L V
Us
VD C R
L Us
VD
V
C
R
VD V
Us
L
C
R
L1
C1
L2
L1
C1
C1
L2
Us
V
VD R
Us
V
L2
C2 R
Us
L1
VD
C2 R
V VD
从上图所示的6种基本开关变换器拓扑中可以发现：各变换器都有一个功率开 关管和一个二极管组成的基本单元，其中功率开关管和二极管反向连接且连接 节点输出，因此称该结构的基本单元为三端口开关单元，如上图虚线框所示。
a)
b)
图2-1 单向开关单元电路拓扑
a) 单向不可控开关单元 b) 单向可控开关单元
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2.1.2 开关变换器拓扑的基本开关单元
（2）准双向开关单元
准双向开关单元是指电流或电压能双向通过，但只有正向可控的基本开关单 元。准双向开关单元分为准双向电流开关单元和准双向电压开关单元，它们 都同时包括二极管和功率开关管。
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2.1.2 开关变换器拓扑的基本开关单元
将含有二极管或功率开关管的基本单元称之为“基本开关单 元”。根据功率开关器件所在不同开关变换器中的拓扑结构和特 点，可将其分为三类。
二端开关单元
基
本
开
三端开关单元
关
单
元
基本变换单元
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12.1二.2端开开关关变单换元器拓扑的基本开关单元
飞跨电 容式多 电平桥
矩阵式
V1 VD1
V2
VD2 V1
C1 VD5
V2
0
VD6
V3
C2
V4
VD1 VD2
VD3 VD4
V1
VD1
C1
V2
0
C3
V3 C2
VD2 VD3
V4
输入
a
b
c
VD4
S11 S12 S13 S21 S22 S23 S31 S32 S33
u v 输出 w
驱动不需隔离，变 变压器绕组利用率低， 适合低压输入的 压器双端磁化，只 功率开关管耐压应力为 场合 要 两 个 功 率 开 关 管 。输 入 电 压 的 两 倍 ， 会 出
VD1
大。
V2 VD2
V1
V2
VD1
V3
V4
VD3
电 压 利 用 率 高 ， 结构复杂 ，需要四个 适用于大容量 功 率 开 关 管 的 电 功 率 开 关 管 ， 成 本 高 。场合 VD2 压 应 力 和 电 流 应 力都较小。
VD4
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2.1.1开关变换器的基本拓扑
推挽式
二极管 钳位式 多电平 桥
输入电流、输出电 功率器件数量多且结构 适合能量可双向
压、功率因数均可 复杂，控制难度大。 流动的高品质电
控，且能量能双向
能转换
流动。
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2.1.1开关变换器的基本拓扑
为讨论简便起见,本课程将以BUCK、BOOST、 BUCK-BOOST、CUK、SEPIC、ZETA六种基本 开关变换器为基础研究电力电子拓扑结构的相关 规律。
现偏磁。
不存在动态均压问 需要多个钳位二极管， 适合高压大功率 题。输出波形质量 存在直流分压电容电压 场合 有较大改善，输出 不平衡问题，增加了系 电压的 也相对减小，统动态控制的难度。 动态响应好。
开关方式灵活，对 需要多个钳位电容，也 适合高压大功率 功率器件保护能力 存在直流分压电容电压 场合 有功功率又能控制 不平衡问题，增加了系 无功功率较强，既 统动态控制的难度。 能控制。
a)
b)
图2-2 准双向开关单元电路拓扑
a) 准双向电流开关单元 b) 准双向电压开关单元
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2.1.2 开关变换器拓扑的基本开关单元
（3) 双向开关单元
双向开关单元是指电流能双向可控的基本开关单元。双向开关单元主要包括四 种结构：二极管桥式、共射背靠背式、共集背靠背式、双管反并式。
a)二极管桥
b）共射背靠背式
c）共集背靠背式
d）双管反并式
图2-3 双向开关单元电路拓扑

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2.1三.2端开开关关变单换元器拓扑的基本开关单元
三端开关单元：由功率开关和二极管构成的具有三端 口输出的基本开关单元。 那么三端开关单元具有怎样的拓扑结构呢？
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2.1.2 开关变换器拓扑的基本开关单元
高等电力电子技术 2.1.1开关变换器的基本拓扑
由于各种开关变换器基本拓扑结构的不同，使得其各自的用途 、特点等都各不相同，以下列出几种相关开关变换器的拓扑及 其基本特征。
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2.1.1开关变换器的基本拓扑
Sepic
L1
C1
VD
输 入 输 出 极 性 相 结 构 复 杂 ， 效 率 变 低 ，既可升压也可 同，控制灵活。 且 体 积 和 重 量 相 对 大 。降压
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2.1.2 开关变换器拓扑的基本开关单元
三端口开关单元对外有三个端：功率开关 端口，称为有源端，用a表示；二极管端口， 称为无源端，用p表示；功率开关管和二极 管相连接的端口，称为公共端，用c表示。 这样是形成三端开关单元，如图2-5所示。
ac p
图2-5 三端开关单元
注意：三端开关单元中的功率开关管和二极管的开 关状态互补，即：当功率开关管导通时二极管关断 ，而二极管导通时功率开关管关断。
二端开关单元是指：由二极管和功率开关管 组成的具有二个端口的基本开关单元，主要 包括：单向开关单元、准双向开关单元以及 双向开关单元三种拓扑结构。
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2.1.2 开关变换器拓扑的基本开关单元
（1）单向开关单元
单向开关单元是指电流只能单向流通的基本开关单元。单向开关单元包 括可控和不可控单向开关两种基本单元，其中单向不可控开关单元由单个 二极管构成；而单向可控开关单元则由单个功率开关管构成。
Us
V
L2
C2 R
Zeta
V
C1
L2
Us
L1
VD
C2 R
输 入 输 出 极 性 相 结 构 复 杂 ， 效 率 变 低 ，既可升压也可
同，控制灵活。 且体积和重量大。
降压
半桥式 全桥式
结 构 简 单 ， 只 要 电压利用率低 ，功率 适合低电流输
V1
两 个 功 率 开 关 管 。开 关 管 的 电 流 应 力 较 入的场合
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Advanced Power Electronics
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2.1.1开关变换器的基本拓扑
在电力电子技术中，一般将开关变换器按能量变换形式分为四大类， AC-DC变换器,DC-AC变换器,DC-DC变换器,AC-AC变换器。无论是何种 变换类型，开关变换器都存在一些基本的拓扑结构。