电力电子资料第5章.pptVIP

第五章直流斩波电路;1、定义： 利用电力开关器件周期性的开通与关断来改变输出电压的大小，将直流电能转换为另一固定电压或可调电压的直流电能的电路称为直流变换电路。(开关型DC/DC变换电路/斩波器)。 2、分类： 按稳压控制方式:脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制、(PFM)直流变换电路。 按变换器的功能:降压变换电路(Buck)、升压变换电路(Boost)、升降压变换电路(Buck-Boost)、库克变换电路(Cuk)和全桥直流变换电路。 3、隔离方式： 在直流开关稳压电源中直流变换电路常常采用变压器实现电隔离，而在直流电机的调速装置中可不用变压器隔离。;第一节 直流斩波的工作原理;直流变换电路的常用工作方式主要有两种： ① 脉冲频率调制(PFM)工作方式： 即维持ton不变，改变TS。在这种调压方式中，由于输出电压波形的周期是变化的，因此输出谐波的频率也是变化的，这使得滤波器的设计比较困难，输出谐波干扰严重，一般很少采用。 ② 脉宽调制(PWM)工作方式： 即维持TS不变，ton改变。在这种调压方式中，输出电压波形的周期是不变的，因此输出谐波的频率也不变，这使得滤波器的设计容易。 ;第二节 直流斩波器基本电路;导通期间（ton）：电力开关器件导通，电感蓄能，二极管D反偏。等效电路如图 (b)所示 ； 关断期间（toff）：电力开关器件断开，电感释能，二极管D导通续流。等效电路如 (c)所示； 由波形图(b)可以计算出输出电压的平均值为： ;电感中的电流iL是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和 电容C的数值。;二、升压（Boost）变换电路 ;3）工作原理： ton工作期间：二极管反偏 截止，电感L储能，电容C 给负载R提供能量。 toff工作期间：二极管Ｄ 导通，电感L经二极管Ｄ给 电容充电，并向负载R提 供能量。 可得： 式中占空比D=ton/TS，当D=0时，U0=Ud，但D不能为1，因此在 0≤D＜1的变化范围内 Uo≥Uin; ① T导通时为电感L储能阶段，此时电源不向负载提供能量，负载靠储于电容C的能量维待工作。 ② T阻断时，电源和电感共同向负载供电，同时给电容 C充电。 ;三、升降压（Buck-Boost）变换电路 ;2）工作原理： ① ton期间，二极管D反偏而关断，电感储能，滤波电容C向负载提供能量。 ;在ton期间电感电流的增加量等于toff期间的减少量， 得： ;四、库克（Cuk）变换电路 ;晶闸管关断;1） Cuk变换电路也有电流连续和断流两种工作情况，但这里不是指电感电流的断流，而是指流过二极管D的电流连续或断流。 2）工作情况 电流连续：在开关管T的关断时间内，二极管电 流总是大于零。 电流断流：在开关管T的关断时间内，二极管电 流在一段时间内为零。 临界连续：二极管电流经toff后，在下个开关周期TS的开通时刻二极管电流正好降为零。;五 、 带隔离变压器的直流变换器; 1）单端变换器：变换器只需一个开关管，变换器中变压器的磁通只在单方向变化； 2）正激变换器：开关管导通时电源将能量直接传送至负载； 3）反激变换器：开关管导通时电源将电能转为磁能储存在电感中，当开关管阻断时再将磁能变为电能传送到负载；;1. 反激式变换器;变换器的输出电压为：;3 .推挽式变换器（属正激式变换器）;4 .半桥式变换器 ;5 .全桥变换电路 ;PWM(Pulse Width Modulation)控制 ——脉冲宽度调制技术， 通过对一系列脉冲的宽度进行调 制，来等效地获得所需要波形 （含形状和幅值）。 脉宽调制(PWM)是利用微处理 器的数字输出来对模拟电路进行控 制的一种非常有效的技术，广泛应 用在从测量、通信到功率控制与变 换的许多领域中。面积等效原理： ;一、直流PWM控制的基本原理; 3）直流PWM控制方式：用ug对直流变换电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，如果这些脉冲的频率不变而宽度变化，经过滤波器后就能得到大小可调的直流电压。 调节直流调制信号ur的大小，就可以改变PWM波脉冲的宽度。;1 、双极性电压开关PWM控制方式;输出电压的平均值为：; 1）在理想条件下，U0的大小和极性只受占空比D1的控制，而与输出电流i0无关。 2）在这种控制方式中，输出电压的平均值U0随控制信号ur线性变化。 3）这种电路平均输出电流I0可正可负。在I00时，直流电源Ud向负载U0端传送能量，在I00时，U