第4章直流斩波.ppt

第 4 章 直流/直流变换－直流斩波器 4.1 直流降压斩波电路 4.2 直流升压斩波电路 4.3 直流升降压斩波电路 4.4 桥式直流斩波调压电路 4.5 斩波电路的驱动控制 4.1 直流降压斩波电路 一　电阻和电感负载 t= 0 IGBT导通，ud＝E。 t=toff,IGBT关断，电感L经二极管D续流, ud ＝0， 输出平均电压: 在IGBT导通区间有电流id, 经E+→IGBT→L→R→E-,二极管D截止，列电路电压方程为： 在I10＝I30， I20＝I40，电路进入稳定状态。一般PWM调制的斩波电路，脉冲频率都比较高，在占空比α较大时，较小的电感L就可以使电流连续,且电流电流连续时，电流的脉动很小，可以认为电流id不变。在占空比α较小时，电感储能不足，仍会出现电流断续（图4.1e,f）。 如果在负载R上并联电容，则相当于增加了电容滤波。在电容很大时，负载侧电压可视为恒值，但实际电容都是有限制的，负载侧电压仍会有脉动。 二　反电动势负载 在电流连续时忽略电流的脉动，则 4.2 直流升压斩波电路 状态一 开关管T导通时，电流经电感L、T流通， iL上升, 电感储能。负载R由电容C提供电流，二极管的作用是阻断电容经开关管T放电的回路。 状态二 　T关断时，二极管D导通，电容C在电源E和电感反电动势eL 的共同作用下充电，电感释放储能，电流iL下降，iL同时提供电容的充电电流和负载电流id。如果电容足够大，电容两端电压ud波动不大(　　　　)，负载R的电流iR是连续的。 在电路稳定后，联解式4.12和式4.14，可得 4.3 直流升降压斩波电路4.3.1　　Buck-Boost 降压－升压斩波电路 状态一　开关T导通 状态二　开关T关断 　　开关T关断时，电感电流iL从T关断时的I02下降，并经C、R的并联电路，和二极管D流通，电感L释放储能，电容储能。而电感电流iL 能否连续，则取决于电感的储能。 在电路稳定时 图4.7　直流升降压斩波电路工作状态和波形 4.3.2　　Cuk升降压斩波电路 ? Buck-Boost型斩波电路中，负载与电容并联，电容充放电过程的电压波动，引起负载电流的波动，因此Buck-Boost斩波电路输入和输出端的电流脉动量都较大。 ? Cuk电路的特点是输入和输出端都串联了电感，减小了输入和输出电流的脉动，可以改善电路产生的电磁干扰问题。 模式一　开关T导通 ? 　电源E经L1和开关T短路，iL1线性增加，L1储能 ?　　电容C1经开关T对C2和负载R放电，并使电感L2电流增加，L2储能。在这阶段中，因为C1释放能量，二极管被反偏而处于截止状态。 模式二　开关T截止 在二极管D导通时，电容C1的平均电压 4.4 桥式直流斩波调压电路 4.4.1　　半桥式电流可逆斩波电路 一　电动状态 　T1以PWM信号驱动 　 T1导通时　电流自电源E→T1→R→L→电动机。 　T1关断时　电感储能经电动机和D2续流 　 二　制动状态 　　　T2以PWM驱动信号 4.4.2　全桥式可逆斩波电路 一　双极式斩波控制 模式1：T1、T3同时驱动导通（T2和T4关断），电流id1自E+→T1→R→L→EM→T3→E-,L电流上升，eL和EM极性如图。 AB间电压Ud 模式3：－1≤α0, Ud0,即AB间电压反向 模式4：在电动机反转状态， T2、T4关断 （a）正向电流（正转）　（b）反向电流（反转）　（c）零电流（停止） α从1→－1逐步变化，电动机电流id从正变到负 在变化过程中电流始终连续。即使在α＝0时，Ud＝0，电动机不是完全静止不动，是在正反电流作用下微振。 二　单极式斩波控制 正转时：T3门极给正信号（恒通），T2门极给负信号（恒关断） 反转时：T2恒通，T3恒关断，减小T2、T3开关损耗和直通可能。 模式2－1 　在D4续流时，尽管T4被驱动，但是有导通的D4短接，T4不会导通。　但是电感续流结束后（负载较小情况），D4截止，T4导通，电动机反电动势EM将通过T4和D3形成回路（图4.13b），电流反向，电动机处于能耗制动阶段。 模式2－3 三　受限单极式斩波控制 正转: T1受PWM控制,T3恒通； 　　T4、T2恒关断 反转: 　T4受PWM控制,　T2恒通。T1、T3恒关断 无论正转或反转，都只有一只开关管处于PWM方式（T1或T4），减小了开关损耗和桥臂直通可能。 4.5　斩波电路的驱动控制 　PWM的驱动信号采用锯齿波或三角波与脉宽控制信号Uct比较产生。 　单极性调制：载波（锯齿波）没有负值，是单极性的。 　双极性调制：锯