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现代电源变换技术 主讲人： 马瑞卿 2014.9.22 第三讲:基本PWM变换器主电路拓扑 开关电源的PWM控制 在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其效果基本相同。 随着电力电子技术的发展，绝大多数电源采用PWM开关方式控制，难怪电源界专家公认PWM技术是当今电力电子技术应用和现代开关电源电机控制技术的核心。 PWM占空比为： 第三讲:基本PWM变换器主电路拓扑 三种方法都可改变PWM占空比的大小： （1）定宽调制法； （2）调宽调频法 ； （3）定频调宽法。 直流电机PWM调速控制原理和电压波形图 如右图 第三讲:基本PWM变换器主电路拓扑 电感负载及其电流的连续性 因为变压器绕组为电感性负载保证了电流的连续性，不论电源是交流还是直流脉冲，这一观点不会改变，所以上说PWM斩波调制控制是目前各种逆变控制理论的主旋律。 第三讲:基本PWM变换器主电路拓扑 一、典型变换器 （1） 降压式（Buck）变换器 降压式（Buck）变换器是一种输出电压等于或小于输入电压的单管非隔离直流变换器。 （2）升压式（Boost）变换器 Boost变换器是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器，所有电力电子器件及元件和Buck变换器的相同，仅电路拓扑结构不同。 （3）升降压（Buck/Boost）变换器 Buck/Boost变换器是输出电压Vo既可以低于也可以高于输入电压Vs的单管不隔离直流变换器，其主电路与Buck和Boost变换器的元件相同。 （4）Cuk变换器 由于Buck/Boost变换器的电感L在中间，所以输入和输出电流的脉动都很大，针对Buck/Boost变换器的这个缺点，美国加州理工学院Slobodan.Cuk教授提出了单管Cuk变换器，该变换器在输入端和输出端均有电感，从而显著的减少了输入和输出电流的脉动。 （5）Zeta变换器 Zeta变化器和Cuk变换器相似，也有两个电感L1和L2，一个能量储存和传输电容C1，不同的是输出电压极性和输入电压极性相同。它的特点是左半部分类似于Buck/Boost变换器，右半部分类似于Buck变化器，中 间由电容C1耦合。 （6）Sepic变换器 Sepic变换器也是正输出变换器，即输出电压极性和输入电压极性相同。与Zeta变化器相比，Sepic变换器是将Zeta变换器的T和L1的位置对调，将L2和D的位置对调。 二、具有隔离的直流变换器 具有隔离的直流变化器也可以按单管、双管和四管分类： （1）单管隔离直流变换器有 正激（Forward） 反激（Flyback） （2）双管隔离变换器有 推挽（Push－Pull） 半桥（Half－bridge）。 当然也有双管Forward变换器和双管Flyback变换器，这两种变换器的工作原理和单管构成的变换器工作原理基本相同。而四管隔离直流变换器只有桥式（Full－bridge）一种。 （1）正激（Forward）变换器 Forward变换器实际上是降压式Buck变换器中插入隔离变压器而成 。 正激直流变换器变压器铁心的磁复位有多种方式，在输入端接输入绕组是最基本的方法，复位绕组也可以接在输出端，其次还有RCD复位，LCD复位和有源箝位等磁复位方法。 （1）正激（Forward）变换器 开关管T按PWM控制方式工作，D1是输出整流二极管，D2是续流二极管，L是输出滤波电感，C是输出滤波电容。变压器有三个绕组，原边绕组W1，副边绕组W2，复位绕组W3，图中绕组符号标有“*”的一端，表示该端绕组的起始端。D3是复位绕组W3的串联二极管。 （2）反激（Flyback）变换器 它由开关管T、整流二级管D1、电容C和变压器构成。开关管T按PWM方式工作。变压器有两个绕组：原边绕组W1和副边绕组W2，两个绕组要紧密耦合。 （2）反激（Flyback）变换器 和Boost变换器一样，Flyback变换器也有电流连续和断续两种工作方式。和Boost变换器不同的是电流连续和断续的含义不同。 （3）推挽（Push－pull）变换器