iL
IL
vL(t)
Vd
Vo
Ldi dt
ton
t o ff
Ts
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.3
电力电子技术
直流－直流开关型变换器(3)
•开关闭合（ t o n ）时的等效电路
•开关断开（t o f f ）时的等效电路
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.4
电力电子技术
解：
1） D ton 25 5
Ts 40 8
U0
1 1 D
E
I0
U0 R
I in
1 1 D
Io
2）
uV
iV
uVD
iV D
3）
I dV
25 40
I in
IV
2 4
5 0
I
in
25
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文件: 电力电子技术17.12
s
s s
15
s
课间
电力电子技术
连续导通模式下的升压变换器可等效为直流升压变压 器，变压比可通过占空比D在大于1的范围内连续调节。
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文件: 电力电子技术17.5
电力电子技术
直流－直流开关型变换器(3)
5.3.3 断续导通工作模式
电感电流临界连续的情况 电感电流iL在关断阶段（toff）结束时恰好为零。
•电感电流临界连续 IL ILB •电感电流断续 IL ILB
VS
T
D io
+
C
ic
+R
Vo
O
-
O
-
3）电感储能释放储能
4）二极管隔离输出电压
升压变换电路的设计思路:泵升原理
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.1
电力电子技术
直流－直流开关型变换器(3)
•升压变换器的电路结构
储存 电能
规定电能传 递的方向
保持输 出电压
•升压变换器特点：输出电压高于输入电压 • 稳态分析时，假设滤波电容非常大 vo(t) Vo
升压变换器工作在断续导通模式时的特殊要求
• 每个开关周期，电感储能都要传递给输出端。
•如果负载较轻，不能消耗该能量，将导致电容电压 上升
•Vo过高导致负载侧出现过压或击穿电容。所以 升压变换器不能空载工作。
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.8
电力电子技术
直流－直流开关型变换器(3)
哈尔滨工业大学电气工程系
文件: 电力电子技术17.2
电力电子技术
直流－直流开关型变换器(3)
5.3.2 连续导通的工作模式
连续导通模式：
电感电流连续，
即iL(t)>0
•开关闭合时：二极管反
偏截止，输出被隔离；
输入电源向电感中储能
vL(t)
Vd
LdiL dt
vL
•开关断开时：输入电
源及电感共同向输出侧 提供电能。
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文件: 电力电子技术17.6
电力电子技术
直流－直流开关型变换器(3)
升压变换器的控制特性
临界 状态
Vo Ts 1 Vd toff 1 D
D 1/ 3时临界 输出电流最大
最大临界连续电流
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文件: 电力电子技术17.7
电力电子技术
直流－直流开关型变换器(3)
直流－直流开关型变换器(3)
5.3 升压（BOOST）变换器
5.3.1 电路结构和基本原理
110V
VS
-
+
220V
+
+ R V o VS
L iL
+ VL -
T
C
C
io
+
ic
+R
Vo
-
O
-
1）需串联电势才能升压
2）利用电感储能
110V
VS
-
L C iL
220V
+
VL +
+ R Vo
L iL C
+ VL -
•连续导通模式下， 输出电压脉动率
Vo
1 C
Q
1 C
Vo R
ton
1 C
Vo R
D Ts
iC iD io
Vo DTs D Ts
Vo RC
RC
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文关型变换器(3)
例5－2在下图所示的升压斩波电路中，已知E=50V，L 值和C值极大，R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当 Ts=40μs，ton=25μs时，回答下列问题：
1）计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io，输入 电源的电流平均值Iin。
2）画出如下波形：器件V上电流iv和电压uv，二极管 VD上电流iVD和电压uVD。
3）计算器件V上电流平均值IdV和有效值IV
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文件: 电力电子技术17.11
电力电子技术
直流－直流开关型变换器(3)
5.3.4 寄生元件的影响
• 电感、电容、开关、二极管等元件上的损耗产生了寄 生元件效应，当D接近1时，实际的变压比有所下降。
•应用时，一般要限制占空比D，使寄生效应不明显。
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文件: 电力电子技术17.9
电力电子技术
直流－直流开关型变换器(3)
5.3.5 输出电压的脉动率
•实际上，电容值有限， 输出电压存在脉动。
直流－直流开关型变换器(3)
变压比 •利用电感上的伏秒平衡原则
V d to n ( V d V o ) to ff 0 V d T s V o to ff
Vo Ts 1 Vd toff 1 D
电流比
Pd Po Vd Id VoIo
Vd Io 1 D Vo Id
Id
1 1 D
Io