版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、1,第六章 Buck变换器仿真,2,1 电路拓扑,降压式(Buck)变换器是一种输出电压等于或小于输入电压的单管非隔离直流变换器。,Buck变换器的主电路由开关管Q,二极管D,输出滤波电感Lf和输出滤波电容Cf构成。,3,理想的电力电子变换器,为获得开关型变换器的基本工作特性,简化分析,假定的理想条件是: (1)开关管T和二极管D从导通变为阻断,或从阻断变为导通的过渡过程时间均为零; (2)开关器件的通态电阻为零,电压降为零。断态电阻为无限大,漏电流为零; (3)电路中的电感和电容均为无损耗的理想储能元件; (4)线路阻抗为零。电源输出到变换器的功率等于变换器的输出功率。,4,降压原理,对开关
2、管T加驱动信号VG ,开关周期为TS,5,VG0, T管导通,6,VG=0, T管阻断,7,控制方式,(1) 脉冲宽度调制方式 PWM (Pulse Width Modulation) 开关频率不变,改变输出脉冲电压的宽度 (2) 脉冲频率调制方式 PFM(Pulse Frequency Modulation) 脉宽 不变,改变开关频率或周期。 (3)改变输出脉冲电压的宽度同时改变开关频率-混合型。,8,输出电压LC滤波,滤波电感的作用: 对交流高频电压电流呈高阻抗,对直流畅通无阻 滤波电容的作用: 对直流电流阻抗为无穷大,对交流电流阻抗很小。 Q:如何选取LC?,直流输出电压中含有各次谐波电
3、压,在Buck开关电路的输出端与负载之间加接一个LC滤波电路,减少负载上的谐波电压。,9,电力电子电路的实质上是分时段线性电路的思想。 基于“分段线性”的思想,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,10,同样可以从能量传递关系出发进行的推导,由于L为无穷大,故负载电流维持为Io不变,电源只在V处于通态时提供能量,在整个周期T中,负载消耗能量,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。,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。,11,工作模式,开关管导通,电感储能。,开关管关断,二极管续流。,开关管关断,电流不连续。,12,2
4、 电流连续时的原理分析,假设条件,(1). 所用电力电子器件理想,即Q和D的导通和关断时间为0,通态电压为0,断态漏电流为0; (2). 在一个开关周期中,输入电压Vin保持不变;输出滤波电容电压,即输出电压认有 很小的纹波,但可认为基本保持不变,其值为Vo; (3). 电感和电容均为无损耗的理想储能元件; (4). 不计线路阻抗。 (5). 在0,Ton期间,Q导通; (6). 在Ton,Ts期间,Q截止。 (7). 设开关管开关周期为Ts,则Ts=Ton+Toff, 开关频率fs1Ts。 (8). 若设占空比为D1,则D1=TonToff。 (9). 改变占空比D1,即改变了导通时间Ton
5、的长短,这种控制方式称为脉冲宽度调制控制方式(Pulse width modulation,PWM),13,模式1 0, Ton,14,模式2 Ton, Ts,15,输入输出关系,16,3 电流不连续时的原理分析,Mode 1,Mode 2,Mode 3,电感较小、电阻较大或开关周期较大时,会出现一个周期内电感电流下降为0,新周期电流从0开始增加。,17,输入输出关系,18,稳态负载电流,19,电感电流连续临界条件,连续状态:,不连续状态:,临界状态:,临界电感:,20,4 纹波电压分析,充电电流波动引起直流电压纹波,21,5 作业四 Buck电路设计与仿真,(1) 设计一降压变换器,输入电压
6、为20V,输出电压5V,纹波电压为输出电压的0.5,负载电阻10欧姆,求工作频率分别为10kHz和50kHz时所需的电感、电容。,提示: 根据输入、输出电压求占空比。 求电流连续与不连续的临界电感值Lc,实际电感可选为1.2倍的临界电感,保证电流连续。 根据纹波电压指标计算电容值。 比较说明开关频率与无源器件的关系。,22,(2)利用simpowersystems中的模块建立所设计降压变换器的仿真电路。,提示: 输入电压为20V的直流电压源。 开关管选MOSFET模块,用Pulse Generator模块产生脉冲驱动开关管。 使用上一步中计算所得的电感、电容值(开关频率不同时,电感、电容也做相应变化)。,23,(3)运行仿真模型,进行如下分析(两种开关频率)。,使用理论计算的占空比,画出直流电压波形,计算稳态直流电压值,修改占空比,观察直流电压值的变化。 画出电感电流波形,计算电流波动值并与理论公式对比。 计算稳态直流纹波电压,并与理论公式比较,验证设计指标。,24,(4)将电感改为临界电感值的一半,运行仿真模型,进行如下分析(开关频率10K)。,画出电感电流波形,观察不
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 2026年江苏省无锡市国家职业技能鉴定考评员考试模拟试卷及答案
- 2026年肉鸡养殖模拟试题模拟试卷及参考答案
- 高中语文教资面试历年真题题库附带答案
- 2026高中英语教资面试专项训练试卷带答案
- 景区负责人绩效考核表
- 新七年级语文上学期整本书阅读期末复习
- 社区健康监测与紧急响应操作手册
- 建筑施工员工地安全作业标准手册
- 2026年初级注册安全工程师(其他安全)经典试题及答案
- 跨境金融顾问资产配置能力评估表
- 企业《环保督察自查清单》2025中央生态环境保护督察
- 广东省小学课本《信息技术》第二册(上)教案
- 骨折后患者的康复护理
- 巡察整改培训课件
- T/SSR 705-2024空调器用全铝微通道热交换器腐蚀性能评价值及试验方法
- 河北省建筑工程施工现场安全生产承诺书模板
- 中医肾衰病护理查房
- 新闻记者职业资格《新闻基础知识》考试题库(含答案)
- 北师大版(2024新版)七年级上册数学全册教案
- 写字楼开荒保洁作业方案
- 年处理8千吨废蜂窝板提铝项目环境影响报告表(公示稿)
评论
0/150
提交评论