分析比较综合法在直流变换电路原理分析中应用-专业论文-自动化应用案例

分析比较综合法在直流变换电路原理分析中应用

发布日期：2021-10-12 来源：《变频器世界》21-08期作者：杨喜军1，吴双1，焦伟1，田书欣2 浏览次数：10287

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【摘　要】：为了实现电力特征变换，电力电子变换器离不开无源器件（如电感、电容等）的使用，同类变换器中相同无源器件的使用原理也不尽相同。本文针对BUCK电路、BOOST电路中功率电感的工作原理和参数选择问题，给出基于分析比较综合的教学案例。结果表明，这种教学案例能够使学生明白无源器件的安排和使用原理，促进对电力电子变换器工作原理的深入理解。

关键词：分析比较综合；教学案例；功率电感

Abstract: In order to implement the power feature conversion, the power electronic converter is inseparable from the use of passive components (such as inductors, capacitors, etc.), and the operation principle of the same passive components in the same kind of converters are not the same. Aiming at the operating principle and parameter selection of power inductor in BUCK circuit and BOOST circuit, this paper gives a teaching case based on analysis -comparison-synthesis method. The results show that this kind of teaching case can make students understand the arrangement and use principle of passive components, and promote the in-depth understanding of the operating principle of power electronic converters.

Key words: Analysis-comparison-synthesis; Teaching case; Power inductor

1 引言

分析法：就是把一类事物或一种事物拆分成各种属性、部分或方面，分解后进行逐一考察，以此认识事物的基础或本质的东西。专业化的科学研究主要解决的是事物的特殊性。比较法：根据一定的标准，把彼此有某种联系的事物加以对照，从而确定其异同点，便可以对事物作初步的分类。在对各个事物的内部矛盾的各个方面进行比较后，才能把握事物间的内存联系，认识事物的本质。采用该方法可以把握每种事物的特殊性，对每种事物产生更加深刻的认识。综合法：就是把事物的各种属性、每一部分或方面联合成为整体进行考察，各门学科的逻辑体系都是综合的成果。从纷繁芜杂的现象中，提取出事物的本质，形成许多科学概念、定理、定律等，然后把它们的内在联系有机地排列组合成一个整体，从而获得全面和完整的认识，以便把握事物的普遍性。基于分析比较综合的教学方法已经得到了比较广泛的实践和应用^[1-8]。DC-DC变换器包括六种电气上耦合型和多种电气上隔离型，这六种电气上耦合型DC-DC变换器的共同特点是只采用单只功率开关，都需要使用功率电感等无源器件，其中包括降压型BUCK电路和升压型BOOST电路，这是两种最经典的直流调压电路，在电路结构和变换功能上具有对偶性。在本文中，针对所用的功率电感，采用分析法掌握BUCK电路和BOOST电路工作原理，采用比较法掌握二者的区别，采用综合法掌握二者的联系，其中采用比较法重点描述功率电感的工作原理和参数选择。

2 分析对比综合的教学设计

为简化分析，假定BUCK电路与BOOST电路中功率电感工作在连续导电模式（CCM），负载均为纯阻负载，忽略功率开关导通压降。

2.1 BUCK电路的原理分析

BUCK电路如图1所示，图中，S₁为功率MOSFET，L₁为功率电感，D₁为续流二极管，C₁为储能电容，R₁为纯阻负载。为输入直流电压，无纹波时为.为输入直流电压，无纹波时为。