直流直流變換器

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1、第五講第二章直流/直流變換器主要內(nèi)容一、概述1、電力電子電路的分類(lèi)2、直流變換電路的分類(lèi)3、直流變換電路的基本用途二、單象限降壓型電路（Buck）（一）電路外特性（二）輸出濾波電路的參數(shù)的選擇（三）PWM控制電路三、單相限升壓型電路（boost）1、變壓原理2、電感電流連續(xù)時(shí)的工作特性電感電流斷續(xù)的工作特性一、概述一、概述1、電力電子電路的分類(lèi)2、直流變換電路的分類(lèi)3、直流變換電路的基本用途1、電力電子電路的分類(lèi)：2直流變換器的分類(lèi)按器件的開(kāi)關(guān)方式：硬開(kāi)關(guān)和軟開(kāi)關(guān)電路按輸入端濾波結(jié)構(gòu)：電流源和電壓源按輸

2、出電隔離:絕緣型和非絕緣型按電路結(jié)構(gòu)分：?jiǎn)蜗嗪投嘞喟垂ぷ鞣秶簡(jiǎn)蜗笙?，雙象限，和四象限按輸出電壓：升壓，降壓、升降壓按主電路適用的器件分：全控和半空3直流電壓變換器基本用途和要求1）、直流脈沖調(diào)速電源克服了相控整流方式在深控時(shí)功率因素低，和輸出濾波電感大，系統(tǒng)快速性差的缺點(diǎn)2）、開(kāi)關(guān)電源——直流穩(wěn)壓電源理想的直流變換器應(yīng)具有如下性能輸入輸出端電壓電流均為平滑直流輸出阻抗為零快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和很強(qiáng)的抗干擾能力高效，小型，輕量二、單象限降壓型電路(Buck電路)（一）電路外特性1、電路結(jié)構(gòu)和降壓原理A、理想電

3、力電子變換器B、降壓原理C、控制方式D、輸出電壓LC濾波2、電感電流連續(xù)式的工作特性3、電感電流斷續(xù)時(shí)的工作特性（二）輸出濾波電路的參數(shù)的選擇1、PWM控制電路（一）電路外特性：電路外特性：在無(wú)源負(fù)載(最常見(jiàn)是純電阻負(fù)載)下，電路外特性指輸出電壓平均值Uo與輸出電流平均值之間的關(guān)系。在直流電動(dòng)機(jī)一類(lèi)的有源負(fù)載下，電路外特性指電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩Mo間的關(guān)系。無(wú)論哪種負(fù)載，該特性均表征電路在開(kāi)環(huán)條件下的靜態(tài)性能。1、電路結(jié)構(gòu)和降壓原理A、電力電子器件的理想條件（基本假設(shè)）：1、開(kāi)關(guān)時(shí)間為零2、通態(tài)壓降為

4、零，斷態(tài)電阻無(wú)窮3、電感電容均為無(wú)損耗的理想儲(chǔ)能元件4、線路阻抗為零5、輸出濾波電感L0足夠大。電感電流iL近似于線性升降；輸出濾波電容C0足夠大，無(wú)源負(fù)載電壓u1無(wú)紋波，即u1=U1B、降壓原理1、VT導(dǎo)通時(shí)，直流電壓源直接加在負(fù)載上，負(fù)載電壓為ud2、VT截止時(shí)，經(jīng)二極管續(xù)流C、控制方式PWMPFM應(yīng)用領(lǐng)域：直流電壓可調(diào)恒壓源實(shí)現(xiàn)方式：均可以通過(guò)反饋電壓控制導(dǎo)通和關(guān)斷的電角度來(lái)實(shí)現(xiàn)D、輸出電壓LC濾波電感：對(duì)高頻電壓電流呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，對(duì)直流暢通無(wú)阻，交流電壓分量在電感L中產(chǎn)生的交流電流不大，且交流電

5、壓分量絕大部分降落在電感上。電容：電容對(duì)直流電流阻抗為無(wú)窮大，對(duì)交流電流阻抗很小，故流經(jīng)L的直流電流全部送至負(fù)載，而流經(jīng)L的數(shù)值不大的交流電流幾乎全部流入電容L，C要根據(jù)根據(jù)負(fù)載端所允許的直流電壓紋波值計(jì)算2、電感電流連續(xù)時(shí)工作特性（CCM）A、電感電流連續(xù)時(shí)電路的兩種工作狀態(tài)a、VT導(dǎo)通,VD截止，通常認(rèn)為L(zhǎng)、C值都選的足夠大，則電容電壓基本保持不變，為輸出電壓的平均值U1。則在導(dǎo)通期間加在L上的電壓電流的變化量為2、電感電流連續(xù)時(shí)工作特性VT導(dǎo)通的終點(diǎn)，電流達(dá)到最大值b、VT截止，VD導(dǎo)通，通過(guò)二極

6、管續(xù)流電流的變化量為B、變壓比M和電壓、電流基本關(guān)系電感電流連續(xù)時(shí)：變比僅和占空比有關(guān)，與電流大小無(wú)關(guān)。M為直流變換器的變比（或電壓增益）穩(wěn)態(tài)時(shí)，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，濾波電容上的平均電流為0，故變換器輸出的負(fù)載電流平均值即為IL變壓比M和電壓、電流基本關(guān)系Ic=iL-Io，當(dāng)Ic>0,C充電，輸出電壓升高，當(dāng)Ic<0時(shí)，C放電輸出電壓降低，因此電容一直處于周期性的充放電狀態(tài)。當(dāng)C不夠大時(shí)，輸出電壓U1有一定的脈動(dòng)，則C在一個(gè)開(kāi)關(guān)周內(nèi)的充電電荷為：因此輸出電壓的脈動(dòng)量為L(zhǎng)C濾波器的諧振頻率：因此有變壓比M和

7、電壓、電流基本關(guān)系結(jié)論：fs/fc>10~20時(shí)，負(fù)載電壓的紋波就很小了，由此可見(jiàn)，增加開(kāi)關(guān)頻率，加大L和C都可以減小輸出電壓的脈動(dòng)變壓比M和電壓、電流基本關(guān)系電路外特性：Iocm是臨界連續(xù)電流Ioc的最大值，Ioc是指電感電流的最小值ILM=0所對(duì)應(yīng)的負(fù)載電流3、電感電流斷續(xù)時(shí)工作特性電流斷續(xù)時(shí)的分析和之前電流連續(xù)時(shí)基本相同。所不同的是電流斷續(xù)時(shí)，變換器電壓的變比不僅和占空比有關(guān)，而且和負(fù)載電流的大小、電感、開(kāi)關(guān)頻率以及電壓等有關(guān)3、電感電流斷續(xù)時(shí)工作特性3、電感電流斷續(xù)時(shí)工作特性當(dāng)開(kāi)關(guān)元件截止，并且

8、電感電流減小到零時(shí)，二極管也截止，此時(shí)，所以平均電壓公式發(fā)生了變化結(jié)論：臨界負(fù)載電流最大值越小，越容易實(shí)現(xiàn)電感連續(xù)工作的情況。臨界電流：電感電流臨界連續(xù)時(shí)，下式成立上式的臨界電流可表示為下式：當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，輸出特性是直線電流斷續(xù)時(shí)，輸出特性為非線性的在電感電流臨界連續(xù)時(shí)，若加大負(fù)載則進(jìn)入連續(xù)區(qū)；若減小負(fù)載，則進(jìn)入斷續(xù)區(qū)Buck變壓器的輸出特性：（二）、輸出濾波電路的參數(shù)的選擇1、電感選擇2、電容選擇（二）、輸出濾波電路的參數(shù)的選擇1、濾波電