文档介绍：第5章直流-直流变流电路
基本斩波电路
复合斩波电路和多相多重斩波电路
本章小结
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第5章直流-直流变流电路·引言
直流-直流变流电路(DC-DC Converter)
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/DC Converter)。
(1)直接直流变流电路(斩波电路):一般指直接将直流电变为另一直流电,输入与输出之间不隔离。
(2)间接直流变流电路:在直流变流电路中增加交流环节,采用变压器实现输入和输出的隔离,也称带隔离的直流-直流电路或直-交-直电路。
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——相同结构基本斩波电路组合。
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基本斩波电路
降压斩波电路
升压斩波电路
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降压斩波电路
电路结构
全控型器件
若为晶闸管,须有辅助关断电路。
续流二极管
负载出现的反电动势
典型用途之一是拖动直流电动机,也可带蓄电池负载。
降压斩波电路(Buck Chopper)
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降压斩波电路
工作原理
i
t
t
t
O
O
O
b)电流连续时的波形
T
E
G
t
on
t
off
i
o
i
1
i
2
I
10
I
20
t
1
u
o
E
V
+
-
M
R
L
VD
i
o
E
M
u
o
i
G
a) 电路图
图5-1 降压斩波电路得原理图及波形
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时控制V关断,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。
通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。
动画演示。
5
数量关系
电流连续
负载电压平均值:
(5-1)
(5-2)
ton——V通的时间 toff——V断的时间 a--占空比
负载电流平均值:
a≤1,故Uo≤E为降压斩波电路。
i
t
t
t
O
O
O
T
E
G
t
on
t
off
i
o
i
1
i
2
I
10
I
20
t
1
u
o
6
E
V
+
-
M
R
L
VD
i
o
E
M
u
o
i
G
c) 电流断续时的波形
O
O
O
t
t
t
T
E
E
i
G
i
G
t
on
t
off
i
o
t
x
i
1
i
2
I
20
t
1
t
2
u
o
E
M
a) 电路图
若负载中L值较小,在
V关断后,到了t2时刻,
负载电流已衰减至零,
出现负载电流断续的
情况。
电流断续,Uo被抬高,
一般不希望出现。
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斩波电路三种控制方式
T不变,变ton —脉冲宽度调制(PWM)。
ton不变,变T —频率调制。
ton和T都可调,改变占空比—混合型。
此种方式应用最多
对降压斩波电路进行解析:
分V处于通态和处于断态;
初始条件分电流连续和断续;
V通态期间,设负载电流为i1,可列出如下方程:
设此阶段电流初值为I10, =L/R,解上式得
E
V
+
-
M
R
L
VD
i
1
E
M
u
o
i
G
8
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。
i
t
t
t
O
O
O
b)电流连续时的波形
T
E
G
t
on
t
off
i
o
i
1
i
2
I
10
I
20
t
1
u
o
2
t
9
式中:
I10和I20分别是负载电流瞬时值的最小值和最大值。
把上面两式用泰勒级数近似,可得
上式表示了平波电抗器L为无穷大,负载电流完全平直时的负
载电流平均值Io,此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。
由式(5-4)、(5-6)~ (5-8)可以得出
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