電力電子技術(shù)第5章 直流直流變流電路.ppt

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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?cái)夭娐?.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。◆一般是指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟?，這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)?！粼诮涣鳝h(huán)節(jié)中通常采用變壓器實(shí)現(xiàn)輸入輸出間的隔離，因此也稱為直—交—直電路?！隼貌煌幕緮夭娐愤M(jìn)行組合，可構(gòu)成復(fù)合斬波

2、電路，如電流可逆斬波電路、橋式可逆斬波電路；利用相同結(jié)構(gòu)的基本斬波電路進(jìn)行組合，可構(gòu)成多相多重?cái)夭娐?5.1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(shí)的波形c）電流斷續(xù)時(shí)的波形■降壓斬波電路（BuckChopper）◆電路分析?使用一個(gè)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(shí)給負(fù)載中電感電流提供通道。?主要用于

3、電子電路的供電電源，也可拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)或帶蓄電池負(fù)載等，后兩種情況下負(fù)載中均會出現(xiàn)反電動(dòng)勢，如圖中Em所示?！艄ぷ髟?t=0時(shí)刻驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓uo=E，負(fù)載電流io按指數(shù)曲線上升。?t=t1時(shí)控制V關(guān)斷，二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓uo近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降，通常串接較大電感L使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)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(shí)√負(fù)載電壓的平均值為√負(fù)載電流平均值為式中，ton為V處于通態(tài)的時(shí)間，toff為V處于斷態(tài)的時(shí)間，T為開關(guān)周期，?為導(dǎo)通占空比，簡稱占空比或?qū)ū取?若負(fù)載中電感值較小，出現(xiàn)負(fù)載

4、電流斷續(xù)的情況，負(fù)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(jìn)行解析分時(shí)段線性電路6式中，，，，，I10和I20分別是負(fù)載電流瞬時(shí)值的最小值和最大值。把式（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(shí)負(fù)載電流最大值、最小值均等于平均值。(5-9)(5-10)(5-11)78將(5-12代入式(5-13)則有假設(shè)電源電流平均

5、值為I1，則有其值小于等于負(fù)載電流Io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。(5-14)(5-12)(5-15)由式(5-13)得◆(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(gè)周期中，忽略電路中的損耗，則電源提供的能量與負(fù)載消耗的能量相等，即(5-13)9假如負(fù)載中L值較小，則有可能出現(xiàn)負(fù)載電流斷續(xù)的情況。10◆電流斷續(xù)時(shí)有I10=0，且t=ton+tx時(shí)，i2=0，可以得出電流斷續(xù)時(shí)，tx

6、電路■例5-1在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，已知E=200V，R=10Ω，L值極大，Em=30V，T=50μs，ton=20?s,計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：由于L值極大，故負(fù)載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為輸出電流平均值為125.1.1降壓斬波電路■例5-2在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，E=100V，L=1mH，R=0.5Ω，Em=10V，采用脈寬調(diào)制控制方式，T=20?s，當(dāng)ton=5?s時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io，計(jì)算輸出電流的最大和最小值瞬時(shí)值并判斷負(fù)載電流是否連續(xù)。解：由題目已知條件可得：當(dāng)ton=5

7、?s時(shí)，有由于所以輸出電流連續(xù)。135.1.1降壓斬波電路此時(shí)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(shí)值分別為145.1.2升壓斬波電路（BoostChopper）a)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)L和C值很大。?V處于通態(tài)時(shí)，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(shí)，電源E和電感L同時(shí)向電容C充電，并向負(fù)載提供能量?！艋镜臄?shù)量關(guān)系?當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即化簡得(5-20)(5-21)伏秒積平衡15

8、5.1.2升壓斬波電路?將升壓比的倒數(shù)記作β，即，則