电力电子技术 第4章 直流-直流变换电路

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1、第4章直流-直流变换电路110/9/20214.1直流斩波器的基本电路4.4晶闸管作为电力电子开关的斩波器4.3直流斩波器在电力传动中的应用4.2带输出变压器的直流变换电路4.5斩控式交流调压电路<>10/9/202124.1直流斩波器的基本电路基本电路<>4.1.1降压型（Buck)斩波电路4.1.2升压型（Boost)斩波电路4.1.3升-降压型（Buck-Boost)斩波电路4.1.4丘克(Quk)电路4.1.1降压型（Buck)斩波电路降压型（Buck)斩波电路电流断续电路构成电流连续><4.1.1降压型（Buck)斩波电路——电路构成图中S为电力电

2、子开关，可用全控型电力电子器件来实现，也可用晶闸管加适当的换流电路来实现。电力电子开关按照一定的规律周期性地开通和关断，其工作周期为T，开关接通的时间为Ton，关断的时间为Toff。斩波周期为：Ton与T的比值为占空比DVD为续流二极管，与电子开关交替工作。L为储能电感，C为滤波电容器，R为负载电阻，U为直流电源10/9/202144.1.1降压型（Buck)斩波电路——电流连续在S闭合期间，回路方程为S关断器件的回路电压方程为在一个周期中电感电流的变化规律为10/9/202154.1.1降压型（Buck)斩波电路——电流连续负载电压与电源电压的关系为电感电

3、流的峰-峰值IPP为电感电流连续的临界值ILB为在D=0.5时达到最大值，就是说在D=0.5时电流最容易断续。10/9/202164.1.1降压型（Buck)斩波电路——电流断续如果令电流断续时电感电流平均值（也就是负载电流平均值IO）与ILB的比值为k，不难推出电流断续时负载电压与D和k的关系为10/9/202174.1.2升压型（Boost)斩波电路升压型（Boost)斩波电路元件选择电流断续电流连续电路构成<>4.1.2升压型（Boost)斩波电路——电路构成S闭合时，电源U、电感L、S形成回路，S两端的电压为0，电源向电感输送电能，电感电流上升。由于

4、S的闭合二极管VD两端的电压为－UO，VD阻断，C通过R形成放电回路，供给负载电压。10/9/20219如果S断开，切断了电感的充电回路，由于电感中的电流不能突变，电感、电源、二极管和负载形成回路。电感两端出现感应电压，方向左负右正，该电压与电源顺向串联后与负载连接，使得电容器两端的电压即负载电压高于电源电压，所以该电路叫做升压型斩波器。4.1.2升压型（Boost)斩波电路——电路构成10/9/2021104.1.2升压型（Boost)斩波电路——电流连续仍设电子开关S闭合的时间为Ton，电子开关断开的时间为Toff。闭合时电感电压uL=U，S断开时uL=

5、U－UO，uL的波形为矩形波。电感电压不可能出现直流成分，uL波形的正面积与负面积应相等，即UTon=（U－UO）Toff。或UDT=（UO－U）（1－D）T，由此得出负载电压与电源电压的关系为10/9/2021114.1.2升压型（Boost)斩波电路——电流连续电感电流的变化规律为电感电流iL的峰-峰值为临界电流ILB为10/9/202112临界电流ILB为二极管的电流平均值就是负载电流平均值，在临界连续时，二极管电流IVD为一三角形，其平均值IOB为三角形的面积除以开关周期T，即4.1.2升压型（Boost)斩波电路——电流连续10/9/2021134

6、.1.2升压型（Boost)斩波电路——电流断续Boost电路在电感储能不够大时也会出现电流断续的现象10/9/2021144.1.2升压型（Boost)斩波电路——电流断续可计算出此时UO与U的关系为10/9/2021154.1.2升压型（Boost)斩波电路——元件选择电子开关的选择：电子开关承受的最大电压为Uo,通过的电流按下式计算：续流二极管的电压和电流的选择原则与电子开关相同。电感的选择与斩波频率、电源电压、占空比以及临界连续电流等因素有关，为：电容：电容的大小决定输出电压的波动程度，可按下式计算10/9/2021164.1.3升-降压型（Buck

7、-Boost)斩波电路<>升-降压型特性曲线电路结构数量关系4.1.3升-降压型（Buck-Boost)斩波电路——电路结构结构特点：在与升压和降压电路相同的拓扑结构上S、L、VD的位置又发生了变化。仍定义开关S的工作周期为T，S闭合的时间为Ton，S断开的时间为Toff工作过程：在S闭合期间，电源通过开关与电感形成回路，电感电流上升，在图中该电流的方向是顺时针的。此时二极管承受反压阻断，负载电流由电容器放电提供。S断开时，由于电感电流不能突变，电流通过负载和二极管形成回路，向电容器充电和供给负载以电能，在图中，电流的方向是反时针的。10/9/2021184

8、.1.3升-降压型（Buck-Boost)斩波电路—