电力电子技术 第七章——功率变换器衍变

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一、反向连接

二、级联连接

1、电压增益的变化

2、举例——Buck电路与Boost电路级联及衍变

（1）Buck电路与Boost电路级联所形成的电路如下图所示，易得电压增益为。

（2）非反相转换器：

        简化上图所示电路，由于电容C1上的电流较小，将其移除之，然后合并电感L1与L2，标识电感方向参考点，可得到下图所示的电路

        用子状态法对其进行分析，当开关处于位置1时，电源对电感进行充电，电流方向为流入参考点，而当开关处于位置2时，电感对负载进行放电，电流方向为流入参考点（由于电感的电流必须连续，所以两个状态切换时电感电流的方向是不变的），此时电路是一个非反相转换器

（3）反相转换器：

        根据非反相转换器的分析，不难得出，当开关处于位置2时，如果把电感参考点的位置变换至另一侧，那么电路就相当于一个反相转换器，电压增益为。

        由于反相转换器中电感始终接地，因此它仅使用一个单刀双掷开关即可实现

三、开关网络旋转

1、开关网络的概念

        开关网络并不是有规定的几种，其构成是任意的，如下图所示，将电感和单刀双掷开关视为一个三端子单元，它可以以三种不同的方式连接在电源和负载之间

        上图由Buck电路改制，当连接方式为“a-A b-B c-C”时为Buck电路，当连接方式为“a-C b-A c-B”时为Boost电路，当连接方式为“a-A b-C c-B”时为Buck-Boost电路，改变连接方式，本质上就是对开关网络进行旋转

2、开关网络分析

3、开关网络旋转对电路的影响分析

4、其它开关网络

        本章仅介绍最简单的开关网络，前面以一个电感和一个单刀双掷开关构成的开关网络为例进行介绍，同样的，最简单的开关网络还有以一个电容和一个单刀双掷开关构成的开关网络，如下图所示

        上图由带LC滤波器的Buck电路改制，当连接方式为“a-A b-B c-C”时为带LC滤波器的Buck电路，当连接方式为“a-C b-A c-B”时为带LC滤波器的Boost电路，当连接方式为“a-A b-C c-B”时为Cuk电路

        电感和单刀双掷开关构成的三端子单元使用伏秒平衡分析，那么相应地，电容和一个单刀双掷开关构成的三端子单元则需要使用电荷平衡分析，需要注意电流的参考方向，具体分析过程此处不再进行赘述

四、差分连接

1、差分连接的概念

2、举例——两个Buck电路差分连接

        下图所示的是两个Buck电路差分连接所形成的电路，转换器1中的晶体管由占空比为D的信号驱动，转换器2中的晶体管由占空比为D'的信号驱动

        不难得出，负载上的差分输出电压为

        从电路图中可以发现，两个Buck转换器的电容是并联接地的，根据电路理论，可以将两个电容用一个等效电容表示，如下图所示

        继续观察电路，可以发现两个Buck转换器的电感是串联的，根据电路理论，可以将两个电感用一个等效电感表示，如下图所示

        调整一下元件的位置，便可得到下图所示的H桥电路（桥式逆变器电路），它常应用于单向逆变器和伺服放大器

3、举例——三相逆变器

        下图所示的是基于降压的三相逆变器原理图

        移除电容（电容上的电流较小），可将电路图重新绘制如下，本章暂不对其进行详细介绍