电力电子基础4..演示教学.ppt

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1、电力电子基础4..DC-DC变换的基本控制方式1.时间占空比控制为占空比，f=1/T为斩波频率2第四讲直流斩波电路DC-DC变换的基本控制方式时间占空比控制的几种实现方式：脉宽控制：T不变，改变ton调节变化，改变Uo斩波开关频率固定，易于设计输出滤波器频率控制：ton不变，改变T调节变化，改变Uo斩波开关频率不固定，难于设计输出滤波器混合控制：既改变斩波频率，又改变导通时间优点是可较大幅度改变输出电压平均值，但同样难于设计输出滤波器2.瞬时值控制（滞环控制）开关频率不固定，还可能过高3第四讲直流斩波电路1.基本斩波电路降压(BUCK)斩波电路升压(BOOST)斩波电路升降

2、压(BUCK-BOOST)斩波电路Cuk斩波电路Sepic斩波电路Zeta斩波电路4第四讲直流斩波电路降压(Buck)斩波电路全控型器件若为晶闸管，须有辅助关断电路。续流二极管5第四讲直流斩波电路降压(Buck)斩波电路变换器的工作模式基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析。VT处于通态和处于断态初始条件分电流连续和断续6第四讲直流斩波电路降压(Buck)斩波电路电流连续时输入输出电压关系输入输出电流关系7第四讲直流斩波电路降压(Buck)斩波电路电流临界连续时电流断续时8第四讲直流斩波电路降压(Buck)斩波电路滤波器设计：依据输出电压U0的纹波指标估算L、C的值9第四

3、讲直流斩波电路升压斩波电路保持输出电压（滤波）储存电能10第四讲直流斩波电路升压斩波电路工作原理假设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iL，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，并向负载提供能量。电压升高得原因：电感L储能使电压泵升的作用电容C可将输出电压保持住11第四讲直流斩波电路升压斩波电路电流连续时输入输出电压关系输入输出电流关系12第四讲直流斩波电路升压斩波电路电流断续时13第四讲直流斩波电路升压斩波电路滤波器设计：依据电流连续时输入电流iL的纹波输出电压U0的纹波指标估算L、C的值14第四讲直流斩波电路

4、升降压斩波电路15第四讲直流斩波电路升降压斩波电路基本工作原理VT通时，电源E经VT向L供电使其贮能，此时电流为i。同时，C维持输出电压恒定并向负载R供电。VT断时，L的能量向负载释放，电流为iD。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。ototiiDtontoffILIL+-16第四讲直流斩波电路升降压斩波电路稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即电感电流连续时输出电压为：V处于通态uL=EV处于断态uL=-uo17第四讲直流斩波电路升降压斩波电路当0<<1/2降压，当1/2<<1升压，故称作升降压斩波电路。也有称之为bu

5、ck-boost变换器。电感电流连续时输入输出电流关系为：设计电感L和电容C电感电流（连续）脉动：电感电流连续时电容电压纹波：18第四讲直流斩波电路Cuk斩波电路19第四讲直流斩波电路Cuk斩波电路L1中电流变化L2中电流变化输入输出关系：20第四讲直流斩波电路Cuk斩波电路电感电容估算与升降压电路相比：Cuk电路的输入电流和输出电流均连续，且脉动很小，有利于滤波。Cuk电路借助电容传递能量，电容中电流脉动大，需要电容大。开关VT导通时要流过L1和L2的电流，VT的峰值电流大。21第四讲直流斩波电路Sepic斩波电路Speic电路原理V通态，E-L1-V和C1-V-L2两路同时导

6、电，L1和L2贮能。V断态，E-L1-C1-VD-负载回路及L2-VD-负载回路同时导电，此阶段E和L1既向负载供电，同时也向C1充电（C1贮存的能量在V处于通态时向L2转移）。输入输出关系：22第四讲直流斩波电路Zeta斩波电路Zeta斩波电路原理V处于通态期间，电源E经开关V向电感L1贮能。V关断后，L1－VD－C1构成振荡回路，L1的能量转移至C1，能量全部转移至C1上之后，VD关断，C1经L2向负载供电。输入输出关系：相同的输入输出关系。Sepic电路的电源电流和负载电流均连续，Zeta电路的输入、输出电流均是断续的。两种电路输出电压为正极性的。23第四讲直流斩波电路2.

7、复合斩波电路和多相多重斩波电路电流可逆斩波电路桥式可逆斩波电路多相多重斩波电路复合斩波电路——降压斩波电路和升压斩波电路组合构成多相多重斩波电路——相同结构的基本斩波电路组合构成24第四讲直流斩波电路电流可逆斩波电路斩波电路用于拖动直流电动机时，常要使电动机既可电动运行，又可再生制动。降压斩波电路能使电动机工作于第1象限。升压斩波电路能使电动机工作于第2象限。电流可逆斩波电路：降压斩波电路与升压斩波电路组合。此电路电动机的电枢电流可正可负，但电压只能是一种极性，故其可工作于第1象