电力电子技术_洪乃刚_第4章直流_直流变换直流斩波器.ppt

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1、第4章直流/直流变换－直流斩波器4.1直流降压斩波电路4.2直流升压斩波电路4.3直流升降压斩波电路4.4桥式直流斩波调压电路4.5斩波电路的驱动控制4.6直流斩波电路的仿真4.1直流降压斩波电路直流降压斩波电路（BuckChopping）图4.1a,一　电阻和电感负载二　　反电动势负载一　电阻和电感负载:图4.1bt=0时IGBT导通导通时ud＝E。t=toff时IGBT关断关断时电感L经二极管D续流ud＝0，ud波形如图4.1d,输出平均电压：式中：T为开关周期；为占空比，或称导通比。改变占空比α，可以调节直流输出平均电压的大小。因为α≦1，Ud≦

2、E，故该电路是降压斩波。在IGBT导通区间有电流id经E+→IGBT→L→R→E-,而二极管D截止，可列电路电压方程为：该区间id从0或I01上升，电感储能。当t=toff时id达到I20，同时IGBT关断。在IGBT关断期间，电感L经电流R和二极管D续流，可得这时的回路电压方程为：id波形如图4.1c，当每个导通周期有I10＝I30，I20＝I40，电路进入稳定状态。在占空比α较大时，较小的电感L就可以使电流连续,且电流电流连续时，电流的脉动很小，可以认为电流id不变。在占空比α较小时，电感储能不足，仍会出现电流断续(图4.1e,f)。如果在负载R上

3、并联电容，则相当于增加了电容滤波。在电容很大时，负载侧电压可视为恒值，但实际电容都是有限制的，负载侧电压仍会有脉动。返回二　　反电动势负载反电动势负载以直流伺服电动机为例(图4.2a),在占空比较大，电流连续时的波形与阻感负载图4.1c,d相同，但T导通时的电路方程为：在T关断时：在电流连续时忽略电流的脉动，则：：在占空比较小时id会断续（图4.2c)，电流断续后，机械特性上翘特性变软(图4.3)，返回4.2直流升压斩波电路直流升压斩波电路(BoostChopping)图4.4电路有两种工作状态。状态一在开关管T导通时：设开关管IGBT的导通时间为To

4、n占空比为α，可得：设状态二在T关断时，二极管D导通：由：设：D导通时间为（t-Ton）,可得：在电路稳定后，联解式4.12和式4.14，可得（4.15）当占空比α越接近于1，Ud越高，因为在T关断区间，电容C在电源E和电感反电动势eL的共同作用下充电：图3.5.1是占空比较大，负载也较大，电流iL连续时(图3.5.1g)电路各点电压电流波形。如果占空比较小，负载较轻（R较大），电流iL就出现断续现象（图4.5.2g）,但是负载电流iR仍可以是连续的，因为ud可以是连续的(图4.5.2c)。返回返回4.3直流升降压斩波电路4.3.1　　Buck-Boo

5、st降压－升压斩波电路4.3.2　　Cuk升降压斩波电路4.3.1　　Buck-Boost降压－升压斩波电路直流降压－升压斩波电路(Buck-BoostChopper),电路如图4.6a:该电路有两种工作状态:状态一　　开关T导通（图4.6b）:开关T导通时，如果电感电流是连续的，则电流从T导通时的I01上升（图4.7.1b），如果电流是断续的，电感电流则从0上升（图4.7.2b），终止电流I02同式4.12。状态二　开关T关断（图4.6c）开关T关断时，电感电流iL从T关断时的I02下降，电感L释放储能，电容储能。如果在状态一时，电感储能不足，I02

6、不够大，不能延续到下次T导通，电感电流就断续（图4.7.2b）。返回在电路稳定时，如果电容储能足够大，负载电压不变ud=Ud，在T导通时（模式一），uL=E,iL的终止电流I02为；（4.16)在T关断时（模式二），uL=Ud,iL的终止电流I02为;（4.17）将式4.17代入式4.16，可得：（4.18）从式4.18可知，当0≤α≤0.5时，UdE,因此调节占空比α，电路既可以降压也可以升压．4.3.2　　Cuk升降压斩波电路上节Buck-Boost型斩波电路中，负载与电容并联，实际电容值总是有限的，电容不断充放电过

7、程的电压波动，引起负载电流的波动，因此Buck-Boost斩波电路输入和输出端的电流脉动量都较大，对电源和负载的电磁干扰也较大,为此提出Cuk电路（图4.8a）Cuk斩波电路只有一个开关器件T，电路有两种工作模式。模式一　开关T导通（图4.8b）开关T导通时（Ton=αT）,电源E经L1和开关T短路，iL1线性增加，L1储能，与此同时，电容C1经开关T对C2和负载R放电，并使电感L2电流增加，L2储能。在这阶段中，因为C1释放能量，二极管被反偏而处于截止状态。模式二　开关T截止（图4.8c、d）开关T关断时Toff=(1-α)T，根据电感L2电流的情况

8、，又有电流iL2连续和断续两种状态。在T关断时，电感L1电流iL1要经二极管D续流，在这同时L