電力電子技術(shù)第5章直流直流變流電路課件.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斬波電路5.3帶隔離的直流直流變流電路本章小結(jié)1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）?！艄δ苁菍⒅绷麟娮?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?，這種情況下輸入與輸出之間不隔離。■間接直流變流電路◆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現(xiàn)輸入輸出間的隔離，因此也稱為直—交—直電路。

2、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3基本斬波器的工作原理降壓式斬波電路的輸出電壓平均值低于輸入直流電壓Ud。最基本的降壓式斬波電路如圖所示。T=Ton+ToffQ交替通斷，在負(fù)載上就可得到方波電壓。占空比k=ton/T斬波電路三種控制方式T不變，變ton—脈沖寬度調(diào)制（PWM）ton不變，變T—頻率調(diào)制ton和T都可調(diào)，改變占空比—混合型5.1基本斬波電路45.1.1降壓斬波電路(一)工作電路IGB

3、T,若為晶閘管，須有關(guān)斷輔助電路續(xù)流二極管負(fù)載出現(xiàn)的反電動勢55.1.1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）◆工作原理?t=0時刻驅(qū)動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)且脈動小。6動態(tài)演示75.1.1降壓斬波電路◆基本的數(shù)量關(guān)系?電流連續(xù)時√負(fù)載電壓的平均值為√

4、負(fù)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?5.1.1降壓斬波電路?電流斷續(xù)時，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9負(fù)載電流維持為Io不變電源只在V處于通態(tài)時提供能量為:EI0ton在整個周期T中，負(fù)載消耗的能量為:RI02T+EMI0T輸出功率等于輸入功率，可將降壓斬

5、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)載消耗的能量相等數(shù)量關(guān)系分析－從能量傳遞角度推導(dǎo)設(shè)I1為電源電流平均值U0電源側(cè)負(fù)載側(cè)105.1.1降壓斬波電路■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115.1.2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

6、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，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，并向負(fù)載提供能量。儲存電能保持輸出電壓12toff:V處于斷態(tài)，L上釋放的能量為：(U0-E)I1toff0iGE0ioI1tofftonton:V處于通態(tài)，L上積蓄的能量為：EI1ton13V通時，E向L充電，充電電流恒為I1，同時C的電壓向負(fù)載供電，因C值很大，輸出電壓uo為恒值，記為Uo。設(shè)V通的時間為ton，此階段L上積蓄的能

7、量為：EI1ton數(shù)量關(guān)系(直接從能量角度分析）穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中L積蓄能量與釋放能量相等：EI1ton=(U0-E)I1toffV斷時，E和L共同向C充電并向負(fù)載R供電。設(shè)V斷開的時間為toff，則此期間電感L釋放能量為：(U0-E)I1toff14T/toff>1，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路T/toff——升壓比；升壓比的倒數(shù)記作?，即?和?的關(guān)系：因此，U0可表示為以上分析中，認(rèn)為V通態(tài)期間因電容C的作用使得輸出電壓Uo不變，但實際C值不可能無窮大，在此階段其向負(fù)載放電，Uo必然會有所

8、下降，故實際輸出電壓會略低。輸出電壓高于電源電壓，關(guān)鍵有兩個原因：一是L儲能之后具有使電壓泵升的作用，二是電容C可將輸出電壓保持住。15根據(jù)電路結(jié)構(gòu)分析輸出電流的平均值Io為：如果忽略電路中的損耗，則由電源提供的能量僅由負(fù)載R消耗，即※與降壓斬波電路一樣，升壓斬波電路也可看成是直流變壓器。則電源電流的平均值I1為：165.1.2升壓斬波電路■例5-3在圖5-2a所示的升壓