第2章PWM直流變換電路ppt課件.ppt

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1、第2章PWM直流變換電路2.1概述2.2單象限無隔離電路2.3單象限隔離型電路2.4雙象限電路2.5四象限電路2.6多相多重電路2.1概述電力電子電路的分類按電路作用：功率電路（主電路）、控制電路按變換功能：交流變換電路、整流電路、直流變換電路、逆變電路按構(gòu)成器件：半控型電路、全控型電路按電隔離能力：絕緣型、非絕緣型電路按變換級數(shù)：直接變換、間接變換電路2.1概述電力電子電路的分類按控制方式：相控式、頻控式、斬控式、組合式按開關(guān)環(huán)境：硬開關(guān)電路、軟開關(guān)電路按電能流傳方向：單向電路、雙向電路按輸出電壓：高壓電路、低壓電路按電路構(gòu)成：基

2、本電路、組合電路2.1概述直流變換電路：變換直流電能參數(shù)的電路直流變換電路的分類：按輸入輸出電壓：降壓、升壓、升降壓電路按工作范圍：單象限、雙象限、四象限電路按變換級數(shù)：直接式、間接式電路按入端濾波：電壓源、電流源電路按電路耦合：電耦合、磁耦合電路按電路構(gòu)成：基本電路、組合電路2.1概述直流變換電路的基本用途：直流調(diào)速電源開關(guān)電源直流電源DC-DC主電路負(fù)載控制電路一般應(yīng)用結(jié)構(gòu)2.2.1單象限降壓斬波電路電路結(jié)構(gòu)全控型器件若為晶閘管，須有輔助關(guān)斷電路。續(xù)流二極管L0和C0組成LPF降壓斬波電路（BuckChopper)工作原理當(dāng)時(shí),

3、控制信號使得T導(dǎo)通,D截止,向L0充磁,向C0充電當(dāng)時(shí),T截止,D續(xù)流,U0靠C0放電和L0中電流下降維持假設(shè):1.T,D均為理想器件2.L0較大,使得在一個(gè)周期內(nèi)電流連續(xù)且無內(nèi)阻3.直流輸出電壓U0為恒定4.整個(gè)電路無功耗5.電路已達(dá)穩(wěn)態(tài)2.2.1單象限降壓斬波電路2.2.1單象限降壓斬波電路電流連續(xù)狀態(tài)CCM2.2.1單象限降壓斬波電路電路分析1.電感電流iL表達(dá)式當(dāng)儲能當(dāng)時(shí),達(dá)到最大值,當(dāng)時(shí),放能當(dāng)時(shí),達(dá)到最小值2.2.1單象限降壓斬波電路伏秒平衡定律的證明：電流增量：即：輸出電壓增益輸出電流平均值I0輸入功率輸出電壓輸出電流

4、2.2.1單象限降壓斬波電路輸出電壓紋波分析當(dāng)時(shí),電容充電,其電荷量為Q實(shí)際上就是圖中的陰影部分的面積在時(shí),陰影部分的面積為:2.2單象限降壓斬波電路輸出電壓紋波分析（續(xù)）在時(shí)把代入上式得:所以當(dāng)與給定后當(dāng)最大時(shí),用,的最大值為電壓紋波保持電流連續(xù)的臨界電感值由的圖形可知,當(dāng)時(shí),電流處于臨界連續(xù)狀態(tài)2.2單象限降壓斬波電路臨界電感值電流斷續(xù)狀態(tài)（DCM）2.2.1單象限降壓斬波電路1.求Av根據(jù)伏秒平衡律:DTTDTDpT電流斷續(xù)狀態(tài)（DCM）2.2.1單象限降壓斬波電路2.求Dp平均電流:解得:2.2.2單象限升壓型直流變換電路電

5、路工作原理2.2.2單象限升壓型直流變換電路連續(xù)模型分析1.直流增益Av根據(jù)伏秒平衡律:2.電流增益根據(jù)無耗網(wǎng)絡(luò)的定義:2.2.2單象限升壓型直流變換電路連續(xù)模型分析3、電流的波動升壓斬波電路典型應(yīng)用一是用于直流電動機(jī)傳動二是用作單相功率因數(shù)校正（PFC）電路三是用于其他交直流電源中2.2.3單象限升/降壓直流變換電路(Buck-Boost)電路輸入和輸出反相工作原理:在T導(dǎo)通時(shí),D截止,電源向Ld輸送能量,輸出電壓是靠C0的放電保持基本不變在T/off時(shí),Don,把存放在中的能量釋放給負(fù)載和電容2.2.3單象限升/降壓直流變換電路

6、連續(xù)模型的分析方法1.電壓增益根據(jù)伏秒平衡律:1>1<12.2.3單象限升/降壓直流變換電路輸入電流脈動輸入電流增量:輸入電感電流的最大值:由無耗性可知:輸出電壓的脈動值當(dāng)VTon,VDoff時(shí),電容C0放電維持輸出電壓2.2.4Cuk電路工作過程V通時(shí)，E—L1—V回路和R—L2—C—V回路有電流。V斷時(shí)，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD回路有電流。輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。電路相當(dāng)于開關(guān)S在A、B兩點(diǎn)之間交替切換。Cuk斬波電路及其等效電路a）電路圖b）等效電路2.2.4Cuk電路輸入電源電流和輸出負(fù)載電流都是連續(xù)

7、的，且脈動很小電壓增益開關(guān)晶體管發(fā)射極接地輸入輸出電壓反向CUK電路的特點(diǎn):電壓增益電流增益:2.2.4Cuk電路輸出，入端電流脈動入端:出端:輸入電流的最大值:輸出電流的最大值:VT電流最大值,2.2.5Sepic電路電路結(jié)構(gòu)Speic電路原理V通態(tài)，E—L1—V回路和C1—V—L2回路同時(shí)導(dǎo)電，L1和L2貯能。V斷態(tài)，E—L1—C1—VD—負(fù)載回路及L2—VD—負(fù)載回路同時(shí)導(dǎo)電，此階段E和L1既向負(fù)載供電，同時(shí)也向C1充電（C1貯存的能量在V處于通態(tài)時(shí)向L2轉(zhuǎn)移）。輸入輸出關(guān)系：2.2.6Zeta電路Zeta電路原理V處于通態(tài)期

8、間，電源E經(jīng)開關(guān)V向電感L1貯能。V關(guān)斷后，L1－VD－C1構(gòu)成振蕩回路，L1的能量轉(zhuǎn)移至C1，能量全部轉(zhuǎn)移至C1上之后，VD關(guān)斷，C1經(jīng)L2向負(fù)載供電。輸入輸出關(guān)系：相同的輸入輸出關(guān)系。Sepic電路的電源電流和負(fù)載電流均連續(xù)，Ze