直流斩波电路的性能研究_3.doc

直流斩波电路的性能研究 苏宪臣 （08级、自动化2班、200801071503） 摘要：直流-直流变流电路（DC/DC Converter）包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路也称斩波电路（DC Chopper）。功能是将直流电变为另一种固定电压或可调电压的直流电，一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。间接直流变流电路，在直流变流电路中增加了交流环节。在交流环节通常采用变压器实现输入输出之间的隔离，因此也称为直一交一直电路。 关键词：DC/DC转换，降压斩波，升压斩波，MATLAB仿真。 0引言： 本文主要研究升压斩波电路和降压斩波电路的结构和工作原理，研究斩波电路的性能提升方法，通过对斩波电路的基本原理的研究，从中发现提升性能的方法。DC/DC变换试讲固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有：脉宽调制方式（Ts不变,改变ton）和频率调制方式(ton不变,改变Ts)两种。 1基本斩波电路 1.1降压斩波电路（Buck Chopper） 1）电路分析 （1）使用一个全控型器件V，图中为IGBT，若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。 （2）设置了续流二极管VD，在V关断时给负载中电感电流提供通道。 （3）主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，如图中Em所示。 基本的数量关系 电流连续时 负载电压的平均值为 负载电流平均值为 1.2升压斩波电路 1)工作原理 (1) 假设L和C值很大。 (2)V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。 (3)V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。 2)基本的数量关系 当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即 1.3升降压斩波电路 1)工作原理 (1)V导通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为i1，同时C维持输出电压恒定并向负载R供电。 （2） V关断时，L的能量向负载释放，电流为i2，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。 1.4 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路 1）Sepic斩波电路 工作原理 （1） V导通时，E—L1—V回路和C1—V—L2回路同时导电，L1和L2贮能。 （2） V关断时，E—L1—C1—VD—负载回路及L2—VD—负载回路同时导电，此阶段E和L1既向负载供电，同时也向C1充电（C1贮存的能量在V处于通态时向L2转移）。 2）Zeta斩波电路 工作原理 （1） V导通时，电源E经开关V向电感L1贮能。 （2） V关断时，L1－VD－C1构成振荡回路， L1的能量转移至C1，能量全部转移至C1上之后，VD关断，C1经L2向负载供电。 2复合斩波电路和多相多重斩波电路 2.1 电流可逆斩波电路 1）电路结构 （1） V1和VD1构成降压斩波电路，电动机为电动运行，工作于第1象限。 （2）V2和VD2构成升压斩波电路，电动机作再生制动运行，工作于第2象限。 （3）必须防止V1和V2同时导通而导致电源短路。 2）工作过程 （1） 两种工作情况：只作降压斩波器运行和只作升压斩波器运行。 （2）第3种工作方式：一个周期内交替地作为降压斩波电路和升压斩波电路工作。 （3） 3种工作方式下，当一种斩波电路电流断续而为零时，使另一个斩波电路工作，让电流反方向流过，这样电动机电枢回路总有电流流过。 2.2 桥式可逆斩波电路 1）将两个电流可逆斩波电路组合起来，分别向电动机提供正向和反向电压，使电动机可以4象限运行。 2） 工作过程 （1）V4导通时，等效为图5-7a所示的电流可逆斩波电路，提供正电压，可使电动机工作于第1、2象限。 （2）V2导通时，V3、VD3和V4、VD4等效为又一组电流可逆斩波电路，向电动机提供负电压，可使电动机工作于第3、4象限。 2.3 多相多重斩波电路 1）是在电源和负载之间接入多个结构相同的基本斩波电路而构成的。 2） 相数:一个控制周期中电源侧的电流脉波数。 3）重数：负载电流脉波数。 3相3重降压斩波电路 4） 电路及波形分析 （1）相当于由3个降压斩波电路单元并联而成。 （2） 总输出电流为 3 个斩波电路单元输出电流之和，