第五章电力电子技术(DCDC)技术分析.ppt

现代电力电子技术 第五章 DC/DC变换 DC/DC变换是干什么的？ DC/DC变换电路能将一组电参数的直流电 能变换为另一组电参数的直流电能。这些电参 数包括： 直流电幅值 直流电极性 为什么要进行DC/DC变换？ 应用DC/DC变换技术可使直流输出电压脉 动更小、纹波更低。具体： 直流传动装置——提高稳态和动态性能； 直流电源——减小体积、降低重量，提高效 率； 逆变焊机——降低体积和重量、提高电源效 率、提高焊接质量。 DC/DC变换的方法 目前主要用脉冲调制实现输出电压的控制， 方法主要有两种： 1、脉冲宽度调制（PWM）——应用较广 2、脉冲频率调制(PFM) DC/DC变换电路 1、基本DC/DC变换电路—— 降压、升压、升降压斩波电路和可逆斩波 电路； 2、带隔离变压器的DC/DC变换电路； 3、输出低电压的同步整流电路； 4、分布式电源。 DC/DC变换电路的特点： 1、负载侧并联电容或电势负载——稳定电压； 2、转换电路特别是升压电路中需要利用电感储 能。 3、对电阻性负载串联电感（恒流源）稳定电压。 5.1 直流降压斩波电路（Buck电路） 负载电流连续 VT导通与关断时的等效电路 负载电流断续 5.2 直流升压斩波电路（Boost 电路） VT导通与关断时的等效电路 5.3 直流升降压斩波电路 5.3.1 升降压斩波电路 （Buck - Boost chopper） 升降压斩波电路 输入输出波形 VT导通与关断时的等效电路 5.3.2 Cuk斩波电路 VT导通与关断时的等效电路及电流通路 5.3.3 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路 Sepic斩波电路 VT导通与关断时的等效电路及电流通路 Zeta斩波电路 VT导通与关断时的等效电路及电流通路 5.4 可逆斩波电路 几个概念： 可逆：既可正，又可负。能量可双向传递。 电流可逆：电流的方向可正可负。 能量的双向传递： 电压或电流的方向可以反向，能量可 以双向流动。 可逆斩波电路：斩波电路的电流或能量可 逆向流动。 5.4.1 电流可逆斩波电路 斩波电路的电压极性保持不变，电流既可正 又可负。——以斩波电路为直流电动机供电 为例介绍(半桥电路)。 电流可逆斩波电路可等效为降压斩波电路和升压斩波电路的互补叠加 电路的三种工作方式： 电路总是运行于降压斩波状态，直流电动机工作于第一象限的电动运行状态。 ——参见降压斩波电路 电路总是运行于升压斩波状态，直流电动机工作于第二象限的再升制动状态。 ——参见升压斩波电路 在一个周期内，电路在降压斩波和升压斩波两种状态之间交替工作。 第三种工作方式——电流io有正有负，平均值很小，对于电动机而言，相当于负载很小 电流io为正时，分VT1导通和关断两种情况： 电流io为负时，分VT2导通和关断两种情况： 第三种工作方式的另一种理解法—— 把VT1和VD2、VT2和VD1当作两个双向开关 双向开关： 开关电流有正有负，开关可双向导电， 更接近理想开关。 IGBT与二极管反并联可以理解为一个 开关。 利用开关来表示的电流可逆斩波电路 工作原理分析 负载性质：电阻-电感-反电势 ——电流滞后电压 注意：K1、K2不能同时导通，否则电源短路。 K1导通时，或是VT1导通，或是VD2导通， 取决于电流的方向。电流为正， VT1导通，电 流为负， VD2导通。此时U0=E。能量的流向 取决于电流io的方向。 K2导通时， U0=0。电流io的方向取决于电 感中的储能情况。 5.4.2 桥式可逆斩波电路 桥式可逆斩波电路的等效开关电路 桥式可逆斩波电路的三种驱动控制方式 单极性斩波控制 双极性斩波控制 受限单极性斩波控制 1、单极性斩波控制 保持K4导通、K3关断，使K1、K2按 PWM控制方式交替导通，电动机工作在第1、 2象限，即正转电动和再生制动状态。