直流斩波电路.ppt

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1、第6章直流斩波电路6.1斩波电路的工作原理和控制方式6.2基本斩波电路6.3复合斩波电路和多相多重斩波电路本章小结直流斩波电路（DCChopper）将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。也称为直流--直流变换器（DC/DCConverter）。一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流—交流—直流。电路种类6种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。复合斩波电路——不同结构基本斩波电路组合。多相多重斩波电路——相同结构基本斩

2、波电路组合。6.1斩波电路的工作原理和控制方式直流斩波电路的工作原理图6.1斩波原理电路及波形(a)电路原理图(b)波形图式中，称为导通占空比，简称为占空比或导通比。改变占空比，即可改变输出到负载R上的直流平均电压。斩波电路输出直流平均电压当斩波器带阻感性负载时图6.2R-L负载的斩波电路及波形（a)电路（b)电流、电压波形斩波电路的控制方式斩波电路的控制方式通常有三种。1、时间比例控制方式（1）定频调宽控制也称脉冲宽度调制（PWM）。此控制方式中，定频也就是指电力电子器件的通断频率（即开关周期T）一定

3、，调宽是指通过改变斩波电路的开关元件导通时间来改变导通比，从而改变输出电压的平均值。定频调宽控制（PWM）1、时间比例控制方式（2）定宽调频控制也称为脉冲频率控制（PFM）。此控制方式中定宽也就是指斩波电路的开关元件导通时间固定不变，调频是指通过改变开关元件的通断周期T来改变导通比，从而改变输出电压的平均值。定宽调频控制（PFM）（3）调宽调频混合控制，此种方式是PWM方式和PFM方式的综合，是指在控制过程中，即既改变电力电子元件的开关周期T，又改变开关元件的导通时间。2、瞬时值和平均值控制方式（1）瞬

4、时值控制方式此种控制方式是将输出电流（或电压）反馈的瞬时值，与预先设定电流（或电压）的上限值和下限值相比较，如果电流（或电压）的瞬时值小于电流（或电压）的下限值，就控制斩波电路的开关元件导通；如果电流（或电压）的瞬时值大于电流（或电压）的上限值就关断斩波电路的开关元件。此种控制方式具有瞬时响应快的特点，适宜采用开关频率高的全控型器件来作为斩波电路的主功率开关元件，并且电流脉动要求愈小，斩波电路的开关元件的开关频率要求就愈高。图6.4瞬时值控制方式波形2、瞬时值和平均值控制方式（2）平均值控制方式此种控制

5、方式是将负载电流（或电压）反馈的平均值与预先设定电流（或电压）值相比较，用其偏差值去控制斩波电路开关元件的开通和关断。图6.5平均控制方式波形3、时间比与瞬时值混合控制方式此种控制方式是前面两种控制方式的结合，适用于要求电流（或电压）按时间比方式输出，同时又要求控制输出电流（或电压）瞬时值的场合。6.2基本斩波电路6.2.1降压斩波电路6.2.2升压斩波电路6.2.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路6.2.4Sepic斩波电路和Zeta斩波电路6.2.1降压斩波电路电路结构全控型器件若为晶闸管，须有辅助关

6、断电路。续流二极管电路的工作情况可分为V导通、VD截止和V关断、VD导通及V和VD均关断三种工作状态。降压斩波电路（BuckChopper)电流连续时的工作原理t=0时刻驱动V导通，电源向负载供电，电感电流按指数规律上升。t=t1时刻，驱动V关断，在时间内，电路工作于模式2。VD承受正向电压而导通，电感L释放储能，电感电流经VD续流，并呈指数规律下降。电容C上的电流为电感电流与负载电流之差。如果L和C参数选择适当，负载R上的电流基本维持不变，解析法：电流连续时的工作原理如果能保证在斩波电路的开关过程中，

7、电感上的动态电流相等，则由已知的公式电路具有降压斩波功能。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。负载电流断续的情况：假如L值较小，则有可能出现电流断续的情况，此时电路有三种工作模式。在期间，工作于模式1，V导通，VD关断期间工作于模式2，V关断，VD导通在一个周期T的剩余时间工作于模式3，V和VD均关断，在此期间电感电流保持为零，负载由滤波电容C供电。负载电流断续的情况：电流断续时，续流二极管VD导通段V导通时同样可以从能量传递关系出发进行推导由于L和C数值合适时，负载电流维持为Io不变电源只在V处

8、于通态时提供能量，为在整个周期T中，负载消耗的能量为输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器。一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等。6.2.2升压斩波电路升压斩波电路（BoostChopper）储存电能电路结构1)升压斩波电路的基本原理保持输出电压工作原理假设L和C值很大。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。V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向