电力电子学第七章课件

电力电子学第七章课件第7章辅助元器件和系统1第1页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统2第七章辅助元器件和系统7.1触发、驱动器7.2过电流保护和过电压保护7.3开关器件的开通、关断过程与安全工作区7.4缓冲器7.5电感（电抗器）、方波变压器和脉冲变压器7.6滤波器7.7散热系统7.8控制系统和辅助电源第2页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统3电力电子变换器中，周期性地改变开关的通、断状态，可实现DC/DC、DC/AC、AC/DC、AC/AC电力变换和控制。电力电子变换器中除开关电路外，还必须有一些辅助元器件和系统，如触发驱动器、过流过压保护系统、缓冲器、电感、电容、变压器、滤波器、散热系统、辅助电源、控制系统等。本章介绍这些辅助元器件和系统

7.0辅助元器件和系统第3页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统4电力电子变换器系统框图示例第4页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统5第七章辅助元器件和系统7.1触发、驱动器7.2过电流保护和过电压保护7.3开关器件的开通、关断过程与安全工作区7.4缓冲器7.5电感（电抗器）、方波变压器和脉冲变压器7.6滤波器7.7散热系统7.8控制系统和辅助电源第5页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统6晶闸管SCR的触发驱动器

GTO的触发驱动器

BJT的驱动器

P-MOSFET、IGBT的驱动器7.1触发、驱动器触发控制器从控制系统接收控制信号，经过处理后输出触发驱动电压(电流)，开通或关断元器件，不同的开关器件，不同的应用情况，要求不同的触发驱动器，已有各类开关元器件的触发驱动器可供选用。第6页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统7晶闸管SCR的触发驱动器

GTO的触发驱动器

BJT的驱动器

P-MOSFET、IGBT的驱动器第7页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统8有隔离变压器的SCR触发驱动器SCR只要求有脉冲电流触发其开通，脉冲电流Ig上升沿要陡，强触发数值要足够大（脉冲足以使SCR立即开通）第8页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统9有隔离变压器的SCR驱动器

SCR只要求有脉冲电流触发其开通，脉冲电流Ig上升沿要陡，强触发数值要足够大（脉冲足以使SCR立即开通）晶闸管SCR触发驱动器第9页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统10晶闸管SCR触发驱动器由发光二极管LED和光控晶闸管LAT组成光电耦合隔离较变压器隔离电磁干扰小，但光控晶闸管LAT必须能承受电路的高压快速光耦响应时间可小于1.5μs

高压电力系统、直流输电等用的SCR触发器大都采用光纤电缆传送驱动信号第10页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统11晶闸管SCR的触发驱动器

GTO的触发驱动器

BJT的驱动器

P-MOSFET、IGBT的驱动器第11页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统12GTO的触发驱动器

GTO要求有正值门极脉冲电流+Ig触发其开通，负值脉冲电流-Ig使其关断

MOS管M1、M2接收从控制系统输入的高频互补式方波电压后，向GTO输出+Ig触发其开通，并使C充电。要关断已处于通态的GTO（M1、M2已无输入信号）时，需触发开通SCR，C放电形成-Ig，关断GTO第12页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统13晶闸管SCR的触发驱动器

GTO的触发驱动器

BJT的驱动器

P-MOSFET、IGBT的驱动器第13页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统14BJT理想驱动条件及理想波形BJT的驱动器基极驱动电流的波形：晶体管开通的瞬间，驱动电流应有足够陡的前沿和比稳态驱动电流大得多的前沿峰值电流，以保证晶体管迅速进入饱和状态；基极电流的稳态值：应使晶体管处于饱和或临界饱和状态，以降低通态损耗；驱动电流后沿加一个较大的负电流：以保证迅速地将晶体管b-e之间的结间存储电荷抽出，加快关断过程，降低开关损耗，并有利于提高开关频率。基极驱动电路必须隔离，响应快，波形不失真。有过流或晶体管进入放大区工作的保护功能。第14页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统15BJT的驱动器及驱动波形

BJT要求有正值基极电流+IB强触发开通，并要求有持续的较小的驱动电流，保持其通态。最好有-IB使其关断时间缩短，有较小的负基极电流维持其可靠的断态与R并联的C提供了强触发+IG输入端P为低电平时，TR1通，TR2通，有+iG驱动BJT

输入端为高电平时，TR1断，TR3通，C经TR3放电，形成BJT关断所需的-iB第15页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统16

P点有输入信号时，反相器输出VB=0，光耦驱动器TL1导通使A点为高电位，经R1使T1导通，为BJT提供+IB

当P点无输入信号时，VP=0，光耦驱动LT2导通，使A点为低电位，T2导通，C经T2、R2放电，为BJT提供关断电流-IB有光耦隔离的BJT的驱动器第16页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统17BJT的其他驱动电路第17页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统18晶闸管SCR的触发驱动器

GTO的触发驱动器

BJT的驱动器

P-MOSFET、IGBT的驱动器第18页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统19基于大脉冲电流TTL驱动器一般选取正UGE=12~15V，关断过程中，为尽快使栅极输入电容放完电，并将P-MOSFET或IGBT置于反偏的最大安全工作区，应施加一负偏压UGE，但它受IGBT的GE间最大反向耐压限制，一般取-2~-10V第19页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统20有脉冲变压器的驱动器

P-MOSFET、IGBT等都是电压型驱动器件，要求有持续的电平+VG使其开通并保持其通态；关断时最好加持续的负电平-VG，并维持其可靠的断态

P有正信号输入时，AM截止，开通P-MOSFET；P=0时，AM开通，C放电，P-MOSFET截止第20页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统21有光耦隔离的驱动器

P有正信号输入时，放大器输出A点正电位使T1导通，P-MOSFET开通，并保持通态

P无信号输入时，A点为负电位，T2导通，稳压管DZ两端电压抽出C电荷，并在P-MOSFET管上栅-源极加负压，使其关断并保持断态第21页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统22第七章辅助元器件和系统7.1触发、驱动器7.2过电流保护和过电压保护7.3开关器件的开通、关断过程与安全工作区7.4缓冲器7.5电感（电抗器）、方波变压器和脉冲变压器7.6滤波器7.7散热系统7.8控制系统和辅助电源第22页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统23过电流保护过电压保护开关器件串联、并联应用时的均压、均流保护7.2过电流保护和过电压保护第23页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统24过电流保护过电压保护开关器件串联、并联应用时的均压、均流保护7.2过电流保护和过电压保护第24页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统25过电流保护可同时采用多种过流(过载、短路)保护，各尽所能协调配合，实现可靠地选择性保护。

电子保护：动作阈值高，延时小，封锁脉冲，停机快速熔断器：既可作短路保护又可作过载保护

SCR被触发导通，烧断熔断器，切断电路开关管设死区延时开通，防止直通第25页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统26过电流保护过电压保护开关器件串联、并联应用时的均压、均流保护7.2过电流保护和过电压保护第26页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统27过电压保护避雷器击穿对地放电，防止雷电过电压设置Co，抑制操作开关S通、断时过电压线路上并接RC过电压缓冲器线路上并接压敏电阻RV用缓冲器抑制开关管通、断时的过电压第27页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统28过电流保护过电压保护开关器件串联、并联应用时的均压、均流保护7.2过电流保护和过电压保护第28页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统29开关管串并联均压均流保护开关管并联使用时要均流—串LP-MOS管通态电阻rT温度系数为正(温度高，rT大)开关管并联自动均流。BJT的rT温度系数为负，不宜并联使用。IGBT大电流时，rT温度系数为正。

开关管串联使用时要均压—并RC

取R11=R12远小于rT1、rT2—稳压均压取R13=R14，C13=C14—动态均压第29页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统30第七章辅助元器件和系统7.1触发、驱动器7.2过电流保护和过电压保护7.3开关器件的开通、关断过程与安全工作区7.4缓冲器7.5电感（电抗器）、方波变压器和脉冲变压器7.6滤波器7.7散热系统7.8控制系统和辅助电源第30页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统31线路电感Lσ=0时开关器件的开通、关断过程线路电感Lσ≠0时开关器件的开通、关断过程安全工作区7.3开关器件的开通、关断过程与安全工作区第31页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统32开关器件的开通、关断过程可以近似认为在一个开关周期Ts=Ton+Toff期间io=Io不变，开通关断过程中iT线性变化断态：

+VG=0，rT=∞，iT=0，D续流Io，VT=VD，A点通态：有+VG，rT=0，iT=Io，D截止，VT=0，C点第32页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统33开关器件的开通、关断过程开通：断态→通态，rT从∞→0，iT从0线性上升至Io，VT从VD↘I0关断：通态→断态，rT从0→∞，iT从Io线性下降至0，VT从0↗VD开通过程中工作点如何从A过渡到C？

VT按什么规律降至0？关断过程中工作点从C如何过渡到A？

VT按什么规律上升至VD？取决于电路中的电感L及开关管的并联电容C第33页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统34开关器件的安全工作区无串联电感时：开通过程：ABC(高压下电流上升AB，负载电流下电压下降BC）关断过程：CBA(负载电流下电压上升对应CB，高压下电流下降对应BA）有串联电感时：开通过程AQEC，比ABC好关断过程CBHPA，比CBA差第34页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统35线路电感Lσ=0时开关器件的开通、关断过程线路电感Lσ≠0时开关器件的开通、关断过程安全工作区7.3开关器件的开通、关断过程与安全工作区第35页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统36线路电感Lσ=0时开关器件开通关断过程第36页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统37有+VG后延时td，rT从∞→0，有-VG，经存储时间trv，rT从0→∞

开通：rT↓，iT↗Io之前，D仍导电，VT=VD

在tri期间it↗Io，D仍导电，VTVD，A→B。此后，在tfv期间，iT=Io，D截止，rT↓，VT↘0，B→C

关断：rT↑，在trv期间VT↗VD，D仍截止，iT

Io，C→B

此后，在tfi期间VT=VD，D导电，rT↑，iT↘0，B→A线路电感Lσ=0时开关器件开通关断过程第37页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统38线路电感Lσ=0时开关器件开通关断过程开通电流iT上升期：iT=Iot/tri(7-1)关断电流iT下降期：iT=Io(1-t/tfi)(7-2)若认为vT在开通关断过程中也呈线性变化在则：（7-5）（7-6）第38页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统39线路电感Lσ=0时开关器件的开通、关断过程线路电感Lσ≠0时开关器件的开通、关断过程安全工作区7.3开关器件的开通、关断过程与安全工作区第39页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统40线路电感Lσ≠0时开通过程开通过程：断态时，VT=VD，iT=0。工作点为A，有VG后，rT↓，iT=Io.t/tri,tri期间上升时，D仍在导电，VT=VD-LσdiT/dt=VD-LσIo/tri=VQ<VD，工作点从A立刻转移到Q点，在tri期间再从Q→E，此后iT

Io，rT↓，VT从VQ→0，工作点从E→C。第40页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统41线路电感Lσ≠0时关断过程关断过程：通态时VT=0，iT=Io，工作点为C，撤除VG后，rT↑，VT↑，在trv期间VT↗VD前，D仍反偏截止，iT=Io，工作点从C→B，此后rT↑，一旦VT>VD时，D导电iT线性减小，vT=VD-LσdiT/dt=VD+LσIo/tfi=VCEP，工作点立即从B→H，在iT从Io↘0期间工作点从H→P，一旦iT=0，工作点从P→A(iT=0，VT=VD)第41页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统42线路电感Lσ=0时开关器件的开通、关断过程线路电感Lσ≠0时开关器件的开通、关断过程安全工作区7.3开关器件的开通、关断过程与安全工作区第42页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统43安全工作区Lσ=0时，开通轨迹ABC，关断轨迹CBALσ≠0时，开通轨迹AQEC，关断轨迹CBHPALσ改善了开通轨迹，恶化了关断轨迹安全工作区：

VT<VCEP，KJ线左侧

iT<ICM，NM线下方

Pt=VT×iT，功率限制线左下侧第43页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统44第七章辅助元器件和系统7.1触发、驱动器7.2过电流保护和过电压保护7.3开关器件的开通、关断过程与安全工作区7.4缓冲器7.5电感（电抗器）、方波变压器和脉冲变压器7.6滤波器7.7散热系统7.8控制系统和辅助电源第44页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统45全控型开关管LCRD型复合缓冲器电力二极管、晶闸管的RC缓冲电路P-MOSFET、IGBT的限幅箝位缓冲器7.4缓冲器第45页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统46全控型开关管LCRD型复合缓冲器电力二极管、晶闸管的RC缓冲电路P-MOSFET、IGBT的限幅箝位缓冲器7.4缓冲器第46页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统47全控型开关管LCRD复合缓冲器缓冲电路由Ls、Cs、Ds、Rs组成，T用于全控型开关管GTO、BJT、IGBT、P-MOS。串联电感Ls用于开通缓冲vT，类似于线路电感Lσ≠0时的开通过程，开通轨迹为图7.12(C)中的AQEC，开通时iT↑，使VT=VD-LσdiT/dt=VD-LσIo/tri=VQ<VD第47页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统48全控型开关管LCRD复合缓冲器并联电容Cs用于关断缓冲vT关断T时，rT↑，VT=rT×iT↑，在VT<VD时，D0仍反偏截止。iL=iT+iCIo不变，iT=Io(1-t/tfi)下降，iC=Iot/tfi上升，VC=VT充电上升。若在tfi期间，iT→0，iC→Io，使第48页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统49全控型开关管LCRD复合缓冲器此后，T已关断，iL继续对Cs充电到iL=0，VC=VT=VCEP，解VD、LS、CS电路微分方程，得到：最后，Vo=VCEP经RS对电源放电，使iC=iR→0。VC=VT=VD，关断轨迹为CAPA。第49页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统50全控型开关管LCRD复合缓冲器第50页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统51例题7.1

BuckDC/DC变换器VD=200V，Io=10A，

Vo=100V，fs=20KHz，Po=1kW。tri=tfr=tfi=trv=0.75μs，

Ls=3μH，Cs取为临界关断电容，Rs=40Ω，求开关损耗并画出开关轨迹。第51页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统52全控型开关管LCRD型复合缓冲器电力二极管、晶闸管的RC缓冲电路P-MOSFET、IGBT的限幅箝位缓冲器7.4缓冲器第52页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统53电力二极管、晶闸管的RC缓冲器由上例，串联电感Ls(开通缓冲)对减少开通损耗作用不大，同时Ls使关断时VT增大到VCEP(超过VD50％)，为了简化缓冲电路，常不引入串联电感Ls，这时图7.12(a)变为7.13(a)图7.13(a)所示R、C、D缓冲电路常用于保护晶闸管图7.13(a)再取消DS，仅有RS、CS的缓冲电路常用于保护电力二极管第53页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统54全控型开关管LCRD型复合缓冲器电力二极管、晶闸管的RC缓冲电路P-MOSFET、IGBT的限幅箝位缓冲器7.4缓冲器第54页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统55P-MOSFET、IGBT的限幅箝位缓冲器关断过程：①rt↑，在vT从0↗VD期间D0、D仍反偏截止，iL=iT=Io，工作点从C→B②vT略大于VD后，D0导电，iT↘0的tfi期间，iC使C充电，VC=VT↑，D导电通态时，iL=iT=Io，D0、D截止，C充电到VC=VD第55页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统56P-MOSFET、IGBT的限幅箝位缓冲器①C→B②B→M③M→P，iT=0，VC=VT=VCM=VTM后，T关断，iL继续对C充电,iL=0时vC=vT=VTP=VCP④P→A，VC=VT经L、电源、R放电至VD

，关断轨迹为：C→B→M→P→A第56页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统57P-MOSFET、IGBT的限幅箝位缓冲器断态时，iT=0，VT=VC=VD，D0续流开通过程：①A→F，rT↓，iT=iL↗Io的tri期间，D0仍导电，VT↓，C经T、R放电，D截止，iT=Io时，工作点从A→F第57页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统58P-MOSFET、IGBT的限幅箝位缓冲器第58页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统59P-MOSFET、IGBT的限幅箝位缓冲器开通过程②中：F→C，iT=Io时，VT=VTF，D0、D截止，rT↓，VT→0，VC→VD，工作点从F→C①②第59页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统60P-MOSFET、IGBT的限幅箝位缓冲器无论通态、断态vC都为VD，开关过程中vC变化也不大，仅在关断过程中VT超过VD后，C才起作用——限幅缓冲，广泛应用于IGBT的DC/DC、DC/AC变换器第60页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统61例题7.2VD=220V，Io=50A，L=2μH，C=5μF，R=5Ω，tfi=1.5μS，tri=1μS，确定开通关断轨迹解得：关断时：M点，VTM=VCM=227.4V(不大，Poff小)P点，VTP=VCP=251.3V

开通时：F点，VTF=128V(很低，Pon小)，VCF=217.5V电容电压变化范围小：217.5-220-227.4V开关管最高电压仅251.3V(VD=220V)第61页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统62第七章辅助元器件和系统7.1触发、驱动器7.2过电流保护和过电压保护7.3开关器件的开通、关断过程与安全工作区7.4缓冲器7.5电感（电抗器）、方波变压器和脉冲变压器7.6滤波器7.7散热系统7.8控制系统和辅助电源第62页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统63电感（电抗器）方波变压器和脉冲变压器7.5电感（电抗器）、方波变压器和脉冲变压器第63页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统64电感（电抗器）方波变压器和脉冲变压器7.5电感（电抗器）、方波变压器和脉冲变压器第64页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统65电感(电抗器)电路：电压V克服电阻R产生电流I，V=R1I+R2I，R=ρ×l/Sc=l/γSc磁路：磁压F(NI)克服磁阻产生磁通φ，F(NI)=Rmoφ+Rmcφ，Rm=l/μSc第65页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统66电感(电抗器)单位：I(A)，l0、lc(cm)，L(H)，φ(麦克斯韦MX)，B(MX/cm2——高斯GS)按以上各式设计铁芯电感第66页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统67电感（电抗器）方波变压器和脉冲变压器7.5电感（电抗器）、方波变压器和脉冲变压器第67页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统68方波变压器及其磁通变化规律Bm相同时，正弦电压有效值高10％电压相同时，正弦电压的φm，Bm可小10％第68页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统69例7.3脉冲变压器设计VD=15V，R=50Ω，铁芯Bm=10000GS时，μm=1A/cm2，Br=5000，要求输出脉冲电压V=10V，脉宽T=200μs脉冲变压器及单边磁化曲线第69页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统70例题7.3脉冲变压器设计负载电流：

I2m=V2/R=10/50=0.2A磁化电流：

im=Hm×lc/N1=0.05A负载电流折算至N1：

I’2m=i2m×N2/N1=0.16A选用直径0.2mm导线：q=π/4×0.22=0.0314电流密度：j=i/q=5.5A/mm2磁通单方向变化△B=Bm-Br，利用率不高若磁通双向变化，则△B=Bm-(-Bm)=2Bm，铁芯利用率高2～3倍或SC，N可小2～3倍脉冲变压器及单边磁化曲线第70页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统71第七章辅助元器件和系统7.1触发、驱动器7.2过电流保护和过电压保护7.3开关器件的开通、关断过程与安全工作区7.4缓冲器7.5电感（电抗器）、方波变压器和脉冲变压器7.6滤波器7.7散热系统7.8控制系统和辅助电源第71页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统72滤波器基本功能和类型LC滤波器特性分析谐振型滤波器7.6滤波器第72页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统73滤波器基本功能和类型LC滤波器特性分析谐振型滤波器7.6滤波器第73页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统74滤波器功能、类型电力电子变换中，开关管周期性通断变换，输出电压是周期性，幅值为±VD的脉波DC/AC逆变电路的输出电压V2除基波V21外，还有高次谐波电压V2h输出电流除了基波电流i21外，还有高次谐波电流i2hLo感抗XL=2πfhLo，fh高，XLh大Co容抗Xc=1/2πfhCo，fh高，XLc小第74页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统75滤波器功能、类型谐波电压V2h几乎全部压降在Lo上谐波电流I2h几乎全部流入Co使输出电压中VLh很小，负载中iLh很小Lo、Co对基波电压电流的影响分析：负载基波电流iL1在Lo上产生基波压降，VL1在Co中产生基波电容电流流过Lo和开关管第75页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统76滤波器功能、类型AC/DC整流电路输入电流i1除基波电流i11外，还有谐波i1hL1对谐波电流阻抗大，C1对谐波电流阻抗小I11中的谐波电流几乎全部流入C1，使电源电流is≈is1L1、C1对基波电压电流的影响分析：基波电流is1在L1上产生基波压降

V1在C1中产生基波电容电流，流过L1及交流电源第76页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统77滤波器功能、类型滤波器类型：按放置位置分：输入滤波器、输出滤波器、中间滤波器按电路架构分：LC串、并联滤波器和LC谐振滤波器(7.6.3节)中间滤波器：L2、C2的输入输出都是直流①它把整流电路输出的直流电压中的谐波降落在L2上，减小C2端的谐波电压②它把逆变器输入断的谐波电流流入C2，减小L2中的谐波电流第77页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统78滤波器基本功能和类型LC滤波器特性分析谐振型滤波器7.6滤波器第78页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统79LC滤波器的特性分析用jω代替S得到LoCo滤波器对不同频率ω的电压衰减系数为：幅频特性逆变器输出滤波电路第79页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统80LC滤波器的特性分析ω0越小(L0C0大)，谐波衰减量越大谐振频率ω越高，谐波衰减量越大逆变器输出滤波电路幅频特性第80页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统81LC滤波器的特性分析幅频特性物理说明：

u=ω/ω0=10，δ=0时，VL/V2=0.01，衰减40dBu=ω/ω0=5，δ=0时，VL/V2=0.0416，衰减27.6dBu=ω/ω0=5，δ=0.5时，VL/V2=0.0408，衰减27.8dB相频特性：

u=ω/ω0=1，VL滞后V290°(公式7-69)第81页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统82LC滤波器的特性分析根据要求的LC滤波器对谐波ω的衰减系数，如(uL/u2(ω)=0.01，40dB)，可以得知相对频率u及LoCo的谐振频率由此可设计LoCo

。幅频特性逆变器输出滤波电路第82页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统83LC滤波器的特性分析ω1小(L1，C1大），谐波电流频率ω越高，则Kih越小，Ish越小第83页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统84LC滤波器的特性分析设计LC滤波器的一般要求：(1)负载上的单次谐波电压和总谐波电压降低到允许范围内；电源中单次谐波电流和总谐波电流降低到允许范围内。(2)C0中的电流不过分增加开关器件的电流；C1的基波电流不致过分增加电源的电流。(3)滤波电感基波阻抗不大，负载变化时开关电路输入电压波动不大，负载电压波动不大。(4)滤波器LC电压、电流的kVA值小，成本低、体积小、重量轻。第84页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统85滤波器基本功能和类型LC滤波器特性分析谐振型滤波器7.6滤波器第85页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统86谐振滤波器第86页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统87第七章辅助元器件和系统7.1触发、驱动器7.2过电流保护和过电压保护7.3开关器件的开通、关断过程与安全工作区7.4缓冲器7.5电感（电抗器）、方波变压器和脉冲变压器7.6滤波器7.7散热系统7.8控制系统和辅助电源第87页，共95页，2023年，2月20日，星期二第7章辅助元器件和系统88散热系统(散热器-风冷、水冷、油冷)环境A管壳C器件管芯PN结J带散热器的开关器件散热器S热等效电路CθjPiCθCθjRθjCRθC