第2章PWM直流變換電路ppt課件.ppt

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1、第2章PWM直流變換電路2.1概述2.2單象限無隔離電路2.3單象限隔離型電路2.4雙象限電路2.5四象限電路2.6多相多重電路2.1概述電力電子電路的分類按電路作用：功率電路（主電路）、控制電路按變換功能：交流變換電路、整流電路、直流變換電路、逆變電路按構成器件：半控型電路、全控型電路按電隔離能力：絕緣型、非絕緣型電路按變換級數(shù)：直接變換、間接變換電路2.1概述電力電子電路的分類按控制方式：相控式、頻控式、斬控式、組合式按開關環(huán)境：硬開關電路、軟開關電路按電能流傳方向：單向電路、雙向電路按輸出電壓：高壓電路、低壓電路按電路構成：基

2、本電路、組合電路2.1概述直流變換電路：變換直流電能參數(shù)的電路直流變換電路的分類：按輸入輸出電壓：降壓、升壓、升降壓電路按工作范圍：單象限、雙象限、四象限電路按變換級數(shù)：直接式、間接式電路按入端濾波：電壓源、電流源電路按電路耦合：電耦合、磁耦合電路按電路構成：基本電路、組合電路2.1概述直流變換電路的基本用途：直流調速電源開關電源直流電源DC-DC主電路負載控制電路一般應用結構2.2.1單象限降壓斬波電路電路結構全控型器件若為晶閘管，須有輔助關斷電路。續(xù)流二極管L0和C0組成LPF降壓斬波電路（BuckChopper)工作原理當時,

3、控制信號使得T導通,D截止,向L0充磁,向C0充電當時,T截止,D續(xù)流,U0靠C0放電和L0中電流下降維持假設:1.T,D均為理想器件2.L0較大,使得在一個周期內電流連續(xù)且無內阻3.直流輸出電壓U0為恒定4.整個電路無功耗5.電路已達穩(wěn)態(tài)2.2.1單象限降壓斬波電路2.2.1單象限降壓斬波電路電流連續(xù)狀態(tài)CCM2.2.1單象限降壓斬波電路電路分析1.電感電流iL表達式當儲能當時,達到最大值,當時,放能當時,達到最小值2.2.1單象限降壓斬波電路伏秒平衡定律的證明：電流增量：即：輸出電壓增益輸出電流平均值I0輸入功率輸出電壓輸出電流

4、2.2.1單象限降壓斬波電路輸出電壓紋波分析當時,電容充電,其電荷量為Q實際上就是圖中的陰影部分的面積在時,陰影部分的面積為:2.2單象限降壓斬波電路輸出電壓紋波分析（續(xù)）在時把代入上式得:所以當與給定后當最大時,用,的最大值為電壓紋波保持電流連續(xù)的臨界電感值由的圖形可知,當時,電流處于臨界連續(xù)狀態(tài)2.2單象限降壓斬波電路臨界電感值電流斷續(xù)狀態(tài)（DCM）2.2.1單象限降壓斬波電路1.求Av根據(jù)伏秒平衡律:DTTDTDpT電流斷續(xù)狀態(tài)（DCM）2.2.1單象限降壓斬波電路2.求Dp平均電流:解得:2.2.2單象限升壓型直流變換電路電

5、路工作原理2.2.2單象限升壓型直流變換電路連續(xù)模型分析1.直流增益Av根據(jù)伏秒平衡律:2.電流增益根據(jù)無耗網(wǎng)絡的定義:2.2.2單象限升壓型直流變換電路連續(xù)模型分析3、電流的波動升壓斬波電路典型應用一是用于直流電動機傳動二是用作單相功率因數(shù)校正（PFC）電路三是用于其他交直流電源中2.2.3單象限升/降壓直流變換電路(Buck-Boost)電路輸入和輸出反相工作原理:在T導通時,D截止,電源向Ld輸送能量,輸出電壓是靠C0的放電保持基本不變在T/off時,Don,把存放在中的能量釋放給負載和電容2.2.3單象限升/降壓直流變換電路

6、連續(xù)模型的分析方法1.電壓增益根據(jù)伏秒平衡律:1>1<12.2.3單象限升/降壓直流變換電路輸入電流脈動輸入電流增量:輸入電感電流的最大值:由無耗性可知:輸出電壓的脈動值當VTon,VDoff時,電容C0放電維持輸出電壓2.2.4Cuk電路工作過程V通時，E—L1—V回路和R—L2—C—V回路有電流。V斷時，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD回路有電流。輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。電路相當于開關S在A、B兩點之間交替切換。Cuk斬波電路及其等效電路a）電路圖b）等效電路2.2.4Cuk電路輸入電源電流和輸出負載電流都是連續(xù)

7、的，且脈動很小電壓增益開關晶體管發(fā)射極接地輸入輸出電壓反向CUK電路的特點:電壓增益電流增益:2.2.4Cuk電路輸出，入端電流脈動入端:出端:輸入電流的最大值:輸出電流的最大值:VT電流最大值,2.2.5Sepic電路電路結構Speic電路原理V通態(tài)，E—L1—V回路和C1—V—L2回路同時導電，L1和L2貯能。V斷態(tài)，E—L1—C1—VD—負載回路及L2—VD—負載回路同時導電，此階段E和L1既向負載供電，同時也向C1充電（C1貯存的能量在V處于通態(tài)時向L2轉移）。輸入輸出關系：2.2.6Zeta電路Zeta電路原理V處于通態(tài)期

8、間，電源E經(jīng)開關V向電感L1貯能。V關斷后，L1－VD－C1構成振蕩回路，L1的能量轉移至C1，能量全部轉移至C1上之后，VD關斷，C1經(jīng)L2向負載供電。輸入輸出關系：相同的輸入輸出關系。Sepic電路的電源電流和負載電流均連續(xù)，Ze