第3章 直流-直流变流电路

1、第第3章章 直流直流-直流变流电路直流变流电路第第3章章 直流直流-直流变换电路直流变换电路引言引言直流-直流变换电路（DC-DC Converter）将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。广泛应用于直流电动机调速、蓄电池充电、开关电源等方面。特别是在电力牵引方面，如地铁、电气机车等。采用DC/DC变换器，可实现无级调速，比变阻器调速方式节省电能20-30。采用不控整流加直流斩波调压方式替代晶闸管相控整流，以提高变流装置的输入功率因数、减少网侧电流谐波并提高系统动态响应速度。第第3章章 直流直流-直流变流电路直流变流电路引言引言直流-直流变流电路（DC-DC Converter）将直流电

2、变为另一固定电压或可调电压的直流电。包括直流-直流变换器（DC/DC Chopper，直流斩波电路）和直流交流直流电路（直-交-直电路或带隔离的直流-直流变流电路）。 直流斩波电路种类6种基本斩波电路：降压斩波电路降压斩波电路、升压斩波电路升压斩波电路、 升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。复合斩波电路不同结构基本斩波电路组合。多相多重斩波电路相同结构基本斩波电路组合。第第3章章 直流直流-直流变流电路直流变流电路引言引言 直流电源电压-脉冲电压 基本斩波电路不能实现幅值和极性变换 由电力电子开关和储能元件电力电子开关和储能元件构成的斩波器可以实现上述目标。

3、为了简化分析，斩波器元件具有理想特性，即储能元件储能元件足够大足够大（L、C）；电力电子开关元件为理想开关特性电力电子开关元件为理想开关特性。3.1 基本斩波电路基本斩波电路蓄电池组蓄电池组36V36V或或48V48V（铅酸电池）（铅酸电池）永磁直流电机永磁直流电机（无刷电机）（无刷电机）3.1.1 降压斩波电路降压斩波电路如： 36V10AH 、48V14AH传统方法：传统方法：电阻分压电阻分压缺点：电阻缺点：电阻损耗及发热损耗及发热严重。严重。电力电子技术的方法：电力电子技术的方法：有多种方案，其中最基有多种方案，其中最基本的是本的是降压斩波电路降压斩波电路。DCDC48V48VDCDC0

4、 048V48V降压降压？电动车用电机分类：电动车用电机分类：直流有刷电机 、无刷电机、交流电机；调压调速调压调速v1.电路结构电路结构 3.1.1 降压斩波电路降压斩波电路图图3- 1 降压斩波电路的原理图降压斩波电路的原理图 降压斩波电路（降压斩波电路（Buck Chopper)用于将直流电源电压转换为低于其值的直流电压，并实现电能传递。为实现电压变换和适应不同负载情况，在基本斩波电路之间加入电感L和续流二极管VD，形成直流通道，起滤波作用。LC输出滤波 全控型器件 若为晶闸管，须有辅助关断电路。负载续流二极管3.1.1 降压斩波电路降压斩波电路 电路结构负载出现的反电动势典型用途之一是拖

5、动直流电动机，也可带蓄电池负载。3.1.1 降压斩波电路降压斩波电路工作原理工作原理c) 电流断续时的波形EV+-MRLVDioEMuoiGtttOOOb)电流连续时的波形TEiGtontoffioi1i2I10I20t1uoOOOtttTEEiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMa) 电路图图5-1 降压斩波电路得原理图及波形t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升。t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。3.1.1 降压斩波电路降压斩波电路

6、数量关系数量关系电流连续负载电压平均值：（5-1）（5-2）tonV通的时间通的时间 toffV断的时间断的时间 D-导通占空比导通占空比 电流断续，Uo被抬高，一般不希望出现。 负载电流平均值：3.1.1 降压斩波电路降压斩波电路斩波电路三种控制方式T不变，变ton 脉冲宽度调制（PWM）。ton不变，变T 频率调制。ton和T都可调，改变占空比混合型。此种方式应用最多第3章3.1节介绍过：电力电子电路的实质上是分时段线性电路的思想。基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析。分V处于通态和处于断态初始条件分电流连续和断续3.1.1 降压斩波电路降压斩波电路DC-DC电路的重要定理电感两

7、端电压uL在一个开关周期内的平均值为零。电容电流iC在一个开关周期内的平均值为零。在稳态条件下:电感电流电感电流连连续工作模式续工作模式：图图3- 降压电路电流临界连续工作降压电路电流临界连续工作模式下的工作波形模式下的工作波形Sg00iLoUttontofft0uLdoUULISDTSToI电感电感足够大时，负载电流波形平直，足够大时，负载电流波形平直，设设电源电流平均值为电源电流平均值为Id，负载电流平均值，负载电流平均值为为I0，则：，则：3.1.1 降压斩波电路降压斩波电路输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器3.1.1 降压斩波电路降压斩波电路如何选择如何选择LC？电

8、感电流断续工作模式电感电流断续工作模式：图图3- 降压电路电流临界连续工作降压电路电流临界连续工作模式下的工作波形模式下的工作波形Sg00iLoUttontofft0uLdoUULISDTSToI12SDLRT判断降压型电路中电感电流连续与否的临界条件判断降压型电路中电感电流连续与否的临界条件。01111( )()22STLLLSLSSIi t dtI TITTLLdodiuLUUdtdoLSUUIDTLodUDU1LoSDIU TL12LoSDIU TL电感电流电感电流临界连续时的电流均值为：临界连续时的电流均值为：电感电流连续的临界条件为电感电流连续的临界条件为：ooLUIIR3.1.1

9、降压斩波电路降压斩波电路3.1.1 降压斩波电路降压斩波电路3.1.1 3.1.1 降压斩波电路降压斩波电路20UzmT占空比占空比D=0.83，输出电压，输出电压Uo=40V，转速，转速680r/min，设轮，设轮径径40cm，则对应时速，则对应时速50km。占空比占空比D=0.42，输出电压，输出电压Uo=20V，转速，转速330r/min，设轮，设轮径径40cm，则对应时速，则对应时速24km。实现了调压调速。实现了调压调速。3.1.1 降压斩波电路降压斩波电路 升压斩波电路（升压斩波电路（Boost Chopper） 电路结构电路结构1) 升压斩波电路的基本原理升压斩波电路的基本原理d

10、iVDoiSSuLCRLidUoUS导通时，导通时，L储能；电容给负载供电；储能；电容给负载供电；S关断时，关断时，L释放能量，电源与释放能量，电源与uL一起给电容充电，一起给电容充电， 并给负载供电。并给负载供电。Sg000iLiSoUtttontofftt0uSt0t1t20tio3.1.2 升压斩波电路升压斩波电路储存电能储存电能保持输保持输出电压出电压3.1.2 升压斩波电路升压斩波电路2) 升压斩波电路的输入输出关系升压斩波电路的输入输出关系diVDoiSSuLCRLidUoU电感电感L在一个开关周期在一个开关周期T上的平均感应电压为上的平均感应电压为0，因此：，因此：()0d on

11、odoffLSU tUUtUT01STLLSUu dtT11odUUD升压升压升压斩波电路之所以能升压斩波电路之所以能够升压够升压的原因的原因：一是电：一是电感感L储能之后具有使电压储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。可将输出电压保持住。Sg000iLiSoUtttontofftt0uSt0t1t20tio3）电感电流断续工作模式电感电流断续工作模式：判断判断升升压型电路中电感电流连续与否的临界条件压型电路中电感电流连续与否的临界条件。电感电流电感电流临界连续时临界连续时VD的电流均值为：的电流均值为：电感电流连续的临界条件为电感电流连续的临界条件为

12、：ooDUIIRdiVDoiSSuLCRLidUoUSg00iLdUttontofft0uLdoUULISDTSToI2(1)2SDDLRT二极管二极管VD电流的开关周期平均值电流的开关周期平均值ID等于等于负载电流平均值负载电流平均值Io。()LLLdSdiIuLLUdtDT电感电流上升段11odUUD(1)oSLU DD TIL2(1)1(1)(1)22oSDLLU DD TIIDIDL3.1.2 升压斩波电路升压斩波电路升压斩波电路板升压斩波电路板主电路主电路PWM脉冲脉冲产生电路产生电路MOSFET散热器散热器快恢复续流快恢复续流二极管二极管调节调节PWM占占空比空比3.1.2 升压斩

13、波电路升压斩波电路a a0.10.1a a0.20.2a a0.40.4a a0.60.63.1.2 升压斩波电路升压斩波电路2) 升压斩波电路典型应用升压斩波电路典型应用一是用于直流电动机传动一是用于直流电动机传动二是用作二是用作单相功率因数校正（单相功率因数校正（PFC）电路电路ttTEiOOb)a)i1i2I10I20I10tontofftOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20uo图5-3 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形 a） 电路图 b） 电流连续时 c） 电流断续时用于直流电动机传动用于直流电动机传动再生制动时把电能回馈再生制动时把电能回馈给直流

14、电源。给直流电源。电动机电枢电流连续和电动机电枢电流连续和断续两种工作状态。断续两种工作状态。直流电源的电压基本是直流电源的电压基本是恒定的，不必并联电容恒定的，不必并联电容器。器。动画演示动画演示。3.1.2 升压斩波电路升压斩波电路3.1.3升降压斩波电路升降压斩波电路 升降压斩波电路升降压斩波电路 (buck -boost Chopper) 电路结构电路结构利用利用“电感两端电压在一个开关周期内的平均值为零电感两端电压在一个开关周期内的平均值为零”的规律可得的规律可得 010sTd ono offLLssU tU tUu dtTT 1odUDUD 0D1/2，降压，降压1/2D1，升压，

15、升压输出与输入反极性输出与输入反极性3.1.3升降压斩波电路升降压斩波电路 升降压斩波电路升降压斩波电路 (buck -boost Chopper) 电路结构电路结构电感电流连续与否的临界条件为电感电流连续与否的临界条件为： 2(1)2SDLRT应用应用：升降压型电路可以灵活地改变电压的高低，还能改升降压型电路可以灵活地改变电压的高低，还能改变电压极性，因此常用于电池供电设备中产生负电源的电变电压极性，因此常用于电池供电设备中产生负电源的电路，还用于各种开关稳压器中。路，还用于各种开关稳压器中。3.1.4 Cuk斩波电路斩波电路Cuk斩波电路斩波电路电路工作稳定条件下，电路工作稳定条件下，S通

16、时，通时，UdLSUd回路和回路和C1SR L1C1回路有电流。回路有电流。S断时，断时，UdLC1VDUd回路和回路和L1VDRL1回路有电流。回路有电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。输出电压的极性与电源电压极性相反。图图3-14 Cuk电路电流连续工作时的电路电路电流连续工作时的电路状态状态a) 电路状态电路状态1 (S通通) b) 电路状态电路状态2 (S断断)数量关系数量关系 优点优点（与升降压斩波电路相比）：输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很 小，有利于对输入、输出进行滤波。但电路较复杂。3.1.4 Cuk斩波电路斩波电路111()(1)0()(1)0LddCLCo

17、oUU DUUDUUUDUD1odUDUD 设两个电感电流都连续，分别计算电感设两个电感电流都连续，分别计算电感L和和L1的两端电的两端电压在一个开关周期内的平均值为：压在一个开关周期内的平均值为：联立方程，消去联立方程，消去UC1，可得，可得Cuk电路输出电压与输入电压比为电路输出电压与输入电压比为VDSSuLCRLidUoUL11LiC13.1.4 Cuk斩波电路斩波电路1odUDUD 负载电流很小时，电路中的电感电流将负载电流很小时，电路中的电感电流将断续断续，电压比的，电压比的公式不再满足公式不再满足 ，输出电压，输出电压|Uo|DUd /(1-D)，产产生生uL的时间的时间toff,

18、且负载电流越小，且负载电流越小，| Uo |越高。输出空载时，越高。输出空载时， | Uo |，故，故Cuk型电路型电路 不应空载，否则会产生很高的电压不应空载，否则会产生很高的电压而而损坏损坏电路中电路中的的元器件。元器件。VDSSuLCRLidUoUL11LiC1VDSSuLCRdUoULiC11LiL1ZetaZeta斩波电路斩波电路SepicSepic斩波电路斩波电路3.1.2复合斩波电路和多相多重斩波电路复合斩波电路和多相多重斩波电路3.1.7 复合斩波电路复合斩波电路复合斩波电路降压斩波电路和升压斩波电路组合构成 斩波电路用于拖动直流电动机时，常要使电动机既可电动运行，又可再生制动

19、。降压斩波电路能使电动机工作于第1象限。升压斩波电路能使电动机工作于第2象限。电流可逆斩波电路电流可逆斩波电路：降压斩波电路与升压斩波电路组合。此电路电动机的电枢电流可正可负，但电压只能是一种极性，故其可工作于第1象限和第2象限。二象限二象限电流可逆斩波电路电流可逆斩波电路ttb)uoioiV1iD1iV2iD23.2.1 电流可逆斩波电路电流可逆斩波电路电路结构a) 电路图V1和VD1构成降压斩波电路，电动机为电动运行，工作于第1象限。V2和VD2构成升压斩波电路，电动机作再生制动运行，工作于第2象限。必须防止V1和V2同时导通而导致的电源短路。工作过程（三种工作方式)第3种工作方式：一个周

20、期内交替地作为降压斩波电路和升压斩波电路工作。第第1象限，降压斩波，电动状态，调压调速；象限，降压斩波，电动状态，调压调速； 第第2象限，升压斩波，发电状态，再生制动，减速。象限，升压斩波，发电状态，再生制动，减速。图5-7 电流可逆斩波电路及波形3.2.2 桥式可逆斩波电路桥式可逆斩波电路四象限桥式可逆斩波电路四象限桥式可逆斩波电路两个电流可逆斩波电路组合起来，分别向电动机提供正向和反向电压。图3-22 桥式可逆斩波电路 使V4保持通时，等效为图5-7a所示的电流可逆斩波电路，提供正电压，可使电动机工作于第1、2象限。使V2保持通时，V3、VD3和V4、VD4等效为又一组电流可逆斩波电路，向

21、电动机提供负电压，可使电动机工作于第3、4象限 。直流脉宽调速与直流脉宽调速与V-M调速区别：调速区别：直流脉宽调速直流脉宽调速 直流直流V-M调速调速四象限运行四象限运行1.1. 主电路线路简单，需要的功率元件少；主电路线路简单，需要的功率元件少；2.2. 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗和开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗和发热都很小；发热都很小；3.3. 低速性能好，稳速精度高，因而调速范围宽；低速性能好，稳速精度高，因而调速范围宽；4.4. 系统快速响应性能好，动态抗干扰能力强；系统快速响应性能好，动态抗干扰能力强；5.5. 主电路元件工作在开关状态，导通损耗小，

22、装置效率主电路元件工作在开关状态，导通损耗小，装置效率高；高；6.6. 直流电源可采用三相二极管整流，电网功率因数高，直流电源可采用三相二极管整流，电网功率因数高，但不能有源逆变，将能量回送电网。但不能有源逆变，将能量回送电网。直流脉宽调速：直流脉宽调速： 直流脉宽调速与直流脉宽调速与V-M调速区别：调速区别：小小 结结 重点：重点：1 1）降压斩波的工作原理、波形分析、输）降压斩波的工作原理、波形分析、输入输出关系及应用；入输出关系及应用； 2 2）升压）升压斩波的工作原理、波形分析、斩波的工作原理、波形分析、输输入入输出关系及应用输出关系及应用； 3 3）电流可逆斩波电路和桥式斩波电路的）

23、电流可逆斩波电路和桥式斩波电路的分析。分析。3.1 直接直接DC-DC变换器变换器变压器整流电路滤波器直流交流交流脉动直流直流逆变电路图图 3-153-15 间接直流变流电路的结构在实际应用中，基于电压等级的变换、安全、在实际应用中，基于电压等级的变换、安全、隔离、系统串并联等原因，开关电源的输入与隔离、系统串并联等原因，开关电源的输入与输出之间之间往往需要输出之间之间往往需要电气隔离电气隔离，这时可在非，这时可在非隔离型的直直变换器电路中加入隔离型的直直变换器电路中加入高频变压器高频变压器，就可以得到隔离型的直直变换器。就可以得到隔离型的直直变换器。3.2 变压器隔离型变压器隔离型DC/DC

24、变换器变换器直接直接DC/DC变换器：变换器：1、一般使用、一般使用PWM控制；控制； 2、不能空载运行；、不能空载运行； 3、占空比不能接近、占空比不能接近1。 采用这种结构的变换原因：输出端与输入端需要隔离。某些应用中需要相互隔离的多路输出。输出电压与输入电压的比例远小于1或远大于1。交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤波电感、滤波电容的体积和重量。工作频率高于20kHz这一人耳的听觉极限，可避免变压器和电感产生噪音。变压器整流电路滤波器直流交流交流脉动直流直流逆变电路图图 3-153-15 间接直流变流电路的结构先将直流逆变为交流，再整流为直流电，也称为直-交-直电路。3.2

25、变压器隔离型变压器隔离型DC/DC变换器变换器3.2 变压器隔离型变压器隔离型DC/DC变换器变换器在电压和电流不变的条件下，工作频率越高，所需滤波电感的电感值越小，所需滤波电容的电容值也越小；工作频率越高，所需变压器的绕组匝数越少，所需铁心的横截面积也越小，从而可以选用较小的滤波电感、滤波电容和变压器。因此，通过提高工作频率也可以使滤波电感、滤波电容和变压器的体积和重量显著降低。由于工作频率较高，逆变电路通常使用全控型器件，如MOSFET、IGBT等。整流电路中通常采用快恢复二极管或通态压降较低的肖特基二极管。3.2 变压器隔离型变压器隔离型DC-DC变换器变换器单端电路：单端电路：变压器中

26、流过的是直流脉动电流。常用于小功变压器中流过的是直流脉动电流。常用于小功率电源变换。率电源变换。双端电路：双端电路：变压器中的电流为正负对称的交流电流。铁芯变压器中的电流为正负对称的交流电流。铁芯的利用率高，常用于大功率领域。的利用率高，常用于大功率领域。n 变压器隔离型的变压器隔离型的DC/DC变流电路分两大类：变流电路分两大类： 按变压器中流过的电流性质按变压器中流过的电流性质分为：分为： 按能量传递的工作方式按能量传递的工作方式分正激和反激电路：分正激和反激电路： 正激电路：正激电路：开关管导通时，电源将能量直接传送至负载。开关管导通时，电源将能量直接传送至负载。反激电路：反激电路：开关

27、管导通时，电源将电能转为磁能储存在电开关管导通时，电源将电能转为磁能储存在电感中，感中， 当开关管阻断时再将磁能变为电能传送至负载。当开关管阻断时再将磁能变为电能传送至负载。3.3 带隔离的直流直流变流电路带隔离的直流直流变流电路3.2.1 3.2.1 正激电路正激电路3.2.2 3.2.2 反激电路反激电路3.2.3 3.2.3 半桥电路半桥电路3.2.4 3.2.4 全桥电路全桥电路3.2.5 3.2.5 推挽电路推挽电路3.2.1 正激电路正激电路开关开关S开通开通后，变压器绕组后，变压器绕组W1两两端的电压为上正下负，与其耦合端的电压为上正下负，与其耦合的的W2绕组两端的电压也是上正下

28、绕组两端的电压也是上正下负。因此负。因此VD1处于通态，处于通态，VD2为断为断态，电感态，电感L的电流逐渐增长；的电流逐渐增长；S关断后关断后，电感，电感L通过通过VD2续流，续流，VD1关断。变压器的励磁电流经关断。变压器的励磁电流经N3绕组和绕组和VD3流回电源，所以流回电源，所以S关关断后承受的电压为：断后承受的电压为： 13(1)SdNuUN1）正激电路）正激电路(Forward)的工作过程的工作过程BRBSBHO图图 3-24 3-24 磁心复位过程磁心复位过程2）变压器的磁心复位）变压器的磁心复位开关S开通后，变压器的激磁电流由零开始，随时间线性的增长，直到S关断。为防止变压器的

29、激磁电感饱和，必须设法使激磁电流在S关断后到下一次再开通的时间内降回零零，这一过程称为变压器的磁心变压器的磁心复位复位。复位电路：VD3和线圈W3。变压器的磁心复位时间为(折算到复位电路) on13rsttNNt3.2.1 正激电路正激电路激磁激磁退磁退磁S处于断态的时间必须大于处于断态的时间必须大于trst，使变压使变压器磁芯可靠复位。器磁芯可靠复位。最大运行导通比最大运行导通比DDmax=N1/(N1+N3)didLudtdt3） 输出电压输出电压oonon222111donoffUttNNNDUN ttN TN3.2.1 正激电路正激电路在输出滤波在输出滤波电感电流连续电感电流连续的情况

30、下，的情况下，利用利用“电感电压电感电压uL在一个开关周期在一个开关周期内的平均值为零内的平均值为零”的原理，得的原理，得21()0doono offNUUtU tN 电感电流断续时电感电流断续时，输出电压，输出电压Uo将随负载电流减小而升将随负载电流减小而升高，在负载电流为零的极限情况下，高，在负载电流为零的极限情况下，UoUdN2/N1。（uL=Uo的时间小于的时间小于toff） 经过与前面降压型电路相似的推导经过与前面降压型电路相似的推导过程过程，可得可得电感电流电感电流临界连续的条件临界连续的条件：12SDLRT 输入输出电压比可输入输出电压比可看成是，将输入电压看成是，将输入电压Ud

31、按电压比折按电压比折算至变压器二次侧后根据降压型电路得到的。后面将要提算至变压器二次侧后根据降压型电路得到的。后面将要提到的半桥型、全桥型和推挽型电路也是如此。到的半桥型、全桥型和推挽型电路也是如此。3.2.2 反激电路反激电路1）反激电路的工作过程：）反激电路的工作过程：图图 3-27 3-27 反激电路原理图反激电路原理图 S开通后，开通后，VD处于断态，处于断态，W1绕绕组的电流线性增长，电感储能组的电流线性增长，电感储能增加；增加；S关断后，关断后，W1绕组的电流被切断，绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过变压器中的磁场能量通过W2绕绕组和组和VD向输出端释放。向输出端释放。图图

32、3-28 3-28 反激电路电流连续时的工作波形反激电路电流连续时的工作波形 电流连续模式电流连续模式：根据磁心复位原：根据磁心复位原则，则，S S导通和关断时的磁心磁通导通和关断时的磁心磁通量的增加量和减小量应相等。即量的增加量和减小量应相等。即S S通时，通时， S S断时，断时，电流断续模式电流断续模式：S S开通前，开通前，W W2 2绕组绕组中的电流已经下降到零。此时输中的电流已经下降到零。此时输出电压高于上式的计算值，并随出电压高于上式的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的负载减小而升高，在负载为零的极限情况下，极限情况下， ，因此反，因此反激电路不应工作于负载开路状态。激电路

33、不应工作于负载开路状态。oU2）反激电路的工作模式：）反激电路的工作模式：oon221off11iUtNNDUNtND图图 3-14 3-14 反激电路原理图反激电路原理图 3.2.2 反激电路反激电路1ionUNt2ooffUNt反激型电路电感反激型电路电感电流连续的临界电流连续的临界条件为条件为：2(1)2SDLRT3.2.3 半桥电路半桥电路S1与与S2交替导通，使变压器一次侧形成幅值交替导通，使变压器一次侧形成幅值为为Ui/2的交流电压。改变开关的占空比，就的交流电压。改变开关的占空比，就可以改变二次侧整流电压可以改变二次侧整流电压ud的平均值，也的平均值，也就改变了输出电压就改变了输

34、出电压Uo。S1导通时，二极管导通时，二极管VD1处于通态，处于通态，S2导通时导通时，二极管，二极管VD2处于通态处于通态;当两个开关都关断时，电感当两个开关都关断时，电感L续流，续流，VD1和和VD2都处于通态，各分担一半的电流。都处于通态，各分担一半的电流。（设（设置死区防止直通故障）置死区防止直通故障）S1或或S2导通时电感导通时电感L的电流逐渐上升，的电流逐渐上升，两个两个开关都关断时，电感开关都关断时，电感L的电流逐渐下降的电流逐渐下降。S1和和S2断态时承受的峰值电压均为断态时承受的峰值电压均为Ui。1）半桥电路的半桥电路的工作过程工作过程图图 3-16 3-16 半桥电路原理图

35、半桥电路原理图 2）数量关系）数量关系由于电容的隔直作用，半桥电路对由于两个开关导通时间不对称而造成的变压器一次侧电压的直流分量有自动平衡作用，因此不容易发生变压器的偏磁和直流磁饱和。当滤波电感当滤波电感L L的电流连续时：的电流连续时： 如果输出电感电流不连续，输出电压如果输出电感电流不连续，输出电压U U0 0将高于上式的计算值，并随负载减小而升将高于上式的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下，输出滤波高，在负载为零的极限情况下，输出滤波电容达到最大充电值：电容达到最大充电值： oon21iUtNUN T2o12iUNUN图图 3-16 3-16 半桥电路原理图半桥电路原理图

36、 3.2.3 半桥电路半桥电路onon22o1122iiUttNNUUTNN T全桥电路中，互为对角的两个开关同时导全桥电路中，互为对角的两个开关同时导通，同一侧半桥上下两开关交替导通，使通，同一侧半桥上下两开关交替导通，使变压器一次侧形成幅值为变压器一次侧形成幅值为U Ui i的交流电压，的交流电压，改变占空比就可以改变输出电压。改变占空比就可以改变输出电压。当当S S1 1与与S S4 4开通后，开通后，VDVD1 1和和VDVD4 4处于通态，电感处于通态，电感L L的电流逐渐上升；的电流逐渐上升；S S2 2与与S S3 3开通后，二极管开通后，二极管VDVD2 2和和VDVD3 3处

37、于通态，处于通态，电感电感L L的电流也上升。的电流也上升。当当4 4个开关都关断时，个开关都关断时，4 4个二极管都处于通个二极管都处于通态，各分担一半的电感电流，电感态，各分担一半的电感电流，电感L L的电的电流逐渐下降。流逐渐下降。S S1 1和和S S2 2断态时承受的峰值电断态时承受的峰值电压均为压均为U Ui i。（。（原理与半桥电路相同。原理与半桥电路相同。）1）全桥电路的）全桥电路的工作过程工作过程3.2.4 全桥电路全桥电路3.2.4 全桥电路全桥电路l 如果如果S1、S4与与S2、S3的的导通时间不导通时间不对称对称，则交流电压，则交流电压uT中将含有直流中将含有直流分量，

38、分量，会在变压器一次侧产生很大会在变压器一次侧产生很大的直流的直流 分量分量，造成磁路饱和，因此，造成磁路饱和，因此全桥电路应注意避免电压直流分量全桥电路应注意避免电压直流分量的产生，也可在一次侧回路的产生，也可在一次侧回路串联一串联一个电容，以阻断直流电流个电容，以阻断直流电流。2）数量关系）数量关系滤波电感电流连续时：滤波电感电流连续时：输出电感电流断续时，输出电压输出电感电流断续时，输出电压Uo将高将高于上式的计算值，并随负载减小而升高，于上式的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下：在负载为零的极限情况下： oon212iUtNUNT2o1iNUUN图 3-18 全桥电路原

39、理图 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO3.2.5 推挽电路推挽电路1）推挽电路的）推挽电路的工作过程工作过程2 2）数量关系）数量关系滤波电感滤波电感L L电流连续时：电流连续时：输出电感电流不连续时，输出电压输出电感电流不连续时，输出电压Uo将高于上式的计将高于上式的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下：下：oon212dUtNUNTi12oUNNU3.2.6 全波整流和全桥整流全波整流和全桥整流双端电路中常用的整流电路形式为全双端电路中常用的整流电路形式为全波整流电路和全桥整流电路。波整流电路和全桥整流电路。a）全波整流电路）全波整流电路1）全波整流电路的特点）全波整流电路的特点优点：电感优点：电感L的电流回路中只有一个的电流回路中只有一个二极管压降，二极管压降，损耗小损耗小，而且整流电，而且整流电路中只需要路中只需要2个二极管