绿色电源 现代电能变换技术及应用PDF电子书下载

第一章 单相有源功率因数校正器 1

1.1 概述 1

1.1.1 AC/DC变换器输入电流的谐波分量 1

1.1.2 功率因数(PF)和总谐波畸变(THD)的定义 2

1.1.3 提高AC/DC变换器输入侧功率因数的主要思路 3

1.1.4 有关谐波标准 4

1.2 基本Boost型PFC电路 4

1.2.1 PFC电路的工作原理 4

1.2.2 占空比的瞬态表达式 6

1.2.3 理想模型 7

1.2.4 电感L的设计 8

1.3 PFC电路的解析分析法 9

1.3.1 直流等效分析法 9

1.3.2 低频分析法(市电频率分析法) 11

1.3.3 高频分析法(载波频率分析法) 12

1.4 PFC电路的控制技术 15

1.4.1 DCM工作模式的控制技术 15

1.4.2 CCM工作模式的电流型控制技术 16

1.5 改进的PFC电路 18

1.5.1 ZVT-Boost型PFC电路 18

1.5.2 Buck+Boost型PFC电路 20

1.5.3 DCM反激式PFC电路 21

参考文献 22

第二章 带有功率因数校正的单级开关变换器 23

2.1 概述 23

2.1.1 BIFRED电路的工作原理 23

2.1.2 S4PFC-AC/DC 变换器的直流母线电压应力分析 24

2.2.1 S4PFC反激变换器及直流母线电压反馈的概念 26

2.2 带有直流母线电压反馈的S4PFC反激变换器 26

2.2.2 电路分析 27

2.2.3 电路设计 29

2.3 调宽-调频式S4PFC-正激变换器 31

2.3.1 电路的主要特性 32

2.3.2 低导通损耗式S4PFC-正激变换器 33

2.4 CCM式S4PFC-正激变换器 34

2.4.1 CCM-PFC电路的分析 35

2.4.2 改进后的有辅助开关的CCMS4-PFC变换器 36

2.5 两类PFC-正激变换器的设计 38

2.6 单级PFC-半桥变换器 41

2.6.1 Dither电路 41

2.6.2 改进的Dither电路 43

2.6.3 仿真分析 44

2.6.4 实验电路及设计 45

2.7 单级PFC-软开关-全桥逆变器 46

2.7.1 新型控制方式(不带ZVT) 47

2.7.2 高输入功率因数 48

2.7.3 软开关技术 48

2.7.4 仿真结果 49

2.7.5 改进电路 49

参考文献 51

第三章 DC/DC电源中的软开关技术 52

3.1 概述 52

3.2 ZCS-PWM和ZVS-PWM软开关变换技术 54

3.2.1 ZCS-PWM软开关变换技术 54

3.2.2 ZVS-PWM变换技术 56

3.3.1 ZCT-PWM变换器 58

3.3 零过渡PWM软开关技术 58

3.3.2 ZVT-PWM变换器 61

3.4 Buck电路的几种软开关技术 62

3.4.1 ZVS-ZCS-Buck-PWM变换器 62

3.4.2 单管ZVS-ZCS-Buck-PWM变换器 66

3.4.3 带反馈的Buck-PWM变换器 71

3.5 正激变换器中的软开关技术 77

3.5.1 有源箍位技术的原理与设计 77

3.5.2 磁复位技术简介 83

3.6 正反激组合式变换器中的软开关技术 85

3.6.1 有源箍位正反激组合式变换器的工作原理 85

3.6.2 电路设计 90

3.7.1 移相控制FB-ZVS-PWM变换器工作原理 91

3.7 移相控制全桥(FB)ZVS-PWM变换器 91

3.7.2 关于移相控制FB-ZVS-PWM变换器中的几个特殊问题 95

参考文献 97

第四章 DC/AC逆变器中的软开关技术 99

4.1 基本谐振直流环节逆变器(RDCLI) 99

4.1.1 RDCLI的工作原理 99

4.1.2 RDCLI谐振电路设计 100

4.1.3 RDCLI零电压时间计算 101

4.2 有源箍位谐振直流环节逆变器 102

4.2.1 有源箍位谐振直流环节逆变器(ACRDCLI) 102

4.2.2 有源箍位双幅谐振直流环节逆变器 103

4.2.3 关断电流与谐振电压幅值的关系 104

4.3 改进型谐振直流环节逆变器 105

4.3.1 并联谐振直流环节逆变器 105

4.3.2 新型并联谐振直流环逆变器 106

4.3.3 结实型软换流逆变器 107

4.4 谐振极逆变器及其应用 108

4.4.1 单相半桥准谐振电流模式逆变器(QRCMI) 108

4.4.2 谐振极在串联谐振逆变器中的应用及设计 109

4.4.3 Ct及δ0的设计 110

4.4.4 Cr对元件总损耗Ploss的作用与影响 111

4.4.5 谐振极电容与关断损耗之间的关系 111

4.5 隔离-组合型-软开关逆变器 113

4.5.1 多功能一体化DC/高频脉冲变换器 114

4.5.2 典型的隔离-组合型-软开关逆变器的分析 114

4.5.3 DC/AC逆变器的电路参数 115

4.6 用于功率模块的无源缓冲技术 116

4.6.1 无源无损开启缓冲电路工作原理 117

4.6.2 无源无损开启缓冲电路仿真与实验结果 121

参考文献 122

第五章 开关功率变换器中的电磁干扰分析 123

5.1 传导型FMI的基础知识 124

5.1.1 电阻性耦合的EMI分析模型 124

5.1.2 常见耦合电阻Rt的计算 124

5.1.3 电容性耦合的EMI分析模型 126

5.1.4 互感性耦合的EMI分析模型 128

5.2 辐射型EMI的基础知识 129

5.2.1 电偶极子 129

5.2.2 辐射型EMI强度估计--辐射型EMI的估计模型 131

5.2.3 EMI的感应场估计模型 132

5.2.4 EMI发射场估计模型 133

5.3.2 远区场的回收接收模型 134

5.3 电力电子电路中辐射型EMI分析 134

5.3.1 Boost型变换器的辐射型EMI分析 134

5.3.3 功率导线与控制导线之间感应型EMI通用低频分析模型 136

5.4 开关管的超高频噪声模型及分析 137

5.4.1 功率二极管噪声模型 138

5.4.2 硬开关的噪声模型及分析 140

5.5 开关电源中噪声传导型EMI分析 143

5.5.1 输入端噪声分析 143

5.5.2 超高频输出噪声的分析模型及抑制技术 146

5.5.3 高频输出纹波的分析模型 148

5.5.4 输出端共模噪声分析模型 148

5.6 PWM-电压型交流调速系统中EMI分析 149

5.6.1 实验系统及噪声的形成机理 150

5.6.3 传导型EMI的仿真模型 151

5.6.2 传导型EMI的分析模型及抑制结果 151

5.6.4 噪声的实用测量法 152

5.7 逆变器中辐射型EMI的产生机理和分析 153

5.7.1 实验系统及实验结果 153

5.7.2 辐射型噪声产生的机理及噪声源模型 154

5.8 软开关技术对逆变器中EMI的影响 155

5.8.1 测量结果及分析 156

5.8.2 实验结果比较与讨论 159

参考文献 160

第六章 功率变换器中磁性器件的设计 161

6.1 磁性器件的基础知识 161

6.1.1 铁芯的磁特性及其工作状态 161

6.1.2 铁芯常用的磁性能参数 163

6.1.3 功率变换器中常用铁芯材料的性能及选用 165

6.2.1 功率变压器设计中应考虑的一般问题 168

6.2 功率变压器的设计 168

6.2.2 单端反激式变换器中功率变压器的设计 171

6.2.3 单端正激式变换器中功率变压器的设计 173

6.2.4 全桥式变换器中功率变压器的设计 176

6.2.5 用非晶材料设计脉冲功率变压器 177

6.3 输出电感器的设计 179

6.3.1 输出电感器电感量的确定 179

6.3.2 带气隙的电感器的设计 181

6.3.3 用无气隙磁芯设计电感器 182

6.4 饱和电感器及其应用 184

6.4.1 饱和电感器的磁特性 184

6.4.2 尖峰抑制器 185

6.4.3 磁放大器式高频开关稳压电源 187

6.4.4 采用饱和电感器换流电路的ZVS-PWM变换器 194

参考文献 198

第七章 荧光灯电子镇流器 200

7.1 荧光灯电子镇流器及其相关的基本问题 200

7.1.1 荧光灯电子镇流器的发展过程 200

7.1.2 荧光灯电子镇流器的主要参数 201

7.1.3 电气元件的选择 202

7.1.4 绿色照明及EMC问题 203

7.2 典型自激半桥式电子镇流器的分析 203

7.3 荧光灯电子镇流器电路设计 206

7.3.1 负载串联谐振回路的分析 207

7.3.2 并联谐振回路及参数设计 207

7.3.3 串并联谐振回路及其参数优化设计 209

7.4.2 逐流电路的工作原理 211

7.4 荧光灯电子镇流器的无源功率因数校正技术 211

7.4.1 LC滤波的无源功率因数校正技术 211

7.4.3 逐流电容C1，C2取值对电子镇流器性能的影响 213

7.4.4 带有逐流电路的电子镇流器的典型电路 214

7.5 用专用控制芯片设计电子镇流器 218

7.5.1 用IR2155/IR2153设计的电子镇流器及其调试技术 218

7.5.2 用ML4831芯片设计高性能电子镇流器 224

7.6 电荷泵式荧光灯用电子镇流器--最新进展(1) 228

7.6.1 电压/电流型电荷泵式电子镇流器 228

7.6.2 混合型电荷泵式电子镇流器 230

7.6.3 混合型电路的设计及实验结果 232

7.6.4 输入电流连续型电荷泵式电子镇流器 234

7.7 集成式单级电子镇流器--最新进展(2) 235

7.7.1 单级式高功率因数电子镇流器 236

7.7.2 单管高功率因数电子镇流器 237

参考文献 238

第八章 金属卤化物灯用电子镇流器 239

8.1 金属卤化物灯及其电子镇流器简介 239

8.1.1 金属卤化物灯的发展 239

8.1.2 金属卤化物灯用镇流器的发展 240

8.1.3 国内外交流无频闪MH灯用电子镇流器的发展和工作特性要求 240

8.2 金属卤化物灯电气特性的数学模型 242

8.2.1 金属卤化物灯的工作原理及电气特性 242

8.2.2 金属卤化物灯的电气模型 243

8.3 金属卤化物灯用电子镇流器的分段线性控制规律 245

8.3.1 启动过程的理想控制规律 246

8.3.2 稳态恒功率控制规律 246

8.4.1 电流反馈 247

8.4 电子镇流器的闭环分析与控制电路设计 247

8.4.2 稳态的闭环分析 248

8.4.3 反馈网络［F(s)］的设计--恒功率控制 249

8.5 逆变频率的选择 249

8.5.1 频闪与灯泡可靠性及寿命的关系 249

8.5.2 高压触发器与逆变器的配合问题 250

8.6 高频纹波分析及实验结果 250

8.6.1 高频纹波分析 250

8.6.2 实验结果 251

8.7 灵活直流环节型全软开关逆变器 253

8.7.1 工程背景 253

8.7.2 全软开关Buck电路 253

8.7.3 灵活直流环节型全软开关逆变器及其控制策略 255

8.7.5 无噪声有频闪的工作状态 256

8.7.4 有噪声无频闪的工作状态 256

8.8 电流控制模式的理论分析 258

8.8.1 峰值控制模式的宽度稳定性 259

8.8.2 △D的次谐波振荡问题 260

8.8.3 斜坡补偿 260

8.8.4 平均电流控制模式 261

8.8.5 斩波频率fs处放大倍数的最大值 262

8.9 最佳电流反馈补偿网络及其设计理论 262

8.9.1 零极点的配置 263

8.9.2 补偿网络的工程设计方法 264

8.10 脉宽调制器的数学模型 267

参考文献 268