电力电子第5章直流-直流.ppt

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1、第5章直流直流变流电路5.1基本斩波电路5.2复合斩波电路和多相多重斩波电路5.3带隔离的直流直流变流电路引　言■直流-直流变流电路（DC/DCConverter）包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。■直接直流变流电路◆也称斩波电路（DCChopper）。◆功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。◆一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。■间接直流变流电路◆在直流变流电路中增加了交流环节。◆在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称为直—交—直电路。直流斩波电路的种类6种基本斩波电路：降压斩波电路升压斩波

2、电路升降压斩波电路Cuk斩波电路Sepic斩波电路Zeta斩波电路是最基本的电路5.1.1降压斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，如图中Em所示。降压斩波电路也称为Buck变换器（Buckonverter）工作原理，两个阶段t=0时V导通，E向负载供电，uo=E，io按指数曲线上升t=t1时V关断，io经VD续流，uo近似为零，io呈指数曲线下降5.1.1降压斩波电路b）电流连续时的波形c）电流断续时的波形电流连续时负载电压平均值a--导通占空比或导通比Uo最大为E，减小a，Uo随之减小,

3、故称降压斩波电路。也称为Buck变换器（BuckConverter）。5.1.1降压斩波电路◆基本的数量关系负载电流平均值电流断续时uo平均值会被抬高，一般不希望出现5.1.1降压斩波电路斩波电路三种控制方式（1）脉冲宽度调制（PWM）或脉冲调宽型——T不变，调节ton（2）频率调制或调频型——ton不变，改变T（3）混合型——ton和T都可调，使占空比改变其中PWM控制方式应用最多5.1.1降压斩波电路■对降压斩波电路进行解析◆基于分时段线性电路这一思想，按V处于通态和处于断态两个过程来分析◆电流连续时得出I10和I20为负载电流瞬时值的最小值和最大值。把两

4、式用泰勒级数近似，可得平波电抗器L为无穷大，此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。5.1.1降压斩波电路◆上式还可从能量传递关系推得，一周期中电源提供的能量与负载消耗的能量相等，即则假设电源电流平均值为I1，则有得即输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器。5.1.1降压斩波电路◆电流断续时有I10=0，且t=ton+tx时，i2=0，可以得出电流断续时，tx

5、时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。☞V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。◆数量关系☞当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即化简得上式中的☞将升压比的倒数记作β，即，则和导通占空比有如下关系则输出电压高于电源电压，关键有两个原因：一：L储能之后具有使电压泵升的作用二：电容C可将输出电压保持住。☞如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载R消耗，即☞输出电流的平均值Io为☞电源电流I1为5.1.2升压斩波电路■例5-3在图5-2a所示的升压斩波电路中，已知

6、E=50V，L值和C值极大，R=20，采用脉宽调制控制方式，当T=40s，ton=25s时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。解：输出电压平均值为：输出电流平均值为：5.1.2升压斩波电路ttTEiOOi1i2I10I20I10tontoffuotOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20a)b)用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形a）电路图b）电流连续时c）电流断续时2、典型应用◆一是用于直流电动机传动，二是用作单相功率因数校正（PowerFactorCorrection—PFC）电路，三是用于其他交直流电源中。◆

7、以用于直流电动机传动为例☞在直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源。☞电动机电枢电流连续和断续两种工作状态。☞直流电源的电压基本是恒定的，不必并联电容器。☞基于分时段线性电路思想，电流连续时得L为无穷大时电枢电流的平均值Io为5.1.2升压斩波电路☞当电枢电流断续时，可求得i2持续的时间tx，即当tx

8、电路和Cuk斩波电路◆工作原理☞V导通