电力电子技术 第5章 直流-直流变流电路.ppt

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1、5.1.1降压斩波电路5.1.2升压斩波电路5.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路5.1.4Sepic斩波电路和Zeta斩波电路■直流-直流变流电路（DC/DCConverter）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（DCChopper）。◆功能是将直流电变为另一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。◆在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称为直—交—直电路。斩波器的种类很多，具体结

2、构千变万化。一般将斩波电路分为降压斩波电路、升压斩波电路、降压-升压斩波电路、升压-降压斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路六种形式。斩波器的电能变换功能是由电力电子器件的通/断控制实现的。用于斩波器的电力电子器件可以是晶闸管，也可以是IGBT等全控器件。由于晶闸管没有自关断能力，采用晶闸管构成斩波电路时，必须设置专门的强迫换流电路来实现关断，因此电路结构比较复杂。而全控制型器件具有自关断能力，通过控制电路即可实现导通与关断的控制，故由全控型器件构成的斩波器主电路的结构相对简单。图5.1基本的降压斩波电路及其波形最基本的斩波电路如图所示

3、，斩波器负载为R。开关S闭合时：开关S断开时：开关的导通时间与开关周期之比定义为斩波器的占空比：在斩波电路中，输入电压是固定不变的，通过调节开关的开通时间与关断时间，即调节占空比，即可控制输出电压的平均值。斩波器的控制方式通常有三种：①脉宽调制控制方式：维持T不变，改变ton。②频率调制控制方式：维持ton不变，改变T。③混合调制控制方式：ton和T都可调，使占空比改变。普遍采用的是脉宽调制控制方式。因为频率调制控制方式容易产生谐波干扰，而且滤波器设计也比较困难。5.1.1降压斩波电路5.1.2升压斩波电路5.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路

4、5.1.4Sepic斩波电路和Zeta斩波电路1.电路结构降压斩波器（Buck）主电路在t=0时刻驱动V导通，在ton导通期间内，电感L中有电流通过，电流按指数曲线缓慢上升，t=t1时刻，V关断，负载电流经续流管VD续流，负载电流呈指数曲线下降。回路串接电感的大小直接关系到负载电流连续与否，下面对负载电流连续工作模式进行讨论。2.工作原理假设V、VD均为理想开关元件，并设V的一个控制周期为T。连续导电模式当V导通时，电源电压给负载供电，持续时间为ton；当回路电感足够大时，流过电感的电流是连续的，即不论开关处于导通状态还是处于关断状态，始终有iL

5、>0。当V断开时，负载电压为零，持续时间为toff。3.电路波形4.数量关系⑴由“伏秒积为零”求Uo式中：ton—为V处于通态的时间；toff—为V处于断态的时间；T—为开关周期；—为导通占空比，简称占空比或导通比。在连续导电模式下，当输入电压一定时，输出电压与开关的占空比呈线性关系，而与其他电路参数无关。改变占空比α，就可得到从零到E之间连续可调的输出电压。√负载电流平均值为☞电流断续时，负载电压uo平均值会被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。⑵假设电路无损耗，则输入功率等于输出功率，即：■例5-1在图5-1a所示的降压斩波电路中，已知E=

6、200V，R=10Ω，L值极大，Em=30V，T=50μs，ton=20s，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为输出电流平均值为5.1.1降压斩波电路5.1.2升压斩波电路5.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路5.1.4Sepic斩波电路和Zeta斩波电路1.电路结构升压斩波器（Boost）主电路2.工作原理升压型斩波器用于将直流电源电压变换为高于其值的直流电压，实现能量从低压向高压侧负载的传递，如电池供电设备中的升压电路、液晶背光电源等。当开关管V导通时，二极管承受反压而截止。此

7、时可将电路分为两部分。第一部分由E、L、V组成，电感L储存能量，流经L、V的电流逐渐增大，电源的能量转化为电感L中的磁场能量。第二部分由C、Z组成，C放电供给负载能量，负载两端电压逐渐降低。当V断开时，二极管正偏导通，电感储能和电源一起经二极管给电容充电，同时也向负载提供能量，电感电流iL逐渐减小。3.电路波形4.数量关系连续导电模式输入输出电压关系：输出电压值高于电源电压，因此称该电路为升压斩波电路，当α从零趋向于1变化时，输出电压从E变化到无穷大，但受实际电器元件参数的影响，α不可能过大，有一定的取值范围。⑵假设电路无损耗，则输出功率等于输入

8、功率:■例5-3在图5-2a所示的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R=20，采用脉宽调制控制方式，当T=40s，to