电力电子技术第5章直流直流变流电路课件.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本章小结1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。

2、25.1基本斩波电路5.1.1降压斩波电路5.1.2升压斩波电路5.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路5.1.4Sepic斩波电路和Zeta斩波电路3基本斩波器的工作原理降压式斩波电路的输出电压平均值低于输入直流电压Ud。最基本的降压式斩波电路如图所示。T=Ton+ToffQ交替通断，在负载上就可得到方波电压。占空比k=ton/T斩波电路三种控制方式T不变，变ton—脉冲宽度调制（PWM）ton不变，变T—频率调制ton和T都可调，改变占空比—混合型5.1基本斩波电路45.1.1降压斩波电路(一)工作电路IGB

3、T,若为晶闸管，须有关断辅助电路续流二极管负载出现的反电动势55.1.1降压斩波电路图5-1降压斩波电路的原理图及波形a）电路图b）电流连续时的波形c）电流断续时的波形■降压斩波电路（BuckChopper）◆工作原理☞t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升。☞t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降，通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。6动态演示75.1.1降压斩波电路◆基本的数量关系☞电流连续时√负载电压的平均值为√

4、负载电流平均值为式中，ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间，T为开关周期，为导通占空比，简称占空比或导通比。85.1.1降压斩波电路☞电流断续时，负载电压uo平均值会被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。◆斩波电路有三种控制方式☞脉冲宽度调制（PWM）：T不变，改变ton。☞频率调制：ton不变，改变T。☞混合型：ton和T都可调，改变占空比9负载电流维持为Io不变电源只在V处于通态时提供能量为:EI0ton在整个周期T中，负载消耗的能量为:RI02T+EMI0T输出功率等于输入功率，可将降压斩

5、波器看作直流降压变压器一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等数量关系分析－从能量传递角度推导设I1为电源电流平均值U0电源侧负载侧105.1.1降压斩波电路■例5-1在图5-1a所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω，L值极大，Em=30V，T=50μs，ton=20s,计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为输出电流平均值为115.1.2升压斩波电路0iGE0ioI1a)b)图5-2升压斩波电路及其工作波形a）电路图b）波

6、形■升压斩波电路◆工作原理☞假设L和C值很大。☞V处于通态时，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。储存电能保持输出电压12toff:V处于断态，L上释放的能量为：(U0-E)I1toff0iGE0ioI1tofftonton:V处于通态，L上积蓄的能量为：EI1ton13V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为Uo。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能

7、量为：EI1ton数量关系(直接从能量角度分析）稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等：EI1ton=(U0-E)I1toffV断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断开的时间为toff，则此期间电感L释放能量为：(U0-E)I1toff14T/toff>1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路T/toff——升压比；升压比的倒数记作，即和的关系：因此，U0可表示为以上分析中，认为V通态期间因电容C的作用使得输出电压Uo不变，但实际C值不可能无穷大，在此阶段其向负载放电，Uo必然会有所

8、下降，故实际输出电压会略低。输出电压高于电源电压，关键有两个原因：一是L储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。15根据电路结构分析输出电流的平均值Io为：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※与降压斩波电路一样，升压斩波电路也可看成是直流变压器。则电源电流的平均值I1为：165.1.2升压斩波电路■例5-3在图5-2a所示的升压