直流直流变换器.ppt

在全桥式直流-直流变换器中，其输出电压Uo是极性可变、幅值可控的直流电，输出电流io的幅值和方向也是可变的。因此，该变换器可以在四个象限运行。同一桥臂的两个开关管不能同时处于导通状态，否则就会造成直流短路。在实际中，它们在一个短间隙中都断开，该间隙称为逻辑延迟时间。如果变换器的同一桥臂的两个开关管在任一时刻都不同时处于断开状态，则输出电压uo完全由开关管的状态决定。以负直流母线N为参考点，A点的电压uAN，由如下的开关状态决定：当VTA+导通时或VDA+导通时，则A点的电压为：(4-58a)类似地，当VTA-导通时，或VDA-导通时，则A点的电压为：(4-58b)第30页，共54页，星期日，2025年，2月5日综上所述，uAN仅取决于桥臂A是上半部分导通还是下半部分导通，而与负载电流io的方向无关，因此UAN为：(4-59)式中，ton和toff分别是VTA+的导通时间和断开时间，VDVTA+是开关管VTA+的占空比。类似地， (4-60)因此，输出电压Uo(=UAN-UBN)与变换器的开关占空比有关，而与负载电流io的大小和方向无关。如果变换器同一桥臂的两个开关管同时处于断开的状态，则输出电压uo由输出电流io的方向决定。这将引起输出电压平均值和控制电压之间的非线性关系，所以应该避免两个开关管同时处于断开的情况发生。第31页，共54页，星期日，2025年，2月5日全桥式变换器有两种PWM的控制方式：1．双极性PWM控制方式。在该控制方式下，图4-25中的(VTA+，VTB-)和(VTA-，VTB+)被当作两对开关管，每对开关管都是同时导通或断开的。2．单极性PWM控制方式。在该控制方式下，每个桥臂的开关管是单独控制的。与前面几节讨论过的开关变换器不同，全桥式直流-直流变换器的输出电流在负载低的时候，也没有电流断续模式。第32页，共54页，星期日，2025年，2月5日4.6.1双极性PWM控制方式在双极性控制方式中，开关管(VTA+，VTB-)和(VTB+，VTA-)被当作两对开关管对待，即两个开关管(VTA+，VTB-)是同时导通和断开的。同一桥臂的两个开关管中，总有一个是开通的。开关控制信号是由正负两个方向变化的三角波与控制电压uco比较得到的。如图4-26所示，当ucoutri，VTB+和VTA-断开，VTA+和VTB-导通；否则VTA+和VTB-断开，VTB+和VTA-导通。第33页，共54页，星期日，2025年，2月5日双极性控制方式下的工作过程为：在负载电流比较大的情况下，当ucoutri，触发VTA+和VTB-导通，直流电源经过VTA+、负载和VTB-构成电流回路，输出电压uo=Ud，电流上升；当ucoutri，使VTA+和VTB-断开，触发VTB+和VTA-，由于是感性负载，电流不能突变，因此负载电流经VDB+和VDA-续流，VTB+和VTA-不能导通，输出电压uo=-Ud，同时电流下降；直至下一个周期触发VTA+和VTB-导通。由此循环往复周期性的工作。第34页，共54页，星期日，2025年，2月5日在负载电流较小的情况下，在ucoutri，负载电流经VDB+和VDA-续流，uo=-Ud，续流过程中，电流会下降为0，VDB+和VDA-断开，则VTB+和VTA-导通，故直流输入电源Ud经过VTB+、负载和VTA-构成电流回路，电流变负。当ucoutri，控制信号使VTB+和VTA-断开，触发VTA+和VTB-，由于电感电流不能突变，因此负载电流经VDA+和VDB-续流，使VTA+和VTB-不能导通，uo=Ud，同时电流上升，直至电流上升到0，VDA+和VDB-断开，VTA+和VTB-导通，由此循环往复周期性的工作。第35页，共54页，星期日，2025年，2月5日图4-26双极性PWM方式时的工作波形第36页，共54页，星期日，2025年，2月5日输出电压Uo、占空比D、控制电压uco之间的函数关系(4-66)将式(4-64)代入式(4-66)中得： (4-67)式中式(4-67)表明，与前面介绍的变换器相似，全桥式开关模式变换器输出电压平均值与输入控制信号是线性关系。