電力電子技術(shù) 第5章 直流直流變流電路

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1、第5章直流直流變流電路5.1基本斬波電路5.2復(fù)合斬波電路和多相多重斬波電路5.3帶隔離的直流直流變流電路本章小結(jié)引言■直流-直流變流電路（DC/DCConverter）包括直接直流變流電路和間接直流變流電路?！鲋苯又绷髯兞麟娐贰粢卜Q斬波電路（DCChopper）。◆功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電?！粢话闶侵钢苯訉⒅绷麟娮?yōu)榱硪恢绷麟姡@種情況下輸入與輸出之間不隔離?！鲩g接直流變流電路◆在直流變流電路中增加了交流環(huán)節(jié)。◆在交流環(huán)節(jié)中通常采用變壓器實現(xiàn)輸入輸出間的隔離，因此也稱為直—交—

2、直電路。25.1基本斬波電路5.1.1降壓斬波電路5.1.2升壓斬波電路5.1.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路5.1.4Sepic斬波電路和Zeta斬波電路35.1.1降壓斬波電路圖5-1降壓斬波電路的原理圖及波形a）電路圖b）電流連續(xù)時的波形c）電流斷續(xù)時的波形■降壓斬波電路（BuckChopper）◆電路分析?使用一個全控型器件V，圖中為IGBT，若采用晶閘管，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔助電路。?設(shè)置了續(xù)流二極管VD，在V關(guān)斷時給負載中電感電流提供通道。?主要用于電子電路的供電電源，也可拖動直流電動機

3、或帶蓄電池負載等，后兩種情況下負載中均會出現(xiàn)反電動勢，如圖中Em所示。◆工作原理?t=0時刻驅(qū)動V導(dǎo)通，電源E向負載供電，負載電壓uo=E，負載電流io按指數(shù)曲線上升。?t=t1時控制V關(guān)斷，二極管VD續(xù)流，負載電壓uo近似為零，負載電流呈指數(shù)曲線下降，通常串接較大電感L使負載電流連續(xù)且脈動小。45.1.1降壓斬波電路◆基本的數(shù)量關(guān)系?電流連續(xù)時√負載電壓的平均值為√負載電流平均值為式中，ton為V處于通態(tài)的時間，toff為V處于斷態(tài)的時間，T為開關(guān)周期，?為導(dǎo)通占空比，簡稱占空比或?qū)ū取?電流斷續(xù)時

4、，負載電壓uo平均值會被抬高，一般不希望出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況?！魯夭娐酚腥N控制方式?脈沖寬度調(diào)制（PWM）：T不變，改變ton。?頻率調(diào)制：ton不變，改變T。?混合型：ton和T都可調(diào)，改變占空比(5-1)(5-2)55.1.1降壓斬波電路■對降壓斬波電路進行解析◆基于分時段線性電路這一思想，按V處于通態(tài)和處于斷態(tài)兩個過程來分析，初始條件分電流連續(xù)和斷續(xù)?！綦娏鬟B續(xù)時(5-3)(5-4)(5-5)(5-6)65.1.1降壓斬波電路式中，，，，，I10和I20分別是負載電流瞬時值的最小值和最大值。把式

5、（5-9）和式（5-10）用泰勒級數(shù)近似，可得平波電抗器L為無窮大，此時負載電流最大值、最小值均等于平均值。(5-9)(5-10)(5-11)75.1.1降壓斬波電路◆(5-11)所示的關(guān)系還可從能量傳遞關(guān)系簡單地推得，一個周期中，忽略電路中的損耗，則電源提供的能量與負載消耗的能量相等，即則假設(shè)電源電流平均值為I1，則有其值小于等于負載電流Io，由上式得即輸出功率等于輸入功率，可將降壓斬波器看作直流降壓變壓器。(5-12)(5-13)(5-14)(5-15)85.1.1降壓斬波電路◆電流斷續(xù)時有I10=

6、0，且t=ton+tx時，i2=0，可以得出電流斷續(xù)時，tx

7、路中，E=100V，L=1mH，R=0.5Ω，Em=10V，采用脈寬調(diào)制控制方式，T=20?s，當ton=5?s時，計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io，計算輸出電流的最大和最小值瞬時值并判斷負載電流是否連續(xù)。解：由題目已知條件可得：當ton=5?s時，有由于所以輸出電流連續(xù)。115.1.1降壓斬波電路此時輸出平均電壓為輸出平均電流為輸出電流的最大和最小值瞬時值分別為125.1.2升壓斬波電路0iGE0ioI1a)b)圖5-2升壓斬波電路及其工作波形a）電路圖b）波形■升壓斬波電路◆工作原理?假設(shè)

8、L和C值很大。?V處于通態(tài)時，電源E向電感L充電，電流恒定I1，電容C向負載R供電，輸出電壓Uo恒定。?V處于斷態(tài)時，電源E和電感L同時向電容C充電，并向負載提供能量?！艋镜臄?shù)量關(guān)系?當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即化簡得上式中的(5-20)(5-21)135.1.2升壓斬波電路?將升壓比的倒數(shù)記作β，即，則?和導(dǎo)通占空比?有如下關(guān)系式（5-21）可表示為輸出電壓高于電源電壓，關(guān)鍵有兩個原因：一是L儲能