电力电子Ch9-1d_晶体管功率电路第1节_Cuk

2007.04.301电力电子技术讲授：阮新波南京航空航天大学航空电源重点实验室智能楼301室Tel:[phone](O);84894882(H);13851662335(Cell)E-mail:[e-mail]联系方式2007.04.302第九章晶体管功率电路9.1单晶体管功率电路9.2多晶体管功率电路9.3输出波形的控制和电压调节2007.04.303第九章晶体管功率电路9.1单晶体管功率电路9.2多晶体管功率电路9.3输出波形的控制和电压调节2007.04.304„Cuk变换器的推导„工作原理„元器件选择和设计„电流断续模式„耦合电感的Cuk变换器„隔离式Cuk变换器9.1.4Cuk变换器2007.04.305Cuk变换器的推导(1)QUiLbCfRLdUo+_D镜像翻转滤波电容和二极管交换位置‰Cf和Q改变位置‰Lf移到上面2007.04.306Buck/Boost变换器的推导(2)2007.04.307Buck/Boost变换器的推导(3)输入输出反极性！QUiL1C1Uc1+_DDL2C2RLdUo+_共用Q、D、Cf2007.04.308„Cuk变换器的推导„工作原理„元器件选择和设计„电流断续模式„耦合电感的Cuk变换器„隔离式Cuk变换器9.1.4Cuk变换器2007.04.309TonToffTst0Iin+IottubeiL2IL2minIL2maxtuL2Uc1-UoUo0Io00tuL1UiUc1-Ui0tiL10IinIL1minIL1maxQ导通111LLidiUULdt==1()1iLonUITL+Δ=⋅2212LLcodiUUULdt=−=12()2coLonUUITL+−Δ=⋅2007.04.3010TonToffTst0Iin+IottubeiL2IL2minIL2maxtuL2Uc1-UoUo0Io00tuL1UiUc1-Ui0tiL10IinIL1minIL1maxQ关断1111LLicdiUUULdt=−=11()1ciLoffUUITL−−Δ=⋅222LLodiUULdt=−=2()2oLoffUITL−Δ=⋅2007.04.3011TonToffTst0Iin+IottubeiL2IL2minIL2maxtuL2Uc1-UoUo0Io00tuL1UiUc1-Ui0tiL10IinIL1minIL1max输入输出关系1()1iLonUITL+Δ=⋅11()1ciLoffUUITL−−Δ=⋅12()2coLonUUITL+−Δ=⋅2()2oLoffUITL−Δ=⋅1oiUDUD=−1cioUUU=+Uo既可高于Ui，又可低于Ui。2007.04.3012„Cuk变换器的推导„工作原理„元器件选择和设计„电流断续模式„耦合电感的Cuk变换器„隔离式Cuk变换器9.1.4Cuk变换器2007.04.3013电压应力：ceioUUU=+功率晶体管电流平均值：()()QavioIIID=+电流最大值：()1212iiQpiossUUIIIDTDTLL⎛⎞=+++⎜⎟⎝⎠()12122ioisLLIIUDTLL+=++2007.04.3014iD二极管有效值电流：电压应力：平均电流：()(1)DioIIID=+⋅−()1DrmsioIIID=+⋅−DioUUU=+2007.04.3015电感电感L1的电流脉动：11iLonUITLΔ=⋅122coLonUUITL−Δ=⋅电感L2的电流脉动：2oniooUTULU−=⋅+2oinUTL=⋅2007.04.3016电容电容C1的选择：电容C2的选择：„Q导通，C1放电；„Q截止，C1充电。与Buck变换器类似；Cuk变换器利用C1进行能量传递，充放电电流很大，因此要选择低损耗的高频电解电容。2007.04.3017„Cuk变换器的推导„工作原理„元器件选择和设计„电流断续模式„耦合电感的Cuk变换器„隔离式Cuk变换器9.1.4Cuk变换器2007.04.3018电流断续模式所谓电流断续模式，是指二极管电流断续！2007.04.3019„Cuk变换器的推导„工作原理„元器件选择和设计„电流断续模式„耦合电感的Cuk变换器„隔离式Cuk变换器9.1.4Cuk变换器2007.04.3020QUiL1C1Uc1+_DDL2C2RLdUo+_**耦合电感的Cuk变换器2007.04.3021121LLiononIIULMTTΔΔ=+2112LLcoononIIUULMTTΔΔ−=+1cioUUU=+11LieonIULTΔ=21211211eMLLLLML−=−21ML→10LIΔ→11ML→20LIΔ→电感脉动2007.04.3022„Cuk变换器的推导„工作原理„元器件选择和设计„电流断续模式„耦合电感的Cuk变换器„隔离式Cuk变换器9.1.4Cuk变换器2007.04.3023QUiL1C1DDL2C2RLdUo+_隔离式Cuk变换器2007.04.30249.1.5Zeta变换器和Sepic变换器2007.04.3025Q1VinLcCfDLfCfRLdVo+__+VovD+_LfLbQUiCbRLdUo+_CfD2Zeta变换器Sepic变换器*输入输出同极性！1oiUDUD=−Zeta变换器和Sepic变换器*Sepic:Single-endedprimaryinductanceconverter*R.P.Massey,andE.C.Snyder,“High-voltagesingle-endeddc-dcconverter,”inProc.IEEEPESC,1977,pp.156-1592007.04.3026QVinLfCfRLdVo+_Q1VinLcRLdVo_+CfD6种基本变换器的比较BuckBoostBuck-BoostCukZetaSepicConverter1oinVDVD=−1oinVDVD=−1oinVDVD=−1oinVDVD=−11oinVVD=−oinVDV=VoltageConversionRatioOutputVoltagePolarityInputCurrentRippleOutputCurrentRipple++++__LargeSmallConfigu-rationSimpleSimpleSimpleComplexComplexComplexLargeLargeLargeLargeSmallSmallSmallSmallSmallLargeLbQDRLdVo+_VinCfLfCfRLdVo_+LbQVinCbDLfCbLbQVinRLdVo+_CfD2Q1VinLcCfDLfCfRLdVo+__+VovD+_Topology