基本斩波电路.docx

3.1 基本斩波电路 重点：最基本的2种——降压斩波电路和升压斩波电路。 3.1.1 降压斩波电路 ???? 斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载，两种情况下负载中均会出现反电动势，如图3-1中Em所示 ???? 工作原理，两个阶段 ??? t=0时V导通，E向负载供电，uo=E，io按指数曲线上升 ??? t=t1时V关断，io经VD续流，uo近似为零，io呈指数曲线下降 ??? 为使io连续且脉动小，通常使L值较大 图?????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 ???? 数量关系 电流连续时，负载电压平均值 （3-1） ?——导通占空比，简称占空比或导通比 Uo最大为?，减小?，Uo随之减小——降压斩波电路。也称为Buck变换器（Buck Converter）。 负载电流平均值 （3-2） 电流断续时，uo平均值会被抬高，一般不希望出现 ???? 斩波电路三种控制方式 （1）脉冲宽度调制（PWM）或脉冲调宽型——T不变，调节ton （2）频率调制或调频型——ton不变，改变T （3）混合型——ton和T都可调，使占空比改变 其中PWM控制方式应用最多 ???? 基于“分段线性”的思想，可对降压斩波电路进行解析 3.1.2 升压斩波电路 1. 升压斩波电路的基本原理 图3-2 升压斩波电路及其工作波形 a）电路图 b）波形 ? ???? 工作原理 ? 假设L值、C值很大 ? V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为Uo。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为EI1ton ? V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为toff，则此期间电感L释放能量为 ? 稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等 （3-20） 化简得： （3-21） ，输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。也称之为boost变换器 ——升压比，调节其即可改变Uo。将升压比的倒数记作?，即。?和导通占空比?有如下关系： （3-22） 因此，式（3-21）可表示为 （3-23） ???? 升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因 ??? L储能之后具有使电压泵升的作用 ??? 电容C可将输出电压保持住 2. 升压斩波电路的典型应用 ??? 直流电动机传动 ??? 单相功率因数校正（Power Factor Correction—PFC）电路 ??? 用于其他交直流电源中 图3-3 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形 a） 电路图 b） 电流连续时 c） 电流断续时 ???? 用于直流电动机传动时 ??? 通常用于直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源 ??? 实际L值不可能为无穷大，因此有电动机电枢电流连续和断续两种工作状态 ??? 电机反电动势相当于图3-2中的电源，此时直流电源相当于图3-2中的负载。由于直流电源的电压基本是恒定的，因此不必并联电容器。 ???? 电路分析 基于“分段线性”的思想进行解析 V处于通态时，设电动机电枢电流为i1，得下式 （3-27） 式中R为电机电枢回路电阻与线路电阻之和。 设i1的初值为I10，解上式得 （3-28） 当V处于断态时，设电动机电枢电流为i2，得下式： （3-29） 设i2的初值为I20，解上式得： （3-30） 当电流连续时，从图3-3b的电流波形可看出，t=ton时刻i1=I20，t=toff时刻i2=I10，由此可得： （3-33） （3-34） 把上面两式用泰勒级数线性近似，得 （3-35） 该式表示了L为无穷大时电枢电流的平均值Io，即 （3-36） 对电流断续工作状态的进一步分析可得出：电流连续的条件为 （3-38