《斩控调压电路》PPT课件

第七章斩控调压电路,直流斩波电路(DCChopper),用于将不可控直流电源变换成适合于负载要求的可控直流电源。,也称为直流电压变换器(DC/DCConverter),一般指直接将直流电直接变为另一直流电，不包括直流交流直流,一.斩波器的工作原理,一.斩波器的工作原理,斩波电路的电能转换与传递由电力电子开关控制，控制的主要方式为：,二.直流斩波器的主要类型及电量分析,1.主要类型,按电能变换功能分为：,2.电量分析,为了简化分析，假设：,1.降压型直流斩波器(Buck电路),a.主电路,加入电感L和续流二极管VD,形成直流通道，起滤波作用。,b.工作过程分析,1.降压型直流斩波器(Buck电路),c.数量关系,对于降压型斩波器而言，电源电流为脉动断续电流，供电方式为脉冲供电方式，但负载电流可以是连续且平稳的。,降压型直流斩波器在直流电动机拖动系统中的应用,2.升压型直流斩波器(Boost电路),原理图：,保持输出电压,储存电能,为了实现升压变换和能量传递，在脉冲升幅斩波电路和负载之间接一逆止二极管VD。,2.升压型直流斩波器(Boost电路),2.升压型直流斩波器(Boost电路),V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为Uo。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为：,V断时，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：,=,化简得：,数量关系,2.升压型直流斩波器(Boost电路),数量关系,升压型斩波器电源电流为脉动电流，以上讨论中假定电流是连续的。由于逆止二极管VD的作用，电流断续时仍能实现电能变换功能。对于RC并联负载，负载电流也是脉动直流，是断续受电状态，电流中的交流成分通过电容C，直流成分通过电阻R。,2.升压型直流斩波器(Boost电路),结论,以上分析中，认为V通态期间因电容C的作用使得输出电压Uo不变，但实际C值不可能无穷大，在此阶段其向负载放电，Uo必然会有所下降，故实际输出电压会略低。,升压型直流斩波器在直流电动机拖动系统中的应用,3.极性反转型斩波器(Buck-Boost电路),原理图：,又称为升降压型斩波器,3.极性反转型斩波器(Buck-Boost电路),3.极性反转型斩波器(Buck-Boost电路),基本工作原理,V通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为i1。同时，C维持输出电压恒定并向负载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。,3.极性反转型斩波器(Buck-Boost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,所以输出电压为：,数量关系,V处于通态期间uL=E,V处于断态期间uL=-uo,3.极性反转型斩波器(Buck-Boost电路),图中给出了电源电流i1和负载电流i2的波形，设两者的平均值分别为I1和I2，当电流脉动足够小时，有,由上式可得：,结论,改变占空比D,输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0D1/2时为降压，当1/2D1时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。,其输出功率和输入功率相等，可看作直流变压器。,4.丘克电路(Cuk电路),图Cuk斩波电路及其等效电路a）电路图b）等效电路,电容为电场储能元件，也可以构成直流斩波器，实现能量得储存与传递，实现直流电能的斩波变换。这种电路称为丘克电路，可以获得稳定的输出电流。,V通时，EL1V回路和RL2CV回路分别流过电流。,V断时，EL1CVD回路和RL2VD回路分别流过电流输出电压的极性与电源电压极性相反。,等效电路如图(b)所示，相当于开关S在A、B两点之间交替切换。,4.丘克电路(Cuk电路),稳态时电容C的电流在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零，即:,在图(b)的等效电路中，开关S合向B点时间即V处于通态的时间ton，则电容电流和时间的乘积为I2ton。开关S合向A点的时间为V处于断态的时间toff，则电容电流和时间的乘积为I1toff。由此可得:,从而可得:,4.丘克电路(Cuk电路),同理可得出输出电压Uo与电源电压E的关系：,上述输入输出关系与升降压斩波电路时的情况相同。,优点:输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。,小结,本章介绍了4种基本斩波电路，其中最基本的是降压斩波电路和升压斩波电路两种，