现代电力电子(研究生)课件

1、林渭勋，现代电力电子电路，浙江大学出版社，2002.7赵良炳，现代电力电子技术基础，清华大学出版社，1997.7张占松、蔡宣三，开关电源的原理与设计1998.6李 宏、电力电子设备用器件与集成电路应用指南，机械工业出版社 01.9张一工、现代电力电子技术原理与应用，1999.3张 立、电力电子场控器件及其应用，机械工业出版社，1995.5张卫平、绿色电源现代电能变换技术及应用，科学出版社，2001.11陈道炼、 DC-AC逆变技术及其应用 机械工业出版社, 2003.11杨玉岗.、现代电力电子的磁技术 科学出版社. 2003 Jai P.AgrawalPower Electronic Syst

2、ems Theory and Design清华大学出版 社 2001.8国内外文献参考文献:现代电力电子技术MODERN POWER ELECTRONICS 林渭勋， 现代电力电子技术，机械工业出版社，2006.1教 材:绪 论现代电力电子技术电力电子技术-利用电力电子器件对电 能进行(二次)控制与转换 的技术。 技术定位：电力、电子和控制三大 电气工程技术领域之间 的交叉、综合性学科。 技术目的：节能，降低材料消耗， 提高生产效率。 内容包括：器件、变换电路、控制 策略。1976 Dr. NewellMODERN POWER ELECTRONICS Total Energy1997: 40%

3、2010: 80% 60% 20%40%ElectricalEnergy1800190020002100204060802040608020406080Electrical EnergyTotal Energy0246810121416182030% savings withimproved powerelectronicsYear19851990199550%100%YearMade in USPower Supplies 200035 % efficiency gainADJUSTABLE SPEED 电力电子技术的发展过程半导体固态电子学: 1947年晶体管诞生 1956年晶闸管问世 微

4、 电 子 技 术-信息处理。特点：集成规模、功能。 电力电子技术-电能控制与转换。特点：器件衍生，功率、性能提高两个阶段 传统阶段（5780）：SCR家族。 快速KK、逆导RCT、双向TRIAC、不对称ASCR等。 应用电路相当 成熟-老化。 现代阶段（80 ）：全控家族。 可关断晶闸管GTO、功率晶体管GTR(BJT)、功率场效应管 MOSFET、绝缘栅极晶体管IGBT(IGT)、静电感应晶体管 SIT、静电感应晶闸管SITH、场控晶闸管MCT等。全控器件电路拓扑结构发展20kHz革命：顺变 逆变时代两个方向器件是改朝换代的领袖电力电子技术的发展趋势器件：大容量化、高频化、集成化电路：形式弱

5、电化、速度高频化、动作软开关化 控制：智能化、数字化全电战车 新型器件电力牵引电机驱动可再生能源分布式发电系统集成器件集成节能照明挑战机遇课程特点1、强调基础2、注重实践电路、磁路、电子、控制基本拓扑、原理实践积累应用后续课程1、电力电子器件的建模与仿真2、软开关与谐振变换技术3、开关电源的原理与设计4、EMI的产生及其抑制课程内容1、DC-DC变换器*2、DC-AC变换器6、电力电子器件及其建模9、谐振软开关变换器3、开关过程与缓冲技术4、斩控式AC-DC变换器5、斩控式AC-AC变换器7、电力电子电路与系统的建模与仿真8、电力电子仿真软件应用例：直流电压源1、线性晶体管串联式稳压电源 电压

6、调节范围小 损耗大、效率低 工频变压器大 有电磁隔离例：直流电压源2、斩波式稳压电源（无滤波） 无变压器 电压调节范围大 损耗小、效率高 无电磁隔离 输出脉动大、电压尖峰例：直流电压源2、斩波式稳压电源（LC滤波） 无变压器 电压调节范围大 损耗小、效率高 无电磁隔离？ 输出脉动小例：直流电压源3、半桥斩波式稳压电源（高频隔离）U4fsNBmS现代电力电子技术 ： 分解 重新整合例：直流电压源4、新的问题性能提升 PF & PFC 功率因数校正 EMI & EMC 电磁兼容 SLH 开关线性复合功率变换技术PWM+EMC+PFCLinearityPower Converter例：直流电压源5、

7、发展规律效率优波目的手 段 旋转变流机组 1920静止相控整流器 1960线性/斩控 1970/80 开关线性复合 2000？无纺纤维切割/有机材料焊接 2000焊接国家重点实验室 超 声 波 电 源IGBT单级变换输出频率25kHZ输出功率2kW频率跟踪功率调节IPM-PWM恒流/恒压控制单极性/变极性0.5占空比方波输出峰值电流10300A频率0.5300Hz。 金属熔炼用 电磁搅拌电源金卤灯群照明专用150kVA电力稳压器微等离子体轻合金表面陶瓷化方波电流脉冲电源缓冲式软开关技术5单元并联结构输出功率：500kW脉冲频率：01000Hz开关频率：10kHz输出特性：恒流峰值电流：1200

8、A边沿陡度：1000A/50us锂离子动力电池多组式车载充电电源开关器件：MOSFET开关频率：100kHz输出特性：恒流恒压输出功率：5kW超级电容电动客车电 机：直流永磁助磁，60kW；电容电压：170350V；驱动电路：双向升降压DC-DC；无损缓冲型ZC、ZV软开、关；最大输出电流：500A；变换效率：大于95；附加功能：制动能量回收、300A恒流充电 恒流助磁调节；电流双象限直流变换器SLR式高压电容恒流充电电源 全桥串连谐振拓扑 ZCS/ZVS软开关 升压整流模块串联输出 电压：010kV； 开关频率10kHz 谐振频率23.7kHz 输出200mA恒流特性第一章 DC-DC Co

9、nverter (直流变换器)按主电路器件：半控型 / 全控型直流变换器的分类：按输入输出电压：降压式 / 升压式 / 升降压式按工作范围：单象限 / 双象限 / 四象限按电路结构：单元电路 / 多元电路（单重、多重）按输入输出电隔离：非隔离 / 隔离 (正激、反激、自激）按输入滤波结构：电流源 / 电压源按器件开关方式：硬开关电路 / 软开关电路第一章 DC-DC Conwerter 多元多重结构：元从电源侧看，差T/n分时的基本电路（n个）；重从负载侧看，差T/n分时的基本电路（m个）n元n重结构n元单重结构1-1 Buck Converter1-2 Boost Converter1-3

10、Buck-Boost Converter1-4 Cuk Converter1-5 Sepic & Zeta Converter1-6 多象限变换器1-7 变压器隔离DC-DC变换器Forward/ Flyback / Royer Converter/1-8 常用PWM集成控制芯片*本章内容：条 件 假 设1、理想开关器件；2、L、C 无损耗，无寄生参数；3、电源 Ui 内阻为零，无分布参数；4、开关频率 fs 远大于截止频率 fc1-1 Buck Converter电感电流： 连续 (CCM-Continuous Current Mode) 临界 断续(DCM-Discontiuous Cur

11、rent Mode)电压纹波、谐波、内阻 电流的不同状态1 电流连续状态：稳定状态下：直流变压器在稳定状态下，一个开关周期中，电感伏秒积的代数和为0。即：电感两端的平均电压为0。L伏秒平衡原则：C安秒平衡原则：在稳定状态下，一个开关周期中，电容安秒积的代数和为0。即：流经电容的平均电流为0。 电流临界状态：D=0.1D=0.9U:100V/Div. I:5A/DivD=0.5 电流断续状态：D对UO的调节规律？输出电压的纹波和谐波设：稳态连续 IOC、IOR而 IL = IO2输出电压的谐波:未经滤波的输出电压，即二极管反压的富氏级数电路内阻的影响 (CCM)设：S与D的通态电阻相同，为ron

12、 电感寄生电阻为rL 3电源效率： 输出滤波器参数 CCM4由电感临界电流平均值： 得 其中： 若负载稳定，此L过小，使IS-on-Max和UO过大，故一般取： 若IO-min过小，所需L过大，可加假负载，但低； 由输出电压纹波幅值： 得 注意！ 高频时电容的等效电路： ESREquivalent Series Resistance 等效串联电阻 ESLEquivalent Series Inductance 等效串联电感 Rc漏电阻很大C很大 感性大，对开关电压谐波尖峰无缓冲。 选用高频电容 缩短C引线，减小分布电感；多电容并联，减小ESR。 或 仿真分析5例：计算临界电感； 计算电压纹波；

13、临界电感： 250 uH电压纹波: 0.166V (300uH 470uF)； 1.66V (300uH 47uF)仿真分析5D=0.5 DCM L=150uH CCM L=450uH1-2 Boost Converter 电感电流： 连续 临界 断续 电压纹波电流的不同状态1 电流连续状态：稳定状态下：直流升压变压器 电流临界状态： 电流断续状态：输入电流保护输出电压保护泵升电压！输出电压纹波设：稳态连续 IOC、IOR23例：Ui=1236V，Uo=48V，Pomax=120W， fs=50kHz。选取保持断续状态的L量。（与Ui=1236V无关）仿真分析4 D=0.75 D=0.50 D

14、=0.25fS =50kHz1-3 Buck-Boost ConverterBuck-Boost ConverterB-B.Converter =Buck 串联 Boost连续与临界状态1电流断续状态2例：f =20kHz, L=0.05mH, Ui=15V, Uo=10V, Po=10W, C足够大。 判断电流状态连续否？D=0.4; Ioc=1.8A, Io=1A 断续输入电流保护输出电压保护仿真分析4 D=0.4Buck-Boost Converter D=0.50fS=50kHz Po=120WBoost Converter I/O电流脉动较大 应加滤波器fS =20kHz Po=10

15、W1-4 Cuk ConverterCuk ConverterCuk Converter =Boost 串联 Buck Cuk 电路分析 C1足够大；稳态时UL1、2 = 0S 通S 关 电感上的电压 由串联结构，或L1或L2电压 Cuk 电路分析例：f =50kHz, D=0.331-5 多象限斩波电路一、双象限半桥式斩波器Buck ConverterBoost Converter双象限运行，电流、功率可逆并联双象限半桥式斩波器 设：L足够大；稳态；R= 0对电机负载，E由Ui而来对蓄电池负载，E不由Ui决定双象限半桥式斩波器二、四象限全桥式斩波器正接 + 短接四象限运行，电压、电流、功率均

16、可逆半桥并联反接 + 短接开关器件动作规律： 每臂两个开关 不同时断开 不同时导通 即：同臂互补动作（实际存在闭锁时间）四象限全桥式斩波器 设：L足够大；稳态；R= 0双极性单PWM控制1 对角线互补控制（正接+反接）单极性双PWM控制2 同臂反相控制（正接+短接）？输出如何为负？1-6 带变压器隔离的直流变换电路 前述变换器的不足： 1、无隔离；2、传输比限制；3、单路输出引入隔离变压器均可克服 隔离形式： 1、单端；2、并联；3、半桥；4、全桥 比较条件： 1、D=0.5；2、输入功率相同单端式（Buck-Boost)： S电压Usm应力大 线路简单（+MRT ？） 开关通态平均电流 Is

17、m=2Ii 需磁复位 变压器利用率低 适用于200W以下容量1-6 带变压器隔离的直流变换电路并联式(推挽式）： S1、S2 50%互补动作 开关通态平均电流 Ism=Ii 无需磁复位MRT 变压器利用率低 适用于Ui小Ii大的条件 S 电压应力Usm=2Ui 1-6 带变压器隔离的直流变换电路半桥式： 开关通态平均电流 Ism=2Ii 变压器利用率高 S1、S2 50%互补动作 S 电压应力Usm=Ui 无需磁复位MRT 适用于Ui大Ii小的条件1-6 带变压器隔离的直流变换电路全桥式： 开关通态平均电流 Ism=Ii 变压器利用率高 S1、S2 50%互补动作 S 电压应力Usm=Ui 无

18、需磁复位MRT 适用于大（1kW以上）功率要求 线路复杂、S多、N1大1、交变磁化一磁性材料的工作状态2、单向磁化3、偏直磁化 铁心利用率高 剩磁无限制 铁心损耗大 铁心利用率低 剩磁要小（加气隙） 铁心损耗小 铁心损耗很小 加气隙增电流 铁心利用率很低正激变换器 Forward Converter二 以Buck电路为基础的正激变换器剩磁的危害T的原、副边同时工作 正激 S 开通： S 关断： 剩磁电感、漏感 + 电流急剧变化 关断电压尖峰 剩磁 = 剩余能量正激变换器 Forward Converter二磁复位技术 转移消耗：正激变换器 Forward Converter二磁复位技术 再生反

19、馈：正激变换器 Forward Converter二磁复位技术 强迫去磁：实用电路正激变换器 Forward Converter二双端正激变换器 S 电压应力Usm=Ui 反激变换器 Flyback Converter三 以Buck-Boost电路为基础的反激变换器 变压器 = 耦合电感多路输出自动均衡隔离 L1、L2 交替工作L1蓄能L2 释能反激CCM变换分析 设：在直线段以单线变化反激临界变换分析 设：在直线段以单线变化 设：在直线段以单线变化反激DCM变换分析反比于Io正比于D2CCM、DCM 负载均不可开路！ 设：在直线段以单线变化反激DCM变换分析反激变换器注意事项1、CCM D的

20、双重限制2、DCM Uo对D的限制3、DCM CCM 例：双端反激变换器自激变换器 Royer Converter四通电后，设V1开通较快换流过程自激变换器 Royer Converter四开关频率 1-7 常用PWM集成控制器 TL494脉宽调制开关电源集成控制器 SG3525A脉宽调制开关电源集成控制器TL494脉宽调制开关电源集成控制器TL494的性能与特点1 TL494的工作原理2 TL494的典型应用3 TL494的特点 推挽/单端输出； 最高工作频率300kHz； 内部基准电压5V； 输入电压 41V； 工作温度范围： TL494I 为 TL494C为TL494的引脚排列TL494

21、的引脚排列TL494的性能与特点1TL494的性能与特点 - 11各引脚的名称、功能和用法该两端所接电阻与电容值的大小决定了输出PWM脉冲的频率。设置振荡器频率CTRT56该端所接电平的高低，决定了TL494两路推挽输出方式下，在最大占空比时两派冲之间的死区时间。死区时间设置端RD4用于开环控制时，可直接在该端输入给定信号；用于闭环控制时，该端与引脚2之间所接网络的不同，可构成比例、积分等类型的调节器。内部两误差放大器或输出端VO3用于开环系统时，悬空或接地；用于闭环系统时，接被控量的给定信号，同时与引脚13之间接反馈网络。内部1# 误差放大器反相输入端IN 1-2用于开环系统时，悬空或接地；

22、用于闭环系统时，接被控制量的给定信号。内部1# 误差放大器同相输入端IN1+1功能或用法名称代号脚号TL494的性能与特点 - 31 各引脚的名称、功能和用法接用户供电电源正端工作电源连接端VCC12功能或用法名称代号脚号使用时，分别接用户保护信号的取样值和保护门槛设定电压，以进行故障（过电流或过电压）保护内部2#误差放大器反相与同相输入端。IN2-IN2+1516该端输出一标准的5V+5%基准电压，其温度稳定性好，可用来作为给定信号或保护基准信号基准电压输出端VREF14该端为高电平时，TL494为推挽输出型；该端为低电平时，两路输出脉冲相同工作方式选择控制端C13TL494的性能与特点 -

23、 21、各引脚的名称、功能和用法功能或用法名称代号脚号使用时，一般与GND（引脚7）直接相连对应引脚11输出脉冲参考地端GND-10使用时，一般与GND（引脚7）直接相连对应引脚8输出脉冲参考地端GND+9该两端输出的脉冲相位互差1800，在TL494采用推换互补输出时，该两路脉冲经放大隔离后可分别驱动逆变桥中同臂的功率器件；在TL494单端工作时，该两端并联输出相同的脉冲信号，以扩大输出能力正脉冲输出端和负脉冲输出端P+P-811与TL494的供电电源地相连工作参考地端GND7 TL494的内部结构TL494的工作原理 -12TL494的工作原理 - 22 TL494的工作波形 工作频率 死

24、区时间控制器输出脉冲信号的宽度与管脚 4 所设的电平高低有关。引脚 5 所接电容恒流充电和快速放电，在电容CT上形成锯齿波。右图TL494为推挽输出型。TL494的典型应用3TL494在PWM调速系统中的应用SG3525A的性能与特点1SG3525A的引脚排列主要特性8至35V工作可外接电容，实现软启动100Hz500kHz振荡器范围带滞后的输入欠压锁定可调整的死区时间控制双路流出/吸收输出驱动器逐个脉冲封锁功能SG3525A的性能与特点 - 11该端输出方波信号，提供系统作同步或其它用途内部振荡器输出端4通过一个电容CT接地， CT的大小与输出PWM把脉冲频率成反比外接定时电容器连接端5通过

25、一个电容RT接地， RT的大小与输出PWM把脉冲频率成反比，且与CT一起决定振荡器的频率外接定时电阻器连接端6该端可输入或输出一个方波信号，可用来使振荡器与外部用户控制系统同步内部振荡器同步输入输出端3开环应用时，通过一个电阻接用户给定信号；闭环应用时，通过一个电阻接用户反馈信号内部误差放大器同相输入端2在开环使用时，与引脚9相连构成跟随器；在闭环使用时，一方面接给定，另一方面通过引脚9所接网络构成比例、积分等调节器内部误差放大器反相输入端1功能或用法名称脚号 各引脚的名称、功能和用法SG3525A的性能与特点 - 21 各引脚的名称、功能和用法使用时，通过一个高电平封锁输出脉冲，常接用户保护

26、电路输出封锁端10推挽输出时，接后续电路去控制逆变器的上桥臂功率管；单端输出时，与引脚14同时接地正脉冲输出端11与用户工作电源的地相连地端12开环使用时，与引脚1相连构成跟随器；闭环使用时，通过一个电阻或电容或电阻与电容接引脚1误差放大器补偿端/输出端9使用时，通过一个电容接地，软启动时间与该电容值的大小成正比软启动电容连接端8使用时，在该引脚与引脚5之间接一个电阻，以便CT周期性放电定时电容CT的放电端7功能或用法名称脚号SG3525A的性能与特点 - 31 各引脚的名称、功能和用法该端输出一个温度特性极好的工作参考电源，使用时，可作为给定或保护部分的基准点源参考电压输出端16接用户提供的

27、芯片工作电源，亦可与引脚13共用一个电源除输出驱动级外整个芯片工作电源连接端15推挽输出时，接后续电路去控制逆变器的下桥臂功率管；单端输出时，与引脚11同时接地负脉冲输出端14推挽输出时，直接接用户提供的输出级电源；单端输出时，通过一个电阻接用户提供的电源，并作为单端脉冲输出端输出功率放大级电源连接端13功能或用法名称脚号SG3525A的工作原理 - 12、SG3525A的功能框图SG3525A的工作原理 -22、工作频率改变接在引脚8与地之间的软启动电容器的容量可以改变软启动时间式中：振荡器的定时电容定时电容的放电电阻振荡器的定时电阻SG3525A的典型应用3SG3525A在双端输出驱动MO

28、S功率管电路中的应用第二章 DC-AC 变换器 (Inverter)2-1 硬开关方波逆变电路2-2 硬开关PWM逆变电路2-3 SPWM驱动信号的产生方法2-4 硬开关PWM逆变电路的谐波分析2-5 改善电压波形的技术措施2-7 闭锁时间对输出电压的影响2-6 逆变电路的控制 逆变器的分类：1、控制灵活、响应快速2、节省材料、减小体积3、PF大、高效节能输出频率：工频、中频、高频（20kHz）相 数：单相、三相能量流向：有源、无源电源类型：电压源型VSI、电流源型CSI电路结构：半桥、全桥、推挽、单管换流方式：负载换流式、硬开关式、谐振式按 主要优点： 主要指标：1、功率因数（PF Powe

29、r Factor)：2、畸变谐波评价=I1/I 电流谐波因数cos 相位因数 畸变因数 (DF Distortion factor) 总谐波因数 (THF Total Harmonic Distortion factor) 谐波因数 (HF Harmonic factor) 最低次谐波 (LOH Lowest-order Harmonic)3、逆变效率4、电磁兼容性EMI5、功率体积（重量）比2-1 硬开关方波逆变电路1单相逆变电路1、半桥单相逆变电路2、全桥单相逆变电路2三相逆变电路1、纵向换流控制方式2、横向换流控制方式方波逆变=PWM逆变的特例单相逆变电路1 半桥逆变电路：逆变电路的基本

30、单元！D续流 整流S导通 逆变无论电流方向如何S1、S2 50%互补导通 半桥逆变电路工作波形无直流、无余弦、无偶次谐波 半桥逆变的输出功率PDC 有功功率；PAC 无功功率 全桥逆变电路半桥并联50%对角线互补控制输出电压大一倍开关电流小一倍波形与半桥类似特点：臂内自然换流；臂间强迫换流直流电压利用率高谐波含量高：电压不可调：自然死区 全桥移相式逆变电路THFmin仍20%，且LOH=3三相方波逆变电路2180导通，60纵向换流120导通，60横向换流控制方式0 纵向换流控制方式k=1,2,3自然数 横向换流控制方式无直通2-2 硬开关PWM逆变电路1单相桥式SPWM逆变电路1、单极性调制2

31、、双极性调制2三相桥式SPWM逆变电路1、同步控制方式2、异步控制方式2-2 硬开关PWM逆变电路 基本原理等幅、等距、不等宽方波正弦波调压、调频 电路构成构成 调制方法1、单、双极性3、方波、正弦2、同步、异步 正弦波脉宽调制SPWM单相桥式SPWM逆变电路1 单极性调制： 正接+反接+短接单相桥式SPWM逆变电路1 双极性调制： 正接+反接对角线互补三相桥式SPWM逆变电路2 载波比 异步调制： m整数 同步调制： m = 整数 分段同步 为保证三相对称，共用载波应与三相调制波交点相差120： m = 3n n为正整数 为保证输出无偶次谐波、无余弦项，输出波形应1/4对称： m = 3n

32、n为正奇数 输出波形 (m=3)2-3 SPWM驱动信号的产生方法1自然采样法2低次谐波消去法3规则采样法硬件：分立、集成（SA8X系列）软件：DSP、单片机编程自然采样法（双边调制）1 利用硬件原理计算交点时刻， 设：在线实时计算、查表规则采样法（单/双边调制）2 锯齿波调制（单边） 三角波调制（双边）含偶次谐波低次谐波消去法3 以低次谐波=0为目标， 计算开关时刻。得(m-1)/2个时刻消(m-1)/2-1种谐波在1/4T内按富氏级数公式计算n次谐波幅值单相逆变消3、5次谐波2-4 改善电压波形的技术措施1新型主电路结构2多重化结构4优化PWM技术3附加输出滤波器新型主电路结构 （中点钳位

33、式PWM逆变NPC-PWM）1 直流中点钳位（主控器件全关断） 全部器件耐压=Ui/2 单极性调制（谐波小于双极性Ui/2）优化PWM技术（倍频式PWM）2fs谐波器件速度限制开关损耗限制倍频！多重化电路结构 （三相）3多重化电路结构 3附加输出滤波器4 利用负载滤波 附加滤波器2-5 逆变电路的控制策略1电压单环反馈控制2电压电流双环反馈控制4电流单环反馈控制3电压空间矢量控制5直接转矩控制*电压单环反馈控制 （电压平均值单环反馈控制方式）1 单结构简单，调节连续； 响应速度慢： 主电路滤波、检测滤波、 PI大电容； 电压波形开环，非线性负载下，电压畸变严重；电压单环反馈控制 （电压瞬时值单

34、环反馈控制方式）1电流单环反馈控制 （电流滞环跟踪控制方式）2电流单环反馈控制 2初始 滞环越小，电流谐波越少，但开关频率越高； 电流波形调节速度快，一开关周期完成； 一阶电路，无条件稳定； 开关频率不固定；安秒不平衡，半桥不宜。 每周期iL变化相同， uL伏秒平衡，无磁偏；电流单环反馈控制 （恒开关频率电流控制方式）2 开关频率固定， 同步开关控制； 高次谐波大于 滞环跟踪控制。电压电流双环反馈控制3 外环：稳定低频输出正弦电压； 内环：稳定高频调制输出电流，围绕正弦波动；电压电流双环反馈控制3电压空间矢量控制 (SVPWM)4 旋转磁场磁链圆旋转磁场分析磁链跟踪控制电压SV轨迹分析电压空间

35、矢量控制SVPWM 三相方波逆变（纵向换流） 基本矢量：上臂通1、下臂通0相邻矢量： 仅差一个开关状态；相反矢量： 互补全部开关状态。SVPWM 组合矢量：需要零矢量参与组合子扇区组合周期SVPWM 矢量序列： 直流电压利用率高 开关损耗小 近似圆形磁场 可用于静止三相逆变2-7 闭锁（死区）时间对输出电压的影响 输出电压瞬态平均值（V/Ts) 闭锁时间对输出电压的影响 死区越大，输出电压基波越小； 低次谐波增大： 单相：3、5、7次 三相：6m1次 = 0 时，THD最小。智能功率模块 IPM 80C196MC/MD控制板： DSP控制板：第三章 开关过程与缓冲技术3-2 有损缓冲电路电感电

36、流断续的缓冲电路3-3 无损缓冲电路电感电流连续的缓冲电路3-1 开关损耗与器件应力关断缓冲电路开通缓冲电路3-1 开关损耗与器件应力总损耗P = 导通损耗Pon + 阻断损耗Poff + 开关损耗 Ps （ Ps=4080%P)延迟时间 Is小， 可略上升时间存储时间 Us小，可略下降时间 Ps上升时间tup下降时间tdo一般 80%GTRMOSFETIGBT3-1 开关损耗与器件应力每周期损耗开关功率损耗开关轨迹电阻负载容性负载开通过程感性负载关断过程安全ON ：限制di/dt 开通/串联缓冲；OFF：限制du/dt 关断/并联缓冲； 降低（转移）S损耗，改变开关轨迹。缓冲电路（Snubb

37、er Circuit）有损缓冲电路无损缓冲电路部分开关损耗转移到缓冲电路电流、电压、热应力 Stress3-2 有损缓冲电路 （感性负载含有L滤波）1iL断续时的缓冲电路= L/RTs大 二次击穿小 不击穿 Em（LIcs2/2）消耗于T、RC 峰值加续流管由UR、线路电感、体电感决定反向充电建立势垒关断过程：开通过程：功率二极管动态特性加续流管tRR 允许短路时间但关断损耗仍然较大加电容 （仅为修正关断轨迹）开通过程恶化！综合利用D与C的作用 同时修正开与关的轨迹？RCD 缓冲电路 参数计算： 关断时，为RLC二阶响应 根据临界阻尼条件： 导通时，应保证在最短导通 时间内Cs充电至Ucc最小

38、脉宽限制2iL连续时的缓冲电路（Buck例）无缓冲工作波形开、关过程损耗均大！RCD关断缓冲电路 临界电容Cs缓冲 经 tDOCs大， uCE1时最小最小值应在 1 的抛物线上讨论 开关损耗=2/3时最小 电容参数在最小导通时间内Cs电荷应放尽RCD关断缓冲电路的另一种接法参数选取 电阻参数频率越高，电阻越小，开通附加电流越大。电阻值与损耗无关。RLD开通缓冲电路L恒流源，开通初，D导通/恢复， 经上升时间 tUP： uCE由Ui uLs 限制di/dt经 tUPLs大， iC IL D导通， tUP 1Ls小， iC IL D阻断， tUP tFU ，20)越大，谐波越小网侧PF=负载PF6-1 单相交流调压电路 双向功率开关共态导通&共态关断2调压电路 原理电路先断后通闭锁时间吸收电路缓冲电路 应用电路6-1 单相交流调压电路2调压电路功率限制 无共态非互补控制失控产生3、5次谐波 电流检测非互补控制6-2 三相交流调压电路6-3 交流稳压电路 部分功率编码补偿6-3 交流稳压电路 部分功率斩波补偿 C 闭锁时提供电流通路D补偿深度开关顺序补偿极性第六章 谐振软开关变换