第9章 直流斩波电路ppt课件.ppt

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1、第9章直流变换电路引言直流斩波电路（DCChopper）将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。也称为直流--直流变换器（DC/DCConverter）。一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流—交流—直流。电路种类6种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。复合斩波电路——不同结构基本斩波电路组合。多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合。9.1基本斩波电路9.1.1降压斩波电路9.1.2升压斩波电路9.1.3升降压斩波电路和C

2、uk斩波电路9.1.1降压斩波电路电路结构全控型器件若为晶闸管，须有辅助关断电路。续流二极管负载出现的反电动势典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载。降压斩波电路（BuckChopper)工作原理c)电流断续时的波形EV+-MRLVDioEMuoiGtttOOOb)电流连续时的波形TEiGtontoffioi1i2I10I20t1uoOOOtttTEEiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMa)电路图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。

3、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。数量关系电流连续输出电压平均值：ton——V通的时间toff——V断的时间a--导通占空比（a<1)电流断续，Uo被抬高，一般不希望出现。负载电流平均值：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—混合型。此种方式应用最多介绍过：电力电子电路的实质上是分时段线性电路的思想。基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析。分V处

4、于通态和处于断态初始条件分电流连续和断续降压斩波电路基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析V为通态期间，设负载电流为i1，可列出如下方程：设此阶段电流初值为I10，=L/R，解上式得V为断态期间，设负载电流为i2，可列出如下方程：设此阶段电流初值为I20，解上式得：降压斩波电路式中:；；；)(2210=tiI)(1120=tiI此时，得出：用泰勒级数近似上式表示了平波电抗器L为无穷大，负载电流完全平直时的负载电流平均值Io，此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。降压斩波电路降压斩波电路从能量传递关系出

5、发进行的推导由于L为无穷大，故负载电流维持为Io不变电源只在V处于通态时提供能量，为在整个周期T中，负载消耗的能量为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降压斩波电路负载电流断续的情况：I10=0，且t=tx时，i2=0tx

6、极管VD导通续流期间，作用于电感L两端的电压为–Uc，电感电流iL以-Uc/L的负斜率直线减小。图9-3采用LC滤波的降压斩波电路图9-3采用LC滤波的降压斩波电路在电流断续模式对应的波形中，当电感电流下降到零的t2时刻之后，二极管的端电压不再是EM而是等于Uc。电感端电压波形的正负变化决定了其电流的直线上升和下降。9.1.2升压斩波电路升压斩波电路（BoostChopper）保持输出电压储存电能电路结构1)升压斩波电路的基本原理工作原理假设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

7、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。0UGE0ioI1a)电路图b)波形数量关系E·ton+(E-Uo)·toff=0E·+(E-Uo)(1-)=0Uo=E/(1-)电压变换比:M=Uo/E=1/(1-)≧1（升压式）2)电流断续工作模式。tOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI209.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路1）升降压斩波电路(buck-boostChopper)电路结构V，L和VD三者之间的位置关系基本工作原理a

8、)otb)oti1i2tontoffILILV通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为i1。同时，C维持输出电压恒定并向负载R供电。V断时，L的能量向负载释放，电流为i2。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。动态演示。数量关系稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即所以输出电压为：V处于通态uL=EV处于断态uL=