第三章 直流斩波电路1.ppt

电 力 电 子 技 术 Power Electronic Technology 第三章 直流斩波电路 如图所示，在变压器的一次绕组施加交流电压u1时，铁芯内磁通就变化，在二次绕组上就产生感应电压u2。如果设一、二次绕组匝数为w1、w2时，在二次绕组中产生的电压可用下式表达： 第三章 直流斩波电路 如左图所示。通过串联可变电阻改变直流电压。R↑，则uL↓； R ↓ ，则uL ↑。 第三章 直流斩波电路 直流斩波电路（DC Chopper） 将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电 也称为直接直流--直流变换器（DC/DC Converter） 一般是指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流—交流—直流 习惯上，DC—DC变换器包括以上两种情况，且甚至更多地指后一种情况 3.1 降压斩波电路 斩波电路三种控制方式（根据对输出电压平均值进行调制的方式不同而划分） T不变，变ton —脉冲宽度调制（PWM） ton不变，变T —脉冲频率调制（PFM） ton和T都可调，改变占空比—混合调制 3.1 基本斩波电路 直流斩波电路的种类（按照输出电压的量值） 6种基本斩波电路： 降压斩波电路 升压斩波电路 升降压斩波电路和Cuk斩波电路 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路 其中前两种是最基本的电路 复合斩波电路——不同基本斩波电路组合 多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合 3.1.1 降压斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 上次课部分内容回顾 安秒平衡——电容 伏秒平衡——电感 3.1.1 降压斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 变换电路的等效与对偶 变换电路的等效与对偶 变换电路的等效与对偶 变换电路的等效与对偶 3.1.2 升压斩波电路 3.1.2 升压斩波电路 3.1.2 升压斩波电路 2）升压斩波电路的典型应用 用于直流电动机传动，直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源 3.1.2 升压斩波电路 3.1.2 升压斩波电路 3.1.3升降压斩波电路 3.1.3升降压斩波电路 3.1.3升降压斩波电路 3.1.3升降压斩波电路 3.1.3升降压斩波电路 3.1.3升降压斩波电路 3.1.4Sepic斩波电路和Zeta斩波电路 3.1.4Sepic斩波电路和Zeta斩波电路 EM i2 i1 t 0 u0 uGE t iL I10 E I20 t 反极性斩波电路 i2 i1 t 0 uL uGE t iL I10 E I20 t 假设电容足够大 Uo 根据伏秒平衡： 输入输出周期平均功率相等： E 丘克电路 t 0 uGE t iL2 iL1 * u1 u2 w1 w2 Φ 如何改变直流电压？ 在串联电阻中也流过与负载电阻电流相同的电流，将产生大的损耗。 利用上述原理，使用开关器件，将直流电压转换成脉冲的形式，把这些脉冲组合在一起就得到了输出电压。无需加入电阻，降低损耗 由于输出电压由一系列脉冲组成，波形看上去就好像被周期性的斩切了一样。所以称为直流斩波器。 uGE uo t t 0 0 E 导通占空比（占空比） uGE io uo t t t 0 0 0 E uGE io uo t t t 0 0 0 E uGE io uo t t t 0 0 0 E uGE io uo t t t 0 0 0 E A B C D E 电容为无损耗的理想元件，在稳态条件下的一个变化周期中，应满足安秒平衡特性，即每个周期中电容储能为零，且电容电压保持恒定。 uc1 uc2 io t 0 电感为无损耗的理想元件，在稳态条件下的一个变化周期中，应满足伏秒平衡特性，即每个周期中电感储能为零，且电感电流保持恒定。 io t 0 io t 0 以ρ为变量泰勒展开 以ρ为变量泰勒展开 平波电抗L足够大时，负载电流完全平直时的负载电流 io t 0 平波电抗L足够大时，负载电流完全平直时的负载电流 L→∞, →∞ →0 L→∞, →∞ →0 io t 0 直接求取： io t 0 能量角度求取： 电源仅在VT开通时才有能量输出 io t 0 在负载电流平直的假设条件下，可画出电源电流波形 t ie io t 0 t u0 uGE io uo t t t 0 0 0 E iL t 0 t uD uGE t t iCf 由伏秒平衡知，一个周期中L电压平均值为零，因此U0=