第五章_直-直变流电路讲述.ppt

第五章 直流斩波电路 5.1 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 直流斩波电路的一些基础知识 直流斩波电路（DC Chopper） 将直流电变为另一固定电压或者可调电压 的直流电。 也称直流-直流变换器（DC-DC Converter）。 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— 不同结构斩波电路的组合。 多相多重斩波电路— 相同结构斩波电路的组合。 5.1.1 降压斩波电路（Buck chopper） 电路结构 IGBT,若为晶闸管，须有关断辅助电路 负载出现的反电动势 续流二极管 典型用途之一是拖动直流电动机，也可以带蓄电池负载。 5.1.1 降压斩波电路（Buck chopper） 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。 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 5.1.1 降压斩波电路（Buck chopper） 数量关系 电流连续时 负载电压平均值 负载电流平均值 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。 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。 5.1.1 降压斩波电路（Buck chopper） 斩波电路的三种控制方式 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。 总结前面分析整流，逆变电路的方法，实际上采用都是分时线性电路的思想。现在我们基于分时线性电路的思想对降压斩波电路进行分析。 分V处于通态和断态两个阶段； 初始条件分电流连续和电流断续 。 5.1.1 降压斩波电路（Buck chopper） 电流连续时可知 式中， ， ， ， I10和I20分别是负载电流瞬时值的最小值和最大值。 把上式用泰勒级数近似，可得 平波电抗器L为无穷大，此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。 负载电流断续情况 电流断续时有I10=0，且t=ton+tx时，i2=0，可以得出 电流断续时，txtoff，由此得出电流断续的条件为 输出电压平均值为 负载电流平均值为 在推导负载电流平均值的时候，可以从能量的传递关系角度简单的推出。 由于L 为无穷大，故负载电流维持在 不变。 电源只在V处于导通是提供能量，为 在整个周期T内，负载消耗的能量为 一个周期中，忽略电路中的损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等，即 所以 假设电源电流平均值为I1，则有 5.1.2 升压斩波电路 0 iGE 0 io I1 a) b) 升压斩波电路及其工作波形 a）电路图 b）波形 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。 基本的数量关系 当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即 化简得 上式中的 */7 5.1.2 升压斩波电路 将升压比的倒数记作β，即 ，则?和导通占空比?有如下关系 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。 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 输出电流的平均值Io为 电源电流I1为 可得 */7 5.1.2 升压斩波电路 t t T E i O O i 1 i 2 I 10 I 20 I 10 t on t off u o t O T O E t c) u o i o i 1 i 2 t 1 t 2 t x t on t off I 20 a) b) 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路