电力电子技术（康伟）kPE课件9p1.pptVIP

实现DC-DC变换有两种模式，一种是线性调节模式(Linear Regulator)，另一种是开关调节模式（Switching Regulator）。 开关式DC/DC变换分为两类：直接式直流变换（直流斩波）；间接式直流变换，经直-交-直两个环节。 §9.1 基本斩波电路 9.1.1 降压式直流斩波电路(buck chopper) 主要应用：直流电动机、蓄电池等反电势负载，也常用于开关电源（输出端接C滤波）。 通常采用快速全控器件。在IGBT关断时，续流二极管VD为电感电流提供通路，以维持其连续性。 平波电感L值一般较大，减小电流脉动。EM可有可无。 PWM占空比 ?=ton/T ，T为PWM开关周期。 1. 电流连续模式 在ton 期间VT导通，uo=E，io在电源E作用下指数上升（在?=L/R很大时，近似直线变化） 。 在toff期间VT关断,VD续流导通，使uo=0，io指数下降。 输出电压平均值 Uo=E·ton/T =?·E， ?≦1 Uo ≦E ，降压斩波。电压变换比 M=Uo/E= ?。 功率平衡：EI1=UoIo（I1为电源电流平均值）。 输出电流平均值 Io=(Uo-EM)/R , 当L极大时，io近恒流。 2. 电流断续模式： 当L较小或占空比很小时， io可能会断续。 在断续期间io=0 ，VT和VD均不导通，uo=EM 。 3. 带LC滤波的降压斩波电路 输出电压uc在稳态下近似无任何脉动，保持Uc不变。电感电流波形由原来的指数规律上升和下降，变为直线升降。无论是电流连续还是断续模式，在二极管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。 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。 正是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 升压式斩波电路（boost chopper) 1. 电流连续模式 电感L一般较大，起着贮能作用；C值很大，使uo近似恒定。 在VT导通期间, VD关断, L端电压uL=E ，存贮能量，i1直线上升，上升率为E/L（ Ldi1/dt=E）。 在VT关断时， i1的减小会产生较高的自感电势，左负右正，使VD迅速导通，为C充电并为负载提供电能。由于自感电势的作用，uo通常比E高（升压）。 在VT关断期间，L端电压uL=E-Uo0，故iL下降，负变化率为(E-Uo)/L 。 求输出直流电压及电压变换比: 电感稳态伏-秒平衡原理： E·ton + (E-Uo)·toff =0 两边同除以T得： E ·??+(E-Uo)(1- ?)=0 Uo=E/(1- ?) 电压变换比: M=Uo/E=1/(1- ?)≧1 （升压式） 功率平衡：EI1=UoIo （I1为电源电流平均值）。 2. 电流断续模式 在L较小、开关频率较低、负载较轻（R大）或占空比较小，均会造成电流断续。 在断续期间 iL=0 ，VT、VD均不导通，VT端电压uT= E 。 §9.2 单端间接式直流变换电路 间接直流变换电路中增加了交流环节，因此也称为直-交-直变换电路。 采用直—交—直变换结构的原因： 输出与输入端需要隔离； 需要相互隔离的多路输出； 输出电压与输入电压的比例远小于1或远大于1； 交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤波电感、电容的体积和重量。通常，工作频率应高于20kHz这一人耳的听觉极限。 电压变换比： * 第9章 直流变换电路 图9-1 a 线性调节器模式 b 等效电路 图9-2a开关调节模式图 9-2b等效电路图 9-2c输出电压 Goback 波形 Goback BUCK Goback BUCK 图9-4 采用LC滤波的降压斩波电路 Goback 波形 Goback 波 形 Goback 电路图 Goback Goback boost boost 波形 boost 波形 I1 Goback boost 结构图 图 9-13 间接式直流变换电路的结构 Goback Goback * * * * *