組N3：去磁繞組去磁繞組斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-46S斷開(kāi)，去磁期間斷開(kāi)，去磁期間(tonton+tm) ：D1截止，截止，D2、D3導(dǎo)通，導(dǎo)通， i iL L 、 i im m線性減小，線性減小， i im m經(jīng)經(jīng)N3、D3反饋到電源反饋到電源Ud中中2、工作原理、工作原理/波形分析波形分析斷開(kāi)，去磁以后斷開(kāi)，去磁以后(ton+tmTs) ：D1 、D3截止，截止，D2導(dǎo)通，導(dǎo)通， i iL L線性減小。線性減小。S閉合閉合(0ton)：D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2、

9、D3截止，截止， i iL L 、i im m線性增長(zhǎng)線性增長(zhǎng) 假設(shè)假設(shè)iL連續(xù)，并且在每個(gè)周期內(nèi)連續(xù)，并且在每個(gè)周期內(nèi)變壓器中的激磁能量都能泄放完，變壓器中的激磁能量都能泄放完，變壓器不飽和，激磁電感變壓器不飽和，激磁電感Lm不變。不變。斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-47usuD2i1S閉合閉合(0ton)：D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2、D3截止，截止， i iL L 、i im m線性增長(zhǎng)。線性增長(zhǎng)。L12m1sLLminLod12LiNNiiitLuIi)345(UUNNu繞組的變壓器激磁電感等效到：繞組的變壓器激磁電流等效到1mmdm1d12D2d1N:LtLUiNUN

10、NuUu斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-48usuD2i1S斷開(kāi)，去磁期間斷開(kāi)，去磁期間(tonton+tm) ：D1截止，截止，D2、D3導(dǎo)通，導(dǎo)通， i iL L 、 i im m線性減小，線性減小， i im m經(jīng)經(jīng)N3、D3反反饋到電源饋到電源Ud中。中。)385(iNNi)tt (LUNNtLUi)395(UNNu0ii)t -(tLUIiUuUum313onmd31onmdmd3111sonoLmaxLd3oL斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-49d31)1 (UNNuS)405(on13mtNNt磁通復(fù)位時(shí)間：usuD2i1S斷開(kāi)，去磁期

11、間斷開(kāi)，去磁期間(tonton+tm) ：)415(NN11D13max最大占空比：通常?。和ǔＨ。?N3 = N1，Dmax=0.5斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-50usuD2i1斷開(kāi)，去磁以后斷開(kāi)，去磁以后(ton+tmTs) ：D1 、D3截止，截止，D2導(dǎo)通，導(dǎo)通， i iL L線線性減小。性減小。0i0iUu)t -(tLUIi0uUu3mdsonoLmaxL3oL斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-513、基本關(guān)系、基本關(guān)系 承受最大電壓：承受最大電壓： D1承受最大電壓：承受最大電壓： D2承受最大電壓：承受最大電壓： D3承受最大電壓：

12、承受最大電壓： 通常?。和ǔＨ。?N3 = N1dDUNNU)1 (13max3dDUNNU)(32max1dDUNNU)(12max2dUNNU)1 (31maxS斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-52)365(12DNNUUdo在連續(xù)工況下：)1 (113maxNND 如果輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓如果輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓Uo將高將高于式（于式（5-36）的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，）的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下，在負(fù)載為零的極限情況下，Uo=(N2/N1)Ud。斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-534 4、單端正

13、激式變換器、單端正激式變換器實(shí)例實(shí)例斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-54斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-55TMR1R2R3V1V2VD1VD3VD2R4+E1+E2斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-561、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)_+變壓器起著儲(chǔ)能元件的作用，可以看作是一變壓器起著儲(chǔ)能元件的作用，可以看作是一對(duì)相互耦合的電感。對(duì)相互耦合的電感。斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-572、工作原理、工作原理_+（1）S導(dǎo)通：導(dǎo)通： Ud加到原邊繞組上，加到原邊繞組上，u1=Ud 副邊感應(yīng)出下副邊感應(yīng)出下+/上上-的電壓

14、，的電壓，u2=(N2/N1)Ud，D反偏截止反偏截止 變壓器儲(chǔ)能（變壓器儲(chǔ)能（相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能電感，電感值等于繞組相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能電感，電感值等于繞組N1的電感值的電感值L1） i1線性增大，線性增大，i1=(Ud/L1)t。斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-582、工作原理、工作原理_+（2）S截止：截止： 變壓器繞組變壓器繞組N1中儲(chǔ)存的能量中儲(chǔ)存的能量瞬間瞬間轉(zhuǎn)移到繞組轉(zhuǎn)移到繞組N2中中，副邊感應(yīng)出下，副邊感應(yīng)出下- /上上+的電壓，的電壓，u2=-Uo D導(dǎo)通導(dǎo)通， 變變壓器向負(fù)載釋放能量壓器向負(fù)載釋放能量 i2線性下降，線性下降，i2=I2max-(Ud/L2)t（

15、這時(shí)變壓器的電感值等于繞組（這時(shí)變壓器的電感值等于繞組N2的電感值的電感值L2）。）。斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-593、波形分析、波形分析根據(jù)根據(jù)i2在一周期結(jié)在一周期結(jié)束前是否為零可分為束前是否為零可分為斷續(xù)工況、連續(xù)工況斷續(xù)工況、連續(xù)工況斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-60承受最大電壓：承受最大電壓： D承受最大電壓：承受最大電壓： odUNNUU)(21maxSdoUNNUUD)(12max)535(U)1)(d12DDNNUo在連續(xù)工況下：4、基本關(guān)系、基本關(guān)系 在斷續(xù)工況下，輸出電壓高于式（在斷續(xù)工況下，輸出電壓高于式（5-53）的計(jì)

16、算）的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下，況下，Uo，因此該變換器的因此該變換器的負(fù)載不能開(kāi)路負(fù)載不能開(kāi)路。斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-615 5、單端反激式變換器、單端反激式變換器實(shí)例實(shí)例斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-621、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)變壓器原邊電路：電壓型變壓器原邊電路：電壓型推挽逆變電路。推挽逆變電路。變壓器副邊電路：全波整變壓器副邊電路：全波整流電路。流電路。兩個(gè)兩個(gè)Forward變換器的組變換器的組合，開(kāi)關(guān)管合，開(kāi)關(guān)管T1、T2輪流導(dǎo)輪流導(dǎo)通，變壓器鐵芯交變磁化。通，變

17、壓器鐵芯交變磁化。+-dU+-CRToU圖5.34 推挽式變換器的電路圖及波形圖1D2DL1N2N1T2Toiu00ttN2N1dUont2TsLiIooU(a)(b)LiIo+-oiu斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-632、工作原理、工作原理T1導(dǎo)通、導(dǎo)通、T2截止：截止： u11=Ud， uoi=(N2/N1)Ud， uL=(N2/N1Ud)-Uo， D1正偏導(dǎo)正偏導(dǎo)通，通， iD1=iL線性增長(zhǎng)，線性增長(zhǎng)， D2反反偏截止，偏截止， i iD2=。T1截止、截止、T2導(dǎo)通：導(dǎo)通： u12=-Ud， uoi=(N2/N1)Ud， uL=(N2/N1)Ud-Uo， D1

18、反偏截反偏截止，止， i iD=， D2正偏導(dǎo)通，正偏導(dǎo)通，i iD2=i iL L線性增長(zhǎng)。線性增長(zhǎng)。+-dU+-CRToU圖5.34 推挽式變換器的電路圖及波形圖1D2DL1N2N1T2Toiu00ttN2N1dUont2TsLiIooU(a)(b)LiIo+-oiu斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-64T T1 1、T T2 2都截止：都截止：u uoioi=0=0，D D1 1、D D2 2同時(shí)續(xù)流，若不考慮激磁電流，同時(shí)續(xù)流，若不考慮激磁電流，則則i iD1D1=i=iD2D2=i=iL L/2/2。 u uL L=-=-U Uo o，i iL L線性下降。線性下

19、降。+-dU+-CRToU圖5.34 推挽式變換器的電路圖及波形圖1D2DL1N2N1T2Toiu00ttN2N1dUont2TsLiIooU(a)(b)LiIo+-oiu注：注：T1和和T2同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于變壓器一次側(cè)繞組短路，因于變壓器一次側(cè)繞組短路，因此此應(yīng)避免兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通！應(yīng)避免兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通！根據(jù)根據(jù)iL是否連續(xù)可分為是否連續(xù)可分為連續(xù)工況和斷續(xù)工況。連續(xù)工況和斷續(xù)工況。斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-654、特點(diǎn)分析、特點(diǎn)分析l 如果兩個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不如果兩個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱，使會(huì)變壓器中存在直對(duì)稱，使會(huì)變壓器中存在直流分量，因此容易發(fā)生

20、變壓流分量，因此容易發(fā)生變壓器的偏磁和直流磁飽和。器的偏磁和直流磁飽和。3、波形分析、波形分析+-dU+-CRToU圖5.34 推挽式變換器的電路圖及波形圖1D2DL1N2N1T2Toiu00ttN2N1dUont2TsLiIooU(a)(b)LiIo+-oiu斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-665、基本關(guān)系、基本關(guān)系 原邊原邊T T承受最大電壓：承受最大電壓：原邊原邊D D承受最大電壓：承受最大電壓：副邊副邊D D承受最大電壓：承受最大電壓：)585(U)(2d12DNNUo在連續(xù)工況下：dTUU2maxdDUNNU)(212maxdDUU2max 如果輸出電感電流不連

21、續(xù)，輸出電壓如果輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓Uo將高將高于式（于式（5-58）的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高）的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下，在負(fù)載為零的極限情況下，Uo=(N2/N1)Ud。斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-676 6、推挽式變換器、推挽式變換器實(shí)例實(shí)例斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-68+-dU+-CRoU圖5.35 半橋式變換器的電路圖及波形圖1D2DL1N2N1T2Toiu00ttN2N1ont2TsLiIooU2N1C2CLiIo2Ud1u+-(a)(b)2Ud+-oiu1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)變壓器原邊電路

22、：電壓型變壓器原邊電路：電壓型半橋逆變電路。半橋逆變電路。變壓器副邊電路：全波整變壓器副邊電路：全波整流電路。流電路。注：注：T1和和T2同時(shí)導(dǎo)通將造同時(shí)導(dǎo)通將造成橋臂貫穿短路，因此成橋臂貫穿短路，因此應(yīng)避應(yīng)避免兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通！免兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通！斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-69+-dU+-CRoU圖5.35 半橋式變換器的電路圖及波形圖1D2DL1N2N1T2Toiu00ttN2N1ont2TsLiIooU2N1C2CLiIo2Ud1u+-(a)(b)2Ud+-oiu T1與與T2交替導(dǎo)通，使變壓器一次交替導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為側(cè)形成幅值為Ud/2的交流電

23、壓。的交流電壓。改變開(kāi)關(guān)的占空比，就可改變輸改變開(kāi)關(guān)的占空比，就可改變輸出電壓出電壓Uo。 T1導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)，D1處于通態(tài)；處于通態(tài)；T2導(dǎo)通導(dǎo)通時(shí)，時(shí)，D2處于通態(tài)。處于通態(tài)。 當(dāng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，變壓器繞當(dāng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，變壓器繞組組N1中的電流為零，中的電流為零，D1和和D2都都處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電流。處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電流。 T1或或T2導(dǎo)通時(shí)電感導(dǎo)通時(shí)電感L的電流逐漸的電流逐漸上升，上升，T1和和T2都關(guān)斷時(shí)，電感都關(guān)斷時(shí)，電感L的電流逐漸下降。的電流逐漸下降。2、工作原理、工作原理（與推挽式類似）（與推挽式類似）斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-70

24、+-dU+-CRoU圖5.35 半橋式變換器的電路圖及波形圖1D2DL1N2N1T2Toiu00ttN2N1ont2TsLiIooU2N1C2CLiIo2Ud1u+-(a)(b)2Ud+-oiu3、主要波形、主要波形（與推挽式類似）（與推挽式類似）4、特點(diǎn)分析、特點(diǎn)分析l 由于電容的隔直作用，半由于電容的隔直作用，半橋電路對(duì)由于兩個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)橋電路對(duì)由于兩個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱而造成的變通時(shí)間不對(duì)稱而造成的變壓器一次側(cè)電壓的直流分壓器一次側(cè)電壓的直流分量有自動(dòng)平衡作用，因此量有自動(dòng)平衡作用，因此不容易發(fā)生變壓器的偏磁不容易發(fā)生變壓器的偏磁和直流磁飽和。和直流磁飽和。斬波電路2022-4-12北京交通

25、大學(xué)電氣工程學(xué)院5-715、基本關(guān)系、基本關(guān)系原邊原邊T承受最大電壓：承受最大電壓：副邊副邊D承受最大電壓：承受最大電壓：)595(U)(d12DNNUo在連續(xù)工況下：dTUUmaxdDUNNU)(12max 如果輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓如果輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓Uo將高將高于式（于式（5-59）的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，）的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下，在負(fù)載為零的極限情況下，Uo=(N2/N1)(Ud/2)。斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-726 6、半橋式變換器、半橋式變換器實(shí)例實(shí)例斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)

26、院5-73+-dU+-CRoU1D2DL1N2N3T4T2NLiIo1u+-(a)1T2T+-2u1u0t圖5.36 全橋式變換器電路及波形圖dUsT0t0t0t2udUN2oU3uLiont/2sT/2N1+-3uIo(b)dUN2N11、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)變壓器原邊電路：電壓型變壓器原邊電路：電壓型全橋逆變電路。全橋逆變電路。變壓器副邊電路：全波整變壓器副邊電路：全波整流電路。流電路。注：注：T1和和T2（或（或T1和和T2 ）同時(shí)導(dǎo)通將造成橋臂貫穿短同時(shí)導(dǎo)通將造成橋臂貫穿短路，因此路，因此應(yīng)避免同一個(gè)橋臂應(yīng)避免同一個(gè)橋臂上兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通！上兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通！斬波電路2022-4-12北

27、京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-74+-dU+-CRoU1D2DL1N2N3T4T2NLiIo1u+-(a)1T2T+-2u1u0t圖5.36 全橋式變換器電路及波形圖dUsT0t0t0t2udUN2oU3uLiont/2sT/2N1+-3uIo(b)dUN2N12、工作原理、工作原理（與推挽式類似）（與推挽式類似）互為對(duì)角的兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通，同互為對(duì)角的兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通，同一橋臂上下兩開(kāi)關(guān)交替導(dǎo)通，使變壓一橋臂上下兩開(kāi)關(guān)交替導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為器一次側(cè)形成幅值為Ud的交流電壓，的交流電壓，改變占空比就可以改變電壓改變占空比就可以改變電壓Uo。當(dāng)當(dāng)T1與與T4開(kāi)通后，二極管開(kāi)通后，二極管D

28、1處于通處于通態(tài)；態(tài)；T2與與T3開(kāi)通后，開(kāi)通后，D2處于通態(tài)。處于通態(tài)。當(dāng)當(dāng)4個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)， D1和和 D2都處都處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電感電流。于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電感電流。T1與與T4開(kāi)通或開(kāi)通或T2與與T3開(kāi)通時(shí)，電感開(kāi)通時(shí)，電感L的電流逐漸上升，的電流逐漸上升，4個(gè)開(kāi)關(guān)管都關(guān)個(gè)開(kāi)關(guān)管都關(guān)斷時(shí)，電感斷時(shí)，電感L的電流逐漸下降。的電流逐漸下降。斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-75+-dU+-CRoU1D2DL1N2N3T4T2NLiIo1u+-(a)1T2T+-2u1u0t圖5.36 全橋式變換器電路及波形圖dUsT0t0t0t2udUN2oU3u

29、Liont/2sT/2N1+-3uIo(b)dUN2N13、主要波形、主要波形（與推挽式類似）（與推挽式類似）4、特點(diǎn)分析、特點(diǎn)分析l 如果如果T1、T4與與T2、T3的導(dǎo)通的導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱，則交流電壓時(shí)間不對(duì)稱，則交流電壓u1中中將含有直流分量，會(huì)在變壓器將含有直流分量，會(huì)在變壓器一次側(cè)產(chǎn)生很大的直流分量，一次側(cè)產(chǎn)生很大的直流分量，造成磁路飽和，因此全橋電路造成磁路飽和，因此全橋電路應(yīng)注意避免電壓直流分量的產(chǎn)應(yīng)注意避免電壓直流分量的產(chǎn)生，也可以在一次側(cè)回路串聯(lián)生，也可以在一次側(cè)回路串聯(lián)一個(gè)電容一個(gè)電容（見(jiàn)實(shí)例中的（見(jiàn)實(shí)例中的Cb），以阻斷直流電流。以阻斷直流電流。斬波電路2022-4-12北

30、京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-765、基本關(guān)系、基本關(guān)系 原邊原邊T承受最大電壓：承受最大電壓： 副邊副邊D承受最大電壓：承受最大電壓： )605(U)(2d12DNNUo在連續(xù)工況下：dTUUmaxdDUNNU)(212max如果輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓如果輸出電感電流不連續(xù)，輸出電壓Uo將高將高于式（于式（5-60）的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高）的計(jì)算值，并隨負(fù)載減小而升高，在負(fù)載為零的極限情況下，在負(fù)載為零的極限情況下，Uo=(N2/N1)Ud。斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-776 6、全橋式變換器、全橋式變換器實(shí)例實(shí)例斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工

31、程學(xué)院5-78 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 變壓器利用率（單端、雙端）變壓器利用率（單端、雙端） 激磁能量（去磁方法）激磁能量（去磁方法） 開(kāi)關(guān)器件電壓應(yīng)力開(kāi)關(guān)器件電壓應(yīng)力 功率等級(jí)（應(yīng)用場(chǎng)合）功率等級(jí)（應(yīng)用場(chǎng)合） 驅(qū)動(dòng)難易程度驅(qū)動(dòng)難易程度 可靠性（短路、偏磁）可靠性（短路、偏磁）斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-79單端正單端正激激單端反單端反激激推挽推挽半橋半橋全橋全橋電路結(jié)電路結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單復(fù)雜復(fù)雜變壓器變壓器利用率利用率低低 （單向（單向激磁）激磁）高高 （雙向（雙向激磁）激磁）開(kāi)關(guān)器開(kāi)關(guān)器件所受件所受應(yīng)力應(yīng)力大大 UTmax=（1+N1/N3)UdUTmax=Ud+（N1/

32、N2)UoUTmax=2Ud小小UTmax=UdUTmax=Ud激磁能激磁能量去向量去向反饋到反饋到電源電源消耗于消耗于負(fù)載負(fù)載斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-80單端正單端正激激單端反單端反激激推挽推挽半橋半橋全橋全橋功率等功率等級(jí)級(jí)較大較大幾百幾百W幾幾KW小小幾幾W幾幾十十W較大較大幾百幾百W幾幾KW較大較大幾百幾百W幾幾KW最大最大幾百幾百W幾百幾百KW驅(qū)動(dòng)難驅(qū)動(dòng)難易程度易程度易易難難必須要必須要隔離驅(qū)隔離驅(qū)動(dòng)動(dòng)可靠性可靠性（貫穿短（貫穿短路、偏磁路、偏磁）高高差差有偏磁有偏磁問(wèn)題問(wèn)題有貫穿短有貫穿短路問(wèn)題路問(wèn)題有偏磁、有偏磁、貫穿短路貫穿短路問(wèn)題問(wèn)題斬波電路20

33、22-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-81單端正單端正激激單端反單端反激激推挽推挽半橋半橋全橋全橋占空比占空比D 0.5D 1D 0.5D 0.5D 0.5Uo/Ud( N2/N1 )D( N2/N1 )(D/1-D)2( N2/N1 )D( N2/N1 )D2( N2/N1 )D開(kāi)關(guān)數(shù)量開(kāi)關(guān)數(shù)量 少（少（1）少（少（1） 多（多（2） 多（多（2） 最多（最多（4）斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-821、以下哪些電路中的變壓器激磁能量不消耗在負(fù)、以下哪些電路中的變壓器激磁能量不消耗在負(fù)載上載上? 單端正激變換器單端正激變換器 單端反激變換器單端反激變換器 電壓型推挽

34、式變換器電壓型推挽式變換器 電壓型半橋變換器電壓型半橋變換器 電壓型全橋變換器電壓型全橋變換器2、以下哪些電路中的變壓器在工作時(shí)只單向激磁、以下哪些電路中的變壓器在工作時(shí)只單向激磁? 單端正激變換器單端正激變換器 單端反激變換器單端反激變換器 電壓型推挽式變換器電壓型推挽式變換器 電壓型半橋變換器電壓型半橋變換器 電壓型全橋變換器電壓型全橋變換器斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-833、從工作原理上講，以下哪些電路的占空比調(diào)節(jié)、從工作原理上講，以下哪些電路的占空比調(diào)節(jié)范圍不會(huì)大于范圍不會(huì)大于0.5? 單端正激變換器單端正激變換器 單端反激變換器單端反激變換器 電壓型推挽式變換器電壓型推挽式變換器 電壓型半橋變換器電壓型半橋變換器 電壓型全橋變換器電壓型全橋變換器4、以下哪些電路中的開(kāi)關(guān)器件承受的電壓大于直、以下哪些電路中的開(kāi)關(guān)器件承受的電壓大于直流輸入電壓流輸入電壓? 單端正激變換器單端正激變換器 單端反激變換器單端反激變換器 電壓型推挽式變換器電壓型推挽式變換器 電壓型半橋變換器電壓型半橋變換器 電壓型全橋變換器電壓型全橋變換器斬波電路2022-4-12北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院5-845、以下哪些電路中的開(kāi)關(guān)器件必須要