电力电子技术第3章 直流斩波电路课件.ppt

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1、第3章直流斩波电路直流斩波电路（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接直流--直流变换器（DC/DCConverter）一般是指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流—交流—直流习惯上，DC—DC变换器包括以上两种情况，且甚至更多地指后一种情况直流斩波电路的种类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，其中前两种是最基本的电路复合斩波电路——不同基本斩波电路组合多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合3.1基本斩波

2、电路降压斩波升压斩波3.1.1降压斩波电路工作原理t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升t=t1时刻控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小通常使串接的电感L值较大数量关系电流连续时，负载电压平均值ton——V通的时间toff——V断的时间a--导通占空比Uo最大为E，减小占空比a，Uo随之减小。因此称为降压斩波电路。负载电流平均值斩波电路的调制方式保持开关周期T不变，调节开关导通时间ton，称为脉冲宽度调制（

3、PWM）保持开关导通时间ton不变，改变开关周期T，称为频率调制T和ton都可调，使占空比改变，称为混合型V通态期间，设负载电流为i1，可列出如下方程：对电路的分析设此阶段电流初值为I10，=L/R，解上式得V断态期间，设负载电流为i2，可列出如下方程：设此阶段电流初值为I20，解上式得：当电流连续时，有：即V进入通态时的电流初值就是V在断态阶段结束时的电流值，反过来，V进入断态时的电流初值就是V在通态阶段结束时的电流值。由图3-1b可知，I10和I20分别是负载电流瞬时值的最小值和最大值。用泰勒级数近似有：从能量传递关系

4、出发进行的推导由于L为无穷大，故负载电流维持为Io不变,由能量守恒可得：在上述情况中，均假设L值为无穷大，负载电流平直的情况。这种情况下，假设电源电流平均值为I1，则有即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。负载电流断续的情况：电流断续时，tx

5、时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为toff，则此期间电感L释放能量为稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等上式中，T/toff>1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路二是电容C可将输出电压保持住升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因一是L储能之后具有使电压泵升的作用数量分析如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载R消耗，即该式表明，与降压斩波电路一样，升压斩波电路也可看成是直流变压器。输出电流的平均值Io为电源电流I1为：升压斩波电路的典型应用一是用于直流电动机传动二是用作单相

6、功率因数校正（PFC）电路三是用于其他交直流电源中用于直流电动机传动时通常是用于直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源实际电路中电感L值不可能为无穷大，因此该电路和降压斩波电路一样，也有电动机电枢电流连续和断续两种工作状态此时电机的反电动势相当于图中的电源，而此时的直流电源相当于图3-2中电路中的负载。由于直流电源的电压基本是恒定的，因此不必并联电容器。电路分析V处于通态时，设电动机电枢电流为i1，得下式当V处于断态时，设电动机电枢电流为i2，得下式当电流连续时，从图3-3b的电流波形可看出，t=ton时刻i1=I20，t

7、=toff时刻i2=I10，由此可得解上两式得：与降压斩波电路一样，把上面两式用泰勒级数线性近似，得该式表示了L为无穷大时电枢电流的平均值Io，即该式表明，以电动机一侧为基准看，可将直流电源看作是被降低到了。当电枢电流断续时的波形如图3-3c所示。可求得i2持续的时间tx，当tx

8、恒定并向负载R供电。V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数量分析稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即当V处于通态期间，uL=E；而当V处于断态期间，uL=-uo。于是：所以输出电压为：改变导通比