参赛课件 直流斩波电路与交流电力控制电路.ppt

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1、直流斩波电路与交流电力控制电路参赛教师：****第三章直流斩波电路与交流电力控制电路斩波（DC-DC变换电路）:将电压恒定的直流电能变为幅值可调或另一幅值的直流电能。斩波应用：直流电动机调速、直流焊机、电解电镀电源和开关电源。AC-AC变换电路：将某种参数的交流电能变为另一种参数交流电能的电路，包括电压或电流的有效值、频率、相位、相数等的变换。交流电力控制电路：主要指AC-AC变换电路中的交流调压、调功、交流电力开关等电力控制电路。3.1DC-DC变换电路概述1.DC-DC变换电路分类按接线方式分类：非隔离

2、型DC-DC变换电路隔离型DC-DC变换电路非隔离型DC-DC变换电路分类降压（Buck）型电路升压（Boost）型电路升降压（Boost—Buck）型电路Cuk型电路Sepic型电路Zeta型电路1.DC-DC变换电路分类隔离型DC-DC变换电路分类正激型变换电路反激型变换电路桥式变换电路推挽型变换电路2.两个基本原理假定：DC-DC变换电路由理想元件构成、输入电源内阻为零、输出端接有足够大的滤波电容。稳态条件下电感两端电压在一个开关周期内的平均值为零。稳态条件下电容电流在一个开关周期内的平均值为零。3.

3、对DC-DC变换电路的基本要求负载或输入电压波动时，平均输出电压控制在一定的偏差范围内。控制输出电压的方式（1）定频调宽控制方式（脉宽调制型即PWM型）定频：保持开关工作频率不变，即T=ton+toff恒定。调宽：改变开关导通时间ton来改变占空比D，从而改变输出直流电压平均值。特点：T固定，输出电压频率固定，滤波比较容易实现，比较常用。（2）定宽调频控制方式（频率调制型即PFM型）定宽：保持开关导通时间ton不变。调频：调节开关工作频率T来改变占空比D，从而改变输出直流电压平均值。特点：电路输出电压的频率

4、变化，滤波器设计比较困难。（3）调频调宽混合控制方式3.2非隔离型DC-DC变换电路3.2.1降压（Buck）斩波电路平均直流输出电压低于直流输入电压的变换电路。主要用于直流稳压电源和直流电机调速。电路组成全控型器件（IGBT、GTO、GTR、PMOSFET）二极管LC低通滤波器工作模式电感电流连续电感电流断续1.电感电流连续工作模式t=0时，驱动开关管导通，在ton区间二极管VD反偏截止，电源能量加到电感、电容及负载上。电感储能两端呈现正向电压uL=Ui-Uo。在该电压作用下，电感电流线性上升。t=t1时

5、，开关管关断，电感反电势（左负右正）使二极管VD正偏导通电感存储的能量经VD传给负载，电感两端呈现负电压uL=-Uo。在该电压的作用下电感电流线性衰减。在整个工作过程中，电容电流的平均值为零。电容电压与负载电压相同，有脉动，使低通滤波器截止频率远小于开关频率，即，可基本消除输出电压的脉动。1.电感电流连续工作模式LC低通滤波器的作用：使输出电流的谐波含量比输入电流的谐波含量小。一般在输入端加滤波器来减小换流器对电源的谐波干扰。二极管VD的作用：续流二极管，为释放电感中的能量提供通道。基本数量关系利用稳态条件

6、下电感两端电压在一个开关周期内平均值为零的基本原理。在稳态工况下，uL波形不断重复，且在一个周期内的积分为零，即（Ui-Uo）ton=Uo（T-ton），降压型电路输出电压为：0

7、（Boost）斩波电路平均直流输出电压高于直流输入电压用于直流稳压电源和直流电动机再生制动电路构成1.电感电流连续工作模式t=0时，驱动开关管导通，二极管VD反偏截止使输入输出隔离，输入能量储存在电感中不能输出，电感电流线性上升，uL=Ui。t=t1时，开关管关断，输入的能量与电感储存的能量一起传给负载，电感两端电压uL=Ui-Uo，电感释放能量，电感电流线性衰减。uL在一个周期内的积分等于零，有：避免D趋于1，否则会使电路损坏1.电感电流连续工作模式若忽略所有元件的损耗，输入功率等于输出功率，即：有：电流

8、连续方式下，可把升压换流器看作一直流变压器，其等效电压比始终大于1。可通过调节开关占空比来连续控制。2.电感电流断续工作模式升压型电路电感电流连续的临界条件：电感电流断续时，总是有，且负载电流越小，Uo越高。输出空载时，，故升压电路不能空载，否则会产生很高的电压而造成电路中元器件的损坏。3.2.3升降压（Buck-Boost）斩波电路1.电感电流连续工作模式t=0时，驱动开关管导通，二极管VD反偏截止使输入输出隔