电力电子技术-降压变换电路
请简要描述电力电子技术四种变换电路
请简要描述电力电子技术四种变换电路电力电子技术是将电力从原生的机械方式转换成电子信号的技术，其主要内容包括电机及其驱动、变速器、调压器、稳压器、调相器等。
电力电子技术的变换电路一般可以分为四类：开关电路、比较电路、数字电路、传感器电路。
开关电路用于控制和管理电子设备，是运行电子设备的基础，是电力电子技术的核心技术之一。
开关电路可以控制电子设备的启动、停止，开关的开启关闭可以实现电子设备的动作控制及输出信号的控制，从而改变电子设备的运行状态，达到控制和管理的目的。
比较电路是用于比较两个信号的大小的电路，其工作方法是把两个信号中较大的信号产生为一个新的信号，该信号可以用于对电子设备进行控制。
它广泛用于控制变路器、逆变器、变换器等各种电力电子设备，以控制它们的输出电压、功率、频率、电流等参数，以达到预定目的。
数字电路是一种使用电子信号实现数字逻辑判断和控制操作的电路，它可以实现复杂的控制功能组合，比如复杂的起动和停止控制，滑稽控制，定时计时，保护控制等。
数字电路有利于提高系统的稳定性能和节能效率，在电力电子技术中有着重要的作用。
传感器电路是一种将物理量转化成电信号的电路，是实现物理量与电子信号之间的信息传递的重要环节。
传感器电路主要用于控制电机、调节器、稳压器、控制开关等电力电子设备，可以实现智能化控制，提高系统的控制精度，节约能耗。
总之，电力电子技术的变换电路包括开关电路、比较电路、数字电路、传感器电路等四种，它们具有不同的电路控制特点和应用范围，而它们构成的电力电子系统则可以实现对电机、变送器、调压器、稳压器等设备的智能化控制，提高系统的可靠性和节能效率。
本文综述了电力电子技术四种变换电路，它们分别是开关电路、比较电路、数字电路、传感器电路，它们构成的电力电子系统可以有效提升电力电子技术的可靠性和节能效率，为社会的可持续发展和实现能源节约贡献了力量。
直流变换器的设计(降压)
直流变换器的设计（降压）一、设计要求： (1)二、题目分析： (1)三、总体方案： (2)四、原理图设计： (2)五、各部分定性说明以及定量计算： (5)六、在设计过程中遇到的问题及排除措施： (6)七、设计心得体会： (6)直流变换器的设计（降压）BUCK降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用BUCK作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。
IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。
它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
所以用BUCK作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点。
BUCK降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT 降压斩波电路的发展。
一、设计要求：技术参数：输入直流电压Vin=36V输出电压Vo=12V输出电流Io=3A最大输出纹波电压50mV工作频率f=100kHz二、题目分析：电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。
由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断来完成整个系统的功能，当控制电路所产生的控制信号能够足以驱动电力电子开关时就无需驱动电路。
课程设计步骤分析（顺序）：1.设计主电路，主电路为：采用BUCK变换器，主功率管用MOSFET；2.选择主电路所有图列元件，并给出清单；3.设计MOSFET驱动电路及控制电路；4.绘制装置总体电路原理图，绘制： MOSFET驱动电压、BUCK电路中各元件的电压、电流以及输出电压波形；5.编制设计说明书、设计小结。
降压斩波电路
摘要直流斩波电路是将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器 , 如果改变开关的动作频率，或改变直流电流接通和断开的时间比例，就可以改变加到负载上的电压、电流平均值。
在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。
随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。
直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。
全控型电力电子器件MOSFET在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。
关键词：Buck Chopper MOSFET Simulink 高频开关目录1 降压斩波电路主电路基本原理 (1)2 MOSFET基本性能简介 (5)2.1 电力MOSFET的结构和工作原理 (5)2.1.1 电力MOSFET的结构 (5)2.1.2 功率MOSFET的工作原理 (6)2.2 功率MOSFET的基本特性 (6)2.2.1 静态特性 (6)2.2.2 动态特性 (7)2.3 电力MOSFET的主要参数 (8)3 电力MOSFET驱动电路 (9)3.1 MOSFET的栅极驱动 (9)3.2 MOSFET驱动电路介绍及分析 (9)3.2.1 不隔离的互补驱动电路 (9)3.2.2 隔离的驱动电路 (10)3.2.3 驱动电路的设计方案比较 (13)4 保护电路设计 (15)4.1 主电路的保护电路设计 (15)4.2 MOSFET的保护设计 (15)5 仿真结果 (17)心得体会 (23)参考文献 (24)1 降压斩波电路主电路基本原理高频开关稳压电源已广泛运用于基础直流电源、交流电源、各种工业电源，通信电源、通信电源、逆变电源、计算机电源等。
它能把电网提供的强电和粗电，它是现代电子设备重要的“心脏供血系统”。
BUCK变换器是开关电源基本拓扑结构中的一种，BUCK变换器又称降压变换器，是一种对输入输出电压进行降压变换的直流斩波器，即输出电压低于输入电压，由于其具有优越的变压功能，因此可以直接用于需要直接降压的地方。
降压整流电路原理
降压整流电路原理
降压整流电路原理是一种将交流电转换为直流电的电路。
它主要由变压器、整流器和滤波电路组成。
首先，交流电源通过变压器降压，将电压适当降低，然后进入整流器。
整流器的作用是将交流电转换为直流电。
常见的整流器包括单相半波整流和单相全波整流。
在单相半波整流电路中，只有正半周的电流通过整流管，而负半周的电流被阻断。
这样，通过整流管的正半周电流就变为一个方向相同的直流电流。
而在单相全波整流电路中，两个整流管交替导通，使得正负半周的电流都得以通过，从而得到一个更平滑的直流输出电压。
然后，直流电路通过滤波电路进行滤波。
滤波电路的作用是去除直流电中的纹波成分，使得输出电压更加稳定。
常见的滤波电路有电容滤波和电感滤波。
最后，经过滤波电路后的直流电压输出到负载，供应电器设备使用。
总之，降压整流电路通过变压器降压、整流器转换交流电为直流电、滤波器去除纹波成分等步骤，将交流电源转换为稳定的直流电供给负载使用。
电力电子技术Buck降压斩波电路ppt课件
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
巩固练习
数量关系计算： 1.有一开关频率100kHz的降压斩波电路，输入电压为20V，占
空比0.8，输出电流4A连续，要求输出纹波电压小于10mV ，求：1）维持电感电流临界连续的电感值LO；
二.工作原理：
3.在稳定条件下，
uO , uC
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VT周期性导通、关
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断，则电压、电流
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波形周期性重复， 如图所示。 (续
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为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
二.工作原理：
3.在稳定条件下，
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为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
二.工作原理：
依据电路参数的不同，本电路可以工作在电感电流连续状态、电感电流 临界连续状态及电感电流断续状态；下面以电感电流连续时为例。
电力电子技术学习重点提示(第四章)
一、DC-DC 变换的控制方式
1.时间比控制 DC-DC 变换中采用最多的控制方式，它是通过改变斩波器的通、断时间而连续控制输 出电压的大小。即
（4-1）
式中
为斩波周期 ；
为斩波频率；
为导通比。可以看出，改
变导通比 即可改变输出电压平均值 U0，而 比控制又有以下几种实现方式：
的变化又是通过对 T、ton 控制实现的。时间
图 4-8 Boost 变换器
电流连续时，Boost 变换器的输入、输出电压关系为
（4-17）
因为
，故为升压变换关系。
若忽略电路变换损耗，输入、输出功率相等
式中 I 为输入电流 平均值，I0 为输出电流 平均值，则可求得变换器的输入、输出电流关 系为
（4-18） 因此电流连续时 Boost 变换器相当一个升压的“直流”变压器。
电流断续时，设电流在 δ1T 时刻断续，则输入输出可表示为：
（4-25）
（4-26）
3.Boost-Buck（升降压型）变换器
Boost -Buck 变换电路如图 4-11 所示，其特点是： （1）输出电压 U0 可以小于（降压） 、 也可以大于（升压）输入电压 E； （2）输出电压与输入电压反极性。
图 4-4 Buck 变换器
电流连续时，Buck 变换器的输入、输出电压关系为：
（4-2）
因
，
故为降压变换关系。
若忽略电路变换损耗，输入、输出功率相等，有
式中 I 为输入电流 i 系为
（4-3） 因此电流连续时 Buck 变换器完全相当于一个“直流”变压器。
输入输出电压与占空比公式：
单极性调制与双极性调制方式的比较： 1）双极性调制控制简单，只要改变 位置就能将输出电压从+E 变到-E；而在单极性调制方 式中需要改变晶体管触发信号的安排。 2）当 H 桥输出电压很小时，双极性调制每个晶体管驱动信号脉宽都比较宽，能保证晶体管 可靠触发导通。 单极性调制时则要求晶体管驱动信号脉宽十分狭窄， 但过窄脉冲不能保证晶 体管可靠导通。 3）双极性调制时四个晶体管均处于开关状态，开关损耗大；而单极性调制时只有两个晶体 管工作，开关损耗相应小
电力电子答案
电力电子技术练习及参考解答第一章1．如图1-1所示型号为KP100-3、维持电流I H =4mA 的晶闸管，在以下各电路中使用是否合理？为什么？（不考虑电压、电流安全裕量）答：晶闸管的型号为KP100-3，表明其额定电流I T(A V)=100A 、额定电压U Tn =300V 。
图（a ），由于负载电阻值太大，以致电流I A =100/50=2mA ，小于维持电流I H =4mA ，电路不能工作，所以不合理。
图（b ），由于晶闸管承受的最大反向压电压超过了其额定电压，即u Tm =2202=311V 大于U Tn =300V ，将导致晶闸管被反向击穿，所以不合理。
图（c ），晶闸管未被触发导通时，所承受的最大电压为u Tm =150V ，小于额定电压U Tn =300V .；晶闸管被触发导通后，电流为I T =150/1=150A ，而额定电流有效值为I Tn =1.57 I T(A V)=157A ，可见晶闸管可以正常使用，即如果不考虑电压、电流安全裕量，则是合理的。
2．图1-2中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，设最大值均为I m ,试计算各图中的电流平均值I d 和有效值I 。
解：图（a ） m mm d I I t td I I 477.0)211()(sin 13≈+==⎰πωωπππΩ50k Ω1Ω图1-1（a ） （b ） （c ）I（a ）图1-2II（c ）m m m I I t d t I I 51.08331)()sin (132=-==⎰πωωπππ 图（b ） m m m dI I t td I I 24.0)211(2)(sin 213≈+==⎰πωωπππ m m m I I t d t I I 36.083312)()sin (2132=-==⎰πωωπππ 图（c ） 41)(2120m m d I t d I I ==⎰πωπm m I t d I I 21)(21202==⎰πωπ3．画出图1-3所示电路中负载电阻R d 上的电压波形。
请简要描述电力电子技术四种变换电路
请简要描述电力电子技术四种变换电路
电力电子技术是运用特殊电子器件进行高效、可靠的电能转换，可以满足当今世界上对电力和能量的需求。
其中最为重要的四种变换电路是控制变换电路、变频变换电路、变流变换电路和放大变换电路。
首先，控制变换电路是指通过控制不同参数来调节电力变换设备的控制电路。
这种电路可以将电能从输入端输出到输出端，并可以控制电能的数量。
它以高效的形式对电路参数进行控制，可以带来良好的电力质量和低能耗的技术效果。
其次，变频变换电路用于调节电能的量和质量，可以满足客户在节能、功率和负载等方面的要求。
它的优势在于可以控制电力的频率，并且可以改变输入端和输出端之间的频率差。
此外，它还可以提高电力系统的负载率，延长电路的寿命。
另外，变流变换电路是一种将交流电能转换为直流电能的电路，它可以满足工业设备及大型电力系统中对变流器的需求。
它可以通过改变电流、电压和功率的比例来实现直流电能的转化，可以实现高效的电能转换。
最后，放大变换电路用于将电能转换为更高的能耗。
它不仅可以改变电能的数量，还可以改变电力的质量，使电力具有高精度和良好的可靠性。
此外，它还可以降低电路的失效率，从而使电力系统的总体能效得到提高。
总之，电力电子技术中最重要的四种变换电路都具有高效、可靠等特点，其设计关键在于对电力参数的控制和调节，可以满足当今的
工业和电力系统的严格要求，为电力系统的稳定运行和安全提供支持。
升降压(Buck-Boost)变换器仿真
升降压（Buck-Boost）变换器仿真一、选题背景1、理解升压一降压式变换器的电路图，对电路中的元器件的作用有深刻的认识。
2、在对升压-降压(Boost-Buck)式变换器电路理论分析的基础上，建立基于Simlink 的升压一降压式变换器的仿真模型3、运用绝缘栅双极晶体管(IGBT) 对升压一降压进行控制，并对工作情况进行仿真分析与研究4、直流斩波是将直流电压变换成固定的或可调的直流电压。
使用直流斩波技术，不仅可以实现调压的功能，面且还可以达到改善网侧谐波和提高功率因数的目的。
升压-降压式变换电路即升降压斩波电路，主要应用于已具有直流电源需要调节直流电压的场合。
说明本课题应解决的主要问题及应达到的技术要求，简述本设计的指导思想。
二、原理分析(设计理念)（格式：宋体，4号，加粗，两端对齐）升降压变换器、入出极性相反原理图, 当开关闭合时，此时电感由电压励磁，电感增加的磁通为：Vi;当开关断开时，电感削磁，电感减少的磁通为：V当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，增加的磁通等于减少的磁通，可能Vi< VO，也可能Vi>VO当可控开关V出于通态时，电源经V向电感L供电使其贮存能量，此时电流为i1，同时，电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。
此后，使V关断，电感1中贮存的能量向负载释放，电流为i2.稳定时, 一个周期T内电感L两端电压对时间的积分为零，当V处于通态时,U=E，说明设计原理（理念）并进行方案选择，阐明为什么要选择这个设计方案以及所采用方案的特点。
包括：重点说明要实现的功能及其要求、系统的安全性、数据的完整性、应用的运行环境及其性能等要求。
三、过程论述（格式：宋体，4号，加粗，两端对齐）根据升降压变换器的原理可以利用Simulink内的模块建立仿真模型如下图所示重点说明设计是如何实现的，包括：对设计工作的详细表述。
要求层次分明、表达确切。
在“SimPowerSystems/Electrical Sources”库中选择“DC Voltage Source”直流电压源模块，在对话框中将直流电压设置为20V。
第4章 直流降压斩波电路
EI o t on RI T E M I o T
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• 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。
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第4章 直流-直流变换 --直流斩波器
4.0
直流斩波器的出现
• 直流--直流变换（DC/DC）的功能:改变和调节直流电 的电压和电流,也称直流调节器 • 电力电子技术出现之前,直流调空电压主要依靠直流 发电机 • 电力电子技术出现之后,采用斩波和脉宽调制原理的 斩波器(DC chopping)和直流PWM电路 • 6种基本斩波电路：降压斩波电路、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 • 广泛应用于直流牵引的变速拖动（使用直流电源时）
Uo t on E ( T t on t x ) E M T t Байду номын сангаас tx 1 on m E T
（3-18）
此时Uo不仅和占空比α 有关，也和反电动势EM有关。 此时负载电流平均值为：
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谢谢观看
斩波电路分析的回顾
• 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
电力电子技术-降压升压斩波电路仿真实验
直流－直流变换器(3)
电力电子电路的计算机仿真软件简介
z MATLAB是一种著名的科学计算软件
•适合于各个工程领域的分析设计和计算。 •近年来，广泛应用于系统仿真领域，成为大学教学和科学研究中 最常用而且必不可少的工具软件。
•在大学教学中，其应用大大提高了课程教学、解题作业和分析研 究的效率和质量。
将脉冲发生器输出驱动信号的频率改为原来的一半（20KHz）和二倍（ 80KHz），观测并估计两种条件下电压纹波的大小。
将脉冲发生器输出驱动信号的频率恢复为40KHz，将滤波电容值改为原 来的一般和二倍，观测并估计两种条件下电压纹波的大小。
结合实验结果说明开关频率和滤波参数变化对输出电压纹波的影响，并 用输出电压纹波的公式验证实验结果。
直流－直流变换器(3)
更改电阻参数，使负载电 流为1.1A，记录此时的波 形，并说明电感电流的特 点。 R=Uo/IR=110/1.1=100
电感电流最低点恰好为零 ，标明此时电感为使电流 连续所需的最小值。
直流－直流变换器(3)
3）观察占空比变化对输出电压的影响。 将电阻值恢复为10。更改脉冲发生器中的周期参数，在占空比为20％， 40％，60％，80％时，观察波形，估计输出电压的值，并计算在不同占空 比下的输出\输入电压比，说明占空比与变压比的关系。
电力电子技术 第11讲
3 直流－直流变换器（3）
直流－直流变换器(3)
本讲是 第3章 直流－直流变换器 的第3讲，上2讲的主要内容是： 3.1 降压斩波电路 3.2 升压斩波电路
本讲将介绍电力电子电路的计算机仿真软件，布置基本斩波电路 的仿真实验
仿真实验1 降压斩波电路 仿真实验2 升压斩波电路
结合实验结果说明开关频率和滤波参数变化对输出电压纹波的影响，并
电力电子技术-三相交流调压电路
6 交流－交流变换器（2）
交流－交流变换器(2)
本讲是 第6章 交流－交流变换器 的第2讲，上1讲的主要内容是：
6.1 交流调压电路 6.1.1 单相交流调压电路
本讲学习： 6.1.2 三相交流调压电路
6.2 其它交流电力控制电路
交流－交流变换器(2)
6.1.2 三相交流调压电路
与交流调功电路的区别
并不控制电路的平均输出功率。 通常没有明确的控制周期，只是根据需要控制电路的接通和断开。 控制频度通常比交流调功电路低得多。
交流－交流变换器(2)
晶闸管投切电容（Thyristor Switched－Capacitor——TSC）
作用
对无功功率控制，可提高功 率因数，稳定电网电压，改 善供电质量。
典型用例——晶闸管控制电抗器 （Thyristor Controlled Reactor—TCR）
α 移相范围为90°~ 180°。 控制α 角可连续调节流过电抗
器的电流，从而调节无功功率。
晶闸管控制电抗器(TCR)电路
配以固定电容器，就可在从容性到感性的范围内连续调节无功功 率，称为静止无功补偿装置(Static Var Campensator—SVC），用来 对无功功率进行动态补偿，以补偿电压波动或闪变。
问题：三相中3倍次谐波同相位， 全部流过零线。零线有很大3倍次
谐波电流。 α= 90°时，零线电
流甚至和各相电流的有效值接近 。
三相交流调压电路 a) 星形联结
交流－交流变换器(2)
三相三线，主要分析阻负载时的情况
任一相导通须和另一相构成回 路。 电流通路中至少有两个晶闸管， 应采用双脉冲或宽脉冲触发。 触发脉冲顺序和三相桥式全控整 流电路一样，为VT1~ VT6,依次相 差60°。
电力电子技术第六章 直流斩波变换电路
图6-17 GTO斩波调速系统主电路
第四节 直流斩波电路应用
二、感应加热电源 如图6⁃18所示为高频感应加热电源的主电路。由功率二极管VD1～ ＶＤ6组成的三相不可控整流输出电压，经斩波器V0调压后为V1～ V4组成的逆变器提供大小可调的直流电
图6-18 高频感应加热电源的主电路
第四节 直流斩波电路应用
图6-19 全桥直流斩波电路
第四节 直流斩波电路应用
三、直流伺服电动机驱动电路 用全桥开关式直流斩波电路驱动直流伺 服电动机，其电路原理如图所示。在图 中所示的全桥变换电路中，其输入是幅 度不变的直流电压Ud，输出是幅度和 极性均可控制的直流电压uO。 (1)双极性电压开关PWM法 开关元件 V1、V4和V3、V2作为两组开关来处理。 (2)单极性电压开关PWM法 V1、V4和 V3、V2也组成两组开关，每一桥臂开 关的控制与另一桥臂无关，电路的输出 电压极性不变。
第四节 直流斩波电路应用
2.单极性电压开关PWM法
双极式PWM变换器的缺点是：在工作过程中，4个大功率器件都处 于开关状态，开关损耗大，且容易发生上、下两管直通的事故，为 了防止上、下两管同时导通，在一管关断和另一管导通的驱动脉冲 之间，设置逻辑延时。
图6-22 逆导晶闸管直流斩波电路
图6-21 单极性电压开关PWM波形
图6-16 库克电路及其波形 a)库克电路 b) V断开时等效电路 c) V导通时等效电路 d)电流连续模式波形
第四节 直流斩波电路应用
一、具有复合制动功能的GTO斩波调速电路 如图6⁃17所示，为具有复合制动功能的GTO斩波调速系统的主电路。能 实现牵引、再生电阻复合制动功能，可用于城市无轨电车。主控器件为 一只GTO，M为串励直流电动机，VT1是能耗制动用快速晶闸管，VD1 是续流二极管，VD2是制动回路二极管，RZ是能耗制动电阻，HL是霍尔 电流检测器，KM2是牵引、制动转换接触器，KM4、KM5是向前、向后 及牵引制动转换接触器。其工作情况可分为牵引工况、牵引制动转换和 电制动三种情况。
请简要描述电力电子技术四种变换电路
请简要描述电力电子技术四种变换电路
电力电子技术是一门复杂的应用技术，它遍及现代电力系统的各个方面，包括现代电力系统的稳定及发电运行的控制、传输的改善，以及农电、家用电器等的供电。
其中，变换电路是电力电子技术中一个重要的组成部分，本文将重点介绍电力电子技术中四种变换电路。
首先，变压器是电力电子技术中最常用的一种变换电路，通常用于提高低压电压或降低高压电压。
它主要由两个铁心和绕组组成，绕组之间通过磁感应联系，两绕组之间的电压可以按照相同的电流的情况下，合理地进行变压或变压。
变压器的应用广泛，既可以用于高压系统，也可以用于低压系统，它还可以在通信系统中用作抗干扰的重要元件。
其次，反激变换器是电力电子技术中另一种重要的变换电路。
反激变换器是以无源发电机或调速机调节输出电压的一种技术，它可以实现无源发电机或调速机在定额负载范围内的高精度、低抖动的恒定输出，而且可以通过外接元件实现反向控制，可以将有源电力系统变换成无源系统。
再次，整流器是电力电子技术中常用的一种变换电路，主要用于将交流电转换为直流电。
它一般由变压器、晶闸管加整流电路组成，它可以将交流电转换成直流电，并且可以实现电压调节，从而满足电力系统特殊用电要求。
最后，调压器是电力电子技术中另一种常用的变换电路，它可以调节、保护电力系统的电压，主要由调压管、反馈电路、比例稳压控
制器等部分组成，它可以自动地按电网的要求调节输出电压，从而保护电力系统的正常运行。
综上所述，电力电子技术的变换电路有变压器、反激变换器、整流器和调压器，它们分别用于变换电压、调节频率和调节电压，并可以应用到不同系统中，为电力电子技术发展和应用显著贡献。
电力电子技术课件 第三章 直流调压电路
③逆变系统：
17
3.1.4 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）
绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor）简称IGBT， 既具有输入阻抗高、速度快，热稳定性好和驱动电路简单的特点，又具有 通态电压低、耐压高和承受电流大等优点，因此发展迅速，备受青睐。由 于它的等效结构具有晶体管模式，所以称为绝缘栅双极型晶体管。IGBT 于1982年开始研制，1986年投产，是发展最快，使用最广泛的一种混合型 器件。
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GTR桥臂互锁保护法
若一个桥臂上的两个GTR控制信号重叠或开关器件本身延时过长，则会 造成桥臂短路。为了避免桥臂短路，可采用互锁保护法，即一个GTR关断后， 另一个才导通。采用桥臂的互锁保护，不但能提高可靠性，而且可以改进系 统的动态性能，提高系统的工作频率。
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3.GTR的应用
①直流传动：
20
③专用集成驱动电路
EXB系列IGBT专用集成驱动模块是日本富士公司出品的，它们性 能好、可靠性高、体积小，得到广泛应用。EXB850、EXB851是标准型， EXB840、EXB841是高速型，它们的内部框图如图所示。
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集成驱动器的应用电路，它能 驱动150A/600V、75A/1200V、 400A/600V和300A/1200V的IGBT模 块。EXB850和EXB851的驱动延迟 ≤4μs，因此适用于频率高达10kHz的 开关操作。EXB840和EXB841的驱 动信号延迟≤1μs，适用于高达40kHz 的开关操作。使用中IGBT的栅极都 接有栅极电阻RG，表3.4和3.5分别列 出了EXB850和EXB840驱动电路中 IGBT的栅极串联电阻RG的推荐值和 电流损耗。
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IOK UdTSD (1 D) 2LO
结论：
T i①L临界负载电S流IOK是保证电感电流连续的最 Tt t iL 小 空值 比与D有输关入oSn；电压Ud、of电f 感L、开关频率f及占
t t I 2 on
off
I2
I
②I L开关频率f越高、电感L越大、IOK越小， 越I1容易实现电感电流连续工作模式。
0 - UO
DTS
Uo
t
①UO只与D有关。 ②在D的变化范围内，改变D值就可以改变输出电压平均值的大小，即Uo 只与D有关。
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三.数量关系： 2.忽略所有元件的损耗，则输入功率等于输出功率，即：
Po Pd 或UoIO UdId
因此，输入电流平均值Id与负载电流平均值Io的关系为：
IO Ud Id 1 Id UO D
12
三.数量关系： 3.流过电感电流的峰 - 峰值△ IL：
IL I 2 I1
iL
TS
ton
t off
I2
IL
U D(1 D)
I1
I L
t
I L d fL
0
13
三.数量关系：
4.维持电感电流临界连续的电感值LO：
电感电流临界时的 波形如右图所示 ，此时I1=0
LO UdTSD (1 D) 2IOK
i
D
VD
uL
iC u C
C
iO
R
uo
图3.2.1降压变换电路
1.Ud为直流电压源； 2.VT是电力电子器件 （目前都用全控型器件）； 3.VD为续流二极管；4.L为滤波电感； 5.C是滤波电容； 6.R为负载 2
二.工作原理：
依据电路参数的不同，本电路可以工作在电感电流连续状态、电感电流 临界连续状态及电感电流断续状态；下面以电感电流连续时为例。
iuOL
R C
iC uuoC
C
iO
R
uo
diL - Uo 0为定值降，压i变L线换性电衰路减的 降压变换电路VT断开时等效电路
dt L
iL - Uo t L
uC uo i L iC io
6
二.工作原理：
*波形如图所示
uD
TS
U 0 D
Ud
DTS
0
uL
ton
t off
t
uL Uo
U d
t
L0
t
0 ③实际负载电流IO>IOK时，电感电流连续；
IO=IOK时，电感电流临界连续；IO<IOK时，
电感电流断续。
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三.数量关系： 5.电感电流连续时输出电压纹波△UO/UO：
假设电感电流iL中所有纹波分量都通过电容，直流分量都通过电阻。图中阴影 部分面积表示TS/2时间内电容充电或放电的电荷。
3.2 降压变换电路
1
3.2 降压变换电路
导入： 1.降压变换电路是一种输出电压的平均值低于输入 直流电压的变换电路。
2.应用：开关电源及直流电动机驱动，如：UPS，手机、笔记本等便携
式设备的直流电源，无轨电车、地铁列车、电动汽车的无级变速控制等。
新课一：.电路组成： VT
iL L
id
Ud
u D
Q 1 ×TS ×IL TSIL
22 2
8
Q UO C
iL
TS
t on
t off
I2
I
L
I
L
I1
t
0
结论： ①选择合适的LC值可以纹波电压的大小。
②纹波电压的大小与负载无关。
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巩固练习
数量关系计算： 1.有一开关频率100kHz的降压斩波电路，输入电压为20V，占
空比0.8，输出电流4A连续，要求输出纹波电压小于10mV ，求：1）维持电感电流临界连续的电感值LO；
2）滤波电容C的最小值。
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巩固练习
数量关系计算： 2.有一开关频率50kHz的降压斩波电路，电感电流连续，电感
值L=0.05mH，输入电压Ud为15V，输出电压Uo=10V。 求：1）占空比D的大小；2）电感中电流的峰-峰值△IL; 3）若允许输出电压纹波△UO/UO=5%时，滤波电容C的最小 值。
1.VT导通时：
UD Ud
id iL
id iL L
Ud忽udOi为tL略LiU 输Lu输出UL出dU电dU电LU压d压UU d的LU的duoU平d纹dL均oU波0i为 t值id：duoVuV定uoTToo降值uu，降D压DiU压L变线V变oi换DV性iiDi换DLDL电增电长路路ULLduuL降Lui L压C变uuCiCiC换Ci电uCCCu路oLRiRiVOOTi导ouuuC通ooiC时C等效RiO电路uo
0
t
I1 - IO
5
二.工作原理：
2.VT断开时：
电源脱离电路，电感释放已经储存了能量，向负载供电，iL经VD续流。 VD导通，等效电路如图
U D 0 id 0 VT
iL L
iL L
忽略0输u出L电u压U的Ld纹波uiu：d uoo uL Uo
o
uD
iD
UVoD
uL u D
i
iC
D
VuDC
TS
断，则电压、电流波
Ud
形周期性重复， 如图所示。
DTS
0
uL
ton
t off
t
U d
-UO
Ud Uo
0
t
Uo
- UO
iL
I2
I L
I1
t
0
9
二.工作原理：
3.在稳定条件下， uO ,uC
TS
VT周期性导通、关
UO
断，则电压、电流
t
波形周期性重复， 如图所示。 (续
0
i
ton
toff
上一页)
o
IO
3
二.工作原理：
*波形如图所示
uD
TS
UD Ud
Ud
0
DT
uL
ton
t
uL Ud Uo
U d
-UO
0
Ud Uo
t
iL
I2
U U
iL d
ot
L
I L I1
t
0
4
二.工作原理：
*波形如图所示(续上一页) uO , uC
TS
UO
t
0
i
ton
o
u
iO o R
IO
0
t
iC
I 2 IO
iC iL iO
-UO
Ud Uo
0
t
Uo
- UO
iL
U
I2
iL o t
I L
L
I1
t
0
7
二.工作原理：
*波形如图所示(续上一页) uO , uC
TS
UO
t
0
i
ton
toff
o
u
iO o R
IO
0
t
iC
I 2 IO
iC iL iO
0
t
I1 - IO
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二.工作原理：
3.在稳定条件下，
VT周期性导通、关
uD
0
t
iC
I 2 IO
0
I1 - IO
t
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三.数量关系：
1.在稳定条件下，一个周期内电感电流平均增量为零的现象称为电感
伏秒平衡。△i=0，从而△Ψ=0，则有电感 伏秒平衡方程：
(Ud Uo)ton U tS
uL t on
t off
Ud -UO
Ud Uo
UO ton Ud DUd Ud TS
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