电力电子技术赵莉华舒歆梅CH3直流斩波电路.ppt

四川大学电气信息学院电气工程系 第三章 直流斩波电路 3.1 概述 定频调宽控制(Pulse Width Modulation) 实现：保持斩波周期不变，只改变开关导通时间，输出电压脉冲宽度随之改变。 特点：电路基本工作频率固定，滤除输出电压中高次谐波的滤波器设计较容易。 定宽调频控制(Pulse Frequency Modulation，简称PFM) 实现：保持导通时间不变，改变斩波周期，即改变脉冲频率，达到改变占空比的目的，从而改变电路输出电压平均值。 特点：斩波电路和控制电路简单，但电路的控制频率是变化的，输出滤波器设计较困难。 调频调宽控制 实现：同时改变斩波电路的工作周期和开关的导通时间，所以也称为混合控制（Mixed Control）。 特点是：可大幅度改变输出电压大小，但也存在着由于频率变化所引起的滤波器设计较困难的问题。 3.2 非隔离型斩波电路 工作原理 工作原理 电压升高的原因：电感L储能使电压泵升； 电容C可将输出电压保持住。 基本工作原理 基本工作原理 数量关系 3.3 隔离型斩波电路 设电源电流i1和负载电流i2的平均值分别为I1和I2，当电流脉动足够小时，有： 其输出功率和输入功率相等，可看作为一升降压直流变压器。 电路特点：负载与电容并联，电容不是无穷大，则电容电压有波动，负载电流也波动；输入电流断续。由于输入和输出电流波动，对电源和负载都产生电磁干扰。 3.2.3 升降压斩波电路的结构及工作原理 电路结构 升压斩波电路和降压斩波电路串联而成。两个电感为储能电感，电容为传递能量的耦合电容。 3.2.4 Cuk电路的结构及工作原理 V导通时，VD截止。电源向电感L1提供能量，负载能量由电容提供，电感L2储能。 负载电压极性下正上负。 3.2.4 Cuk电路的结构及工作原理 V关断时，电感L1释放能量，VD导通。电源和电感L1同时向电容充电。负载由电感L2供电。 一周期中，V关断时，C吸收能量；V导通时，C释放能量，从而将能量从输入端传递到输出端，起到了传递能量的作用。 3.2.4 Cuk电路的结构及工作原理 数量关系 对电感L1，一周期内电压积分值为零，有 3.2.4 Cuk电路的结构及工作原理 开关导通期间 开关关断期间 数量关系 对电感L2，一周期内电压积分值为零，有 3.2.4 Cuk电路的结构及工作原理 开关导通期间 开关关断期间 又有 结论：Cuk电路输出与输入电压关系与升降压电路相同，也是反极性。但输入和输出电流均连续，且脉动小，减小了电路的电磁干扰。 3.2.4 Cuk电路的结构及工作原理 概述 ■直—交—直电路。 ■电路特点： ◆输出与输入隔离。 ◆需要相互隔离的多路输出。 ◆输出电压与输入电压比远小于1或远大于1。 ◆交流环节工作频率较高，可减小变压器和滤波电感、滤波电容的体积和重量。 概述 ■分类： 单端电路 变压器中流过直流脉动电流。包括正激电路和反激电路。 双端电路。 变压器中电流为正负对称的交流电流，半桥、全桥和推挽电路属于双端电路。 3.3.1 正激变换电路的结构及工作原理 电路结构：降压型斩波电路加变压器。 变压器有直流磁化问题，加磁芯复位电路。 3.3.1 正激变换电路的结构及工作原理 工作过程 S开通，变压器感应电动势，VD1导通，电源向负载提供能量，电感上电流逐渐增大。 3.3.1 正激变换电路的结构及工作原理 工作过程 S关断，VD1截止，VD2导通，电感释放能量，电感电流逐渐减小。 ◆变压器的磁心复位 ?S开通后，变压器激磁电流增大，直到S关断，下一周期则在上一周期结束时的电流值上增加，导致变压器激磁电感饱和，损坏开关器件。 ?须使激磁电流在S关断后到下一次再开通时间内降回零，这一过程称为变压器的磁心复位。 3.3.1 正激变换电路的结构及工作原理 ◆变压器的磁心复位过程 W3与VD3组成磁心复位电路。 S关断后，W3绕组感应电势极性为上正下负，使VD3导通，磁场能量回馈给电源，回路电流逐渐减小为零。 S关断期间，开关承受的电压高压电源电压，为： 3.3.1 正激变换电路的结构及工作原理 ◆?磁心复位所需的时间为 3.3.1 正激变换电路的结构及工作原理 ◆输出电压 ?输出滤波电感电流连续时 3.3.1 正激变换电路的结构及工作原理 ◆结论：正激变换电路可看作为具有隔离变压器的降压斩波电路。 ◆电路结构 与升降压电路比较，用变压器代替储能电感，所以变压器不仅起隔离作用，还起储能电感作用。 3.3.2 反激变换电路的结构及工作原理 S u S i S i VD t on t off t t t t U i O O