1能量路由器主要子模塊分析概述 11.1BOOST變換器端□ 11.2BUCK變換器端□ 21.3雙向BUCK/BOOST變換器端□ 1.4逆變變換器端□ 5 51.1BOOST變換器端口1.1.1主電路及工作原理圖1.1所示為BOOST升壓變換器端□的主電路圖。圖1.1是BOOST升壓電路的主電路拓撲圖，其中U?為直流母線電壓，S為開關(guān)管，在外部PWM脈沖信號的激勵下工作于開關(guān)狀態(tài)。當開關(guān)開通時，電感開始積蓄能量，電感電流上升，二極管屬于關(guān)斷狀態(tài)，當開關(guān)關(guān)閉時，電感電流不變出現(xiàn)負電壓并且高于母線電壓，此時產(chǎn)生升壓作用，此時二極管提供能量，而且給電容充電。升壓變換器不斷重復此過程。2若開通時間t,關(guān)閉時間t,開關(guān)運行周期T=tn+t。定義占空比為：升壓比為：理論上電感儲能與釋放能量相等，所以當電感電流連續(xù)時，輸出電壓：1.2BUCK變換器端口1.1.1主電路及工作原理圖1.2所示為BUCK降壓變換器的主電路圖。在時間等于零時，使開關(guān)開通，開始的所給電壓Vs開始向電阻提供能量，電阻電流以指數(shù)曲線升高。當時間到達某一時刻，使開關(guān)關(guān)閉，電阻電流經(jīng)二極管D回流，電阻電壓Vo接近為0,電阻電流呈指數(shù)曲線下降，為使電阻電流連續(xù)而且波動較小，要保證電感L數(shù)量值比較大。至一個周期T結(jié)束，再驅(qū)動S導通，重復上一周期過程。負載電壓的平均值為：α為開通占空比，簡稱占空比。能看出輸出到電阻的電壓平均值V?最大為Vs,降低通空比α,V?隨著變小。31.3雙向BUCK/BOOST變換器端口圖1.3所示為雙向DC/DC變換器主電路拓撲圖。如圖1.3所示，當電能從電動勢高的地方向電動勢通過改變可控開關(guān)S?的占空比d?可改變電動勢低兩端電壓或電流的大小。當可控開關(guān)S?開通時電感電流開始上升，其電流增加的數(shù)值為當可控開關(guān)S?關(guān)斷時電感電流開始下降，其電流下降數(shù)值為當可控開關(guān)S1開通時，電感電流開始上升，由于電容C?電壓較小，所以電感電開關(guān)S?關(guān)閉時，續(xù)流二極管D?開通，電感電動勢的流向與電流流向相反，因此電感電流減少。在DC/DC變換器啟動的某一段時間內(nèi)，每個周期的電感電流的增加數(shù)值大于其減小的數(shù)值，電容C2兩側(cè)電壓在一個周期內(nèi)處在增加電能模4期的上升，每個開關(guān)周期電感電流值會不斷上升直到C2兩端電動勢達到平穩(wěn)的數(shù)值U2,此時電感電流上升的數(shù)值與降低的數(shù)值一致，雙向DC/DC變換器運行于平穩(wěn)狀U?=d?U?(0.6)如圖1.3所示，當電能從電動勢低的地方向電動勢高的地方流動時，雙向DC/DC模塊可以相當于升壓變換器，其中可控開關(guān)管S?的占通過改變可控開關(guān)S?的占空比d?可改變電動勢高兩端電壓當雙向DC/DC模塊運行在平穩(wěn)狀態(tài)時，在一個周期內(nèi)，電感得出的能量，當功率開關(guān)管S?開通時電感電流隨之增加，其電流增量為：當可控開關(guān)S?關(guān)閉時電感電流隨之下降，其電流減小的數(shù)值為：當可控開關(guān)S?開通時，電感電流隨之變大，因電容的電動勢比較小，所以電感電流的上升速度大于平穩(wěn)狀態(tài)，C1接收能量，電容C1兩側(cè)電壓不斷上升；當可關(guān)S?關(guān)閉時，續(xù)流二極管D?導通，電感電動勢的流向與流減少。在DC/DC變換器啟動的某一段時間內(nèi)，每個周期的電感電流的增加數(shù)值大于其減小的數(shù)值，電容C2兩側(cè)電壓在一個周期內(nèi)處在增加電能模式，隨著開關(guān)周期的上升，每個開關(guān)周期電感電流值會不斷上升直如果雙向DC/DC模塊運行于穩(wěn)定狀態(tài)時，可以把U2作為固定值，那么L大致等于電阻兩端電流數(shù)值，紋波電流大致為電容接收和放出的電流，如圖1.3所示，可控開關(guān)S?與可控開關(guān)S?一起工作時，電動勢高的一側(cè)被短路，造成短路電流將可控51.4逆變變換器端口圖1.4所示為逆變器主電路拓撲圖。十十UVuruUdN'uuN5如圖1.4所示為三相橋式PWM逆變電路，功率開關(guān)器件為IGBT,負載為電感性。壓與中性點電壓大小相等，方向相反。其他各相原理相同，二極管提供換流回路，電路中VD?VD?二極管是為電感性負載換流過程提供續(xù)流回路。三相輸出的PWM波形分別為uUN、Uvn和uwN。1.5變流器端口如圖1.5所示，三相交流電源經(jīng)二次側(cè)星形聯(lián)結(jié)的三相變壓器變壓后，接于三相6圖1.5中六個開關(guān)管分成兩組，第一組VD1、VD3、VD5為共陰極連接，第二組VD2、