直流斬波電路.ppt

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1、第6章直流斬波電路6.1斬波電路的工作原理和控制方式6.2基本斬波電路6.3復(fù)合斬波電路和多相多重?cái)夭娐繁菊滦〗Y(jié)直流斬波電路（DCChopper）將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電。也稱為直流--直流變換器（DC/DCConverter）。一般指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟?，不包括直流—交流—直流。電路種類6種基本斬波電路：降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路。復(fù)合斬波電路——不同結(jié)構(gòu)基本斬波電路組合。多相多重?cái)夭娐贰嗤Y(jié)構(gòu)基本斬

2、波電路組合。6.1斬波電路的工作原理和控制方式直流斬波電路的工作原理圖6.1斬波原理電路及波形(a)電路原理圖(b)波形圖式中，稱為導(dǎo)通占空比，簡稱為占空比或?qū)ū?。改變占空比，即可改變輸出到?fù)載R上的直流平均電壓。斬波電路輸出直流平均電壓當(dāng)斬波器帶阻感性負(fù)載時圖6.2R-L負(fù)載的斬波電路及波形（a)電路（b)電流、電壓波形斬波電路的控制方式斬波電路的控制方式通常有三種。1、時間比例控制方式（1）定頻調(diào)寬控制也稱脈沖寬度調(diào)制（PWM）。此控制方式中，定頻也就是指電力電子器件的通斷頻率（即開關(guān)周期T）一定

3、，調(diào)寬是指通過改變斬波電路的開關(guān)元件導(dǎo)通時間來改變導(dǎo)通比，從而改變輸出電壓的平均值。定頻調(diào)寬控制（PWM）1、時間比例控制方式（2）定寬調(diào)頻控制也稱為脈沖頻率控制（PFM）。此控制方式中定寬也就是指斬波電路的開關(guān)元件導(dǎo)通時間固定不變，調(diào)頻是指通過改變開關(guān)元件的通斷周期T來改變導(dǎo)通比，從而改變輸出電壓的平均值。定寬調(diào)頻控制（PFM）（3）調(diào)寬調(diào)頻混合控制，此種方式是PWM方式和PFM方式的綜合，是指在控制過程中，即既改變電力電子元件的開關(guān)周期T，又改變開關(guān)元件的導(dǎo)通時間。2、瞬時值和平均值控制方式（1）瞬

4、時值控制方式此種控制方式是將輸出電流（或電壓）反饋的瞬時值，與預(yù)先設(shè)定電流（或電壓）的上限值和下限值相比較，如果電流（或電壓）的瞬時值小于電流（或電壓）的下限值，就控制斬波電路的開關(guān)元件導(dǎo)通；如果電流（或電壓）的瞬時值大于電流（或電壓）的上限值就關(guān)斷斬波電路的開關(guān)元件。此種控制方式具有瞬時響應(yīng)快的特點(diǎn)，適宜采用開關(guān)頻率高的全控型器件來作為斬波電路的主功率開關(guān)元件，并且電流脈動要求愈小，斬波電路的開關(guān)元件的開關(guān)頻率要求就愈高。圖6.4瞬時值控制方式波形2、瞬時值和平均值控制方式（2）平均值控制方式此種控制

5、方式是將負(fù)載電流（或電壓）反饋的平均值與預(yù)先設(shè)定電流（或電壓）值相比較，用其偏差值去控制斬波電路開關(guān)元件的開通和關(guān)斷。圖6.5平均控制方式波形3、時間比與瞬時值混合控制方式此種控制方式是前面兩種控制方式的結(jié)合，適用于要求電流（或電壓）按時間比方式輸出，同時又要求控制輸出電流（或電壓）瞬時值的場合。6.2基本斬波電路6.2.1降壓斬波電路6.2.2升壓斬波電路6.2.3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路6.2.4Sepic斬波電路和Zeta斬波電路6.2.1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)

6、斷電路。續(xù)流二極管電路的工作情況可分為V導(dǎo)通、VD截止和V關(guān)斷、VD導(dǎo)通及V和VD均關(guān)斷三種工作狀態(tài)。降壓斬波電路（BuckChopper)電流連續(xù)時的工作原理t=0時刻驅(qū)動V導(dǎo)通，電源向負(fù)載供電，電感電流按指數(shù)規(guī)律上升。t=t1時刻，驅(qū)動V關(guān)斷，在時間內(nèi)，電路工作于模式2。VD承受正向電壓而導(dǎo)通，電感L釋放儲能，電感電流經(jīng)VD續(xù)流，并呈指數(shù)規(guī)律下降。電容C上的電流為電感電流與負(fù)載電流之差。如果L和C參數(shù)選擇適當(dāng)，負(fù)載R上的電流基本維持不變，解析法：電流連續(xù)時的工作原理如果能保證在斬波電路的開關(guān)過程中，

7、電感上的動態(tài)電流相等，則由已知的公式電路具有降壓斬波功能。通常串接較大電感L使負(fù)載電流連續(xù)且脈動小。負(fù)載電流斷續(xù)的情況：假如L值較小，則有可能出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況，此時電路有三種工作模式。在期間，工作于模式1，V導(dǎo)通，VD關(guān)斷期間工作于模式2，V關(guān)斷，VD導(dǎo)通在一個周期T的剩余時間工作于模式3，V和VD均關(guān)斷，在此期間電感電流保持為零，負(fù)載由濾波電容C供電。負(fù)載電流斷續(xù)的情況：電流斷續(xù)時，續(xù)流二極管VD導(dǎo)通段V導(dǎo)通時同樣可以從能量傳遞關(guān)系出發(fā)進(jìn)行推導(dǎo)由于L和C數(shù)值合適時，負(fù)載電流維持為Io不變電源只在V處

8、于通態(tài)時提供能量，為在整個周期T中，負(fù)載消耗的能量為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。一周期中，忽略損耗，則電源提供的能量與負(fù)載消耗的能量相等。6.2.2升壓斬波電路升壓斬波電路（BoostChopper）儲存電能電路結(jié)構(gòu)1)升壓斬波電路的基本原理保持輸出電壓工作原理假設(shè)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(fù)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