电力电子技术电子教案第七章 流电压变换电路.ppt

变频器原理与应用 《电力电子技术》 电力电子技术 第七章 直流电压变换电路 学习目标 1．掌握直流电压变换电路的基本原理和三种控制变换方式。 2．了解晶闸管直流电压变换电路的工作原理及晶闸管换流原理。 3．掌握降压和升压直流变换电路的工作原理及库克（Cuk）电路的工作原理。 4. 了解复合直流电压变换电路的组成及应用。 第一节 直流电压变换电路的工作原理及分类 一、直流电压变换电路的工作原理 a) 电路原理图 b) 工作波形 图7-1 直流电压变换电路原理图及工作波形 当开关S闭合时，负载电压uo=Ud，并持续时间ton，当开关S断开时，负载上电压uo=0V，并持续时间toff。则T=ton+toff为直流变换电路的工作周期，电路的输出电压波形如图7-1b所示。 若定义占空比为 ，则可得输出电压得平均值为 只要调节k，即可调节负载的平均电压。 直流电压变换电路主要由以下三种控制方式。 1) 脉冲宽度调制(PWM) 脉冲宽度调制也称定频调宽式，保持电路频率f ＝ l／T不变，即工作周期T恒定，只改变开关S的导通时间ton。 2) 频率调制(PFM) 频率调制也称定宽调频式，保持开关S的导通时间ton不变，改变电路周期T ( 即改变电路的频率)。 3)混合调制 脉冲宽度(即ton)与脉冲周期T同时改变，采取这种调制方法，输出直流平均电压uo的可调范围较宽，但控制电路较复杂。 二、直流电压变换电路的分类 直流电压变换电路按照上述稳压控制方式可分为脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)直流电压变换电路；按变换电路的功能分类有降压变换电路(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。 第二节 晶闸管直流电压变换电路  一、晶闸管直流电压变换电路的工作原理 图7-2a所示为由晶闸管构成的直流电压变换电路。该电路由一个晶闸管V作为变换电路的开关器件，电容C和电感L组成振荡电路，实现晶闸管的换流和自行关断。VD为续流二极管，负载为带足够大平波电抗器LG的直流电动机。 a) b) 图7-2 由晶闸管构成的直流变换电路 a)电路 b)输出电流、电压波形 二、晶闸管的换流原理 图7-3 晶闸管换流原理 a)电容正向充电结束 b)电容正向放电及反向充电 c)电容反向充电结束 d)电容反向放电及正向充电 第三节　降压式和升压式直流电压变换电路 一、降压式直流电压变换电路 降压式直流电压变换电路的输出电压平均值U0低于输入直流电压E，又叫Buck电路。这种电路主要用于直流可调电源和直流电动机驱动中。 a) 电路原理图 b) 工作波形图 图7-4 降压式直流电压变换电路的原理图及工作波形 负载电压的平均值为 负载电流平均值为 一个周期中，忽略电路中的损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等，即 则 假设电源电流平均值为I1，则有 得 可将降压式斩波器看作直流降压变压器。 二、升压式直流电压变换电路 升压式直流电压变换电路能使输出电压高于输入电压，也称为Boost电路。常用于直流电动机的再生制动，也用作单相功率因数校正电路及其他直流电源中。 1. 升压式直流电压变换电路的原理 升压式直流电压变换电路的原理图及工作波形如图7-5所示。该电路中的V也是全控型器件，VD为隔离二极管。 a) 升压式直流电压变换电路原理图 b) 工作波形 图7-5 升压式直流电压变换电路的原理图及工作波形 当电路处于稳态时，一个周期T 中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即 化简得 令β= toff/T，则β和占空比k有如下关系 则 如果忽略电路损耗，则由电源提供的能量仅由负载R消耗，即 可见，升压式直流斩波器也可看成是直流变压器。 根据电路结构