第5章 直流直流变流电路分析ppt课件.ppt

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1、5.1基本斩波电路5.2复合斩波电路和多相多重斩波电路5.3带隔离的直流直流变流电路本章小结第5章直流直流变流电路引言■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。◆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。25.1基本斩波电路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

2、路和Zeta斩波电路35.1.1降压斩波电路图5-1降压斩波电路的原理图及波形a）电路图b）电流连续时c）电流断续时的波形■降压斩波电路（BuckChopper）◆电路分析☞使用一个全控型器件V。☞续流二极管VD，续流用。☞主要用于电源或反电动势等。◆工作原理☞t=0时V导通，uo=E，io上升。☞t=t1时控制V关断，二极管VD续流，uo近似为零，电流下降。☞通常L大，电流连续且脉动小。45.1.1降压斩波电路◆基本的数量关系☞电流连续时ton，toff分别为V通、断时间，T为开关周期，为导通占空比。☞电流断续时，Uo被抬高，一般不希望出现断续。◆斩波电路有三种控制方式☞脉冲宽度调

3、制（PWM）：T不变，改变ton。☞频率调制：ton不变，改变T。☞混合型：ton和T都可调，改变占空比。◆电路另一型式R=0,Uo与Em的平均值相等(5-1)(5-2)55.1.1降压斩波电路■同样可以从能量传递关系出发进行推导◆电路分由于L为无穷大，故负载电流维持为Io不变◆电源只在V处于通态时提供能量，为EIoton◆在整个周期T中，负载消耗的能量为一周期中，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65.1.1降压斩波电路◆基本的数量关系负载电流断续的情况☞电流连续时电流断续的条件75.1.1降压斩波电路■例5-1在图5

4、-1a所示的降压斩波电路中，已知E=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85.1.2升压斩波电路0iGE0ioI1a)b)图5-2升压斩波电路及其工作波形a）电路图b）波形■升压斩波电路◆工作原理☞假设L和C值很大。☞V通态，L蓄能，C较大Uo基本恒定。V断态，向C充电，并向负载供能。◆基本的数量关系☞稳态时，L积蓄与释放的能量相等化简得上式中的(5-20)(5-21)95.1.2升压斩波电路☞设，则式（5-21）可表示为(5-23

5、)分母小于1，升压。■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，ton=25s时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。解：输出电压平均值为：输出电流平均值为：105.1.2升压斩波电路ttTEiOOi1i2I10I20I10tontoffuotOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20a)b)图5-3用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形a）电路图b）电流连续时c）电流断续时■典型应用◆用于直流电动机、PFC电路、直流电源。◆用于直流电动机为例☞在直流电动机再生制动时把

6、电能回馈给直流电源。☞电动机电枢电流连续和断续两种工作状态。☞负载时电流连续.115.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路a)图5-4升降压斩波电路及其波形a）电路图b）波形■升降压斩波电路◆工作原理☞V导通时，L贮能。C维持输出。☞V关断时，L向负载放能，电流i2，负载电压上负下正。125.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路◆基本的数量关系☞稳态时，一个周期T内电感L两端平均电压uL为零，即改变导通比，U0改变。0<<1/2为降压，1/2<<1为升压，故为升降压斩波电路。(5-41)(5-39)(5-40)则135.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路图5-5Cuk斩波电路及

7、其等效电路a）电路图b）等效电路■Cuk斩波电路◆工作原理☞V导通时，E—L1—V和R—L2—C—V回路分别流过电流。☞V关断时，E—L1—C—VD和R—L2—VD回路分别流过电流。☞输出电压极性相反。◆基本的数量关系☞C的电流在一周期内的平均值应为零，即(5-45)145.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路☞由(5-45)得从而可得☞由L1和L2的电压平均值为零，可得Uo与E的关系◆Cuk斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电