第三章 直流斩波电路1.ppt

1、电 力 电 子 技 术 Power Electronic Technology,第三章 直流斩波电路,如图所示，在变压器的一次绕组施加交流电压u1时，铁芯内磁通就变化，在二次绕组上就产生感应电压u2。如果设一、二次绕组匝数为w1、w2时，在二次绕组中产生的电压可用下式表达：,如何改变直流电压？,第三章 直流斩波电路,如左图所示。通过串联可变电阻改变直流电压。R，则uL； R ，则uL 。,在串联电阻中也流过与负载电阻电流相同的电流，将产生大的损耗。 利用上述原理，使用开关器件，将直流电压转换成脉冲的形式，把这些脉冲组合在一起就得到了输出电压。无需加入电阻，降低损耗 由于输出电压由一系列脉冲组成

2、，波形看上去就好像被周期性的斩切了一样。所以称为直流斩波器。,第三章 直流斩波电路,直流斩波电路（DC Chopper） 将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电 也称为直接直流-直流变换器（DC/DC Converter） 一般是指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流交流直流 习惯上，DCDC变换器包括以上两种情况，且甚至更多地指后一种情况,斩波电路三种控制方式（根据对输出电压平均值进行调制的方式不同而划分） T不变，变ton 脉冲宽度调制（PWM） ton不变，变T 脉冲频率调制（PFM） ton和T都可调，改变占空比混合调制,3.1 降压斩波电路,3.1 基本斩波电路,直流斩波电路的

3、种类（按照输出电压的量值） 6种基本斩波电路： 降压斩波电路 升压斩波电路 升降压斩波电路和Cuk斩波电路 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路 其中前两种是最基本的电路 复合斩波电路不同基本斩波电路组合 多相多重斩波电路相同结构基本斩波电路组合,3.1.1 降压斩波电路,uGE,uo,t,t,0,0,E,导通占空比（占空比）,3.1.1 降压斩波电路,uGE,io,uo,t,t,t,0,0,0,E,3.1.1 降压斩波电路,uGE,io,uo,t,t,t,0,0,0,E,3.1.1 降压斩波电路,uGE,io,uo,t,t,t,0,0,0,E,3.1.1 降压斩波电路,uGE,io,uo,t

4、,t,t,0,0,0,E,3.1.1 降压斩波电路,A,B,C,D,E,电容为无损耗的理想元件，在稳态条件下的一个变化周期中，应满足安秒平衡特性，即每个周期中电容储能为零，且电容电压保持恒定。,uc1,uc2,3.1.1 降压斩波电路,io,t,0,电感为无损耗的理想元件，在稳态条件下的一个变化周期中，应满足伏秒平衡特性，即每个周期中电感储能为零，且电感电流保持恒定。,3.1.1 降压斩波电路,io,t,0,3.1.1 降压斩波电路,io,t,0,以为变量泰勒展开,以为变量泰勒展开,平波电抗L足够大时，负载电流完全平直时的负载电流,3.1.1 降压斩波电路,io,t,0,平波电抗L足够大时，负

5、载电流完全平直时的负载电流,3.1.1 降压斩波电路,io,t,0,直接求取：,3.1.1 降压斩波电路,io,t,0,能量角度求取：,电源仅在VT开通时才有能量输出,3.1.1 降压斩波电路,io,t,0,在负载电流平直的假设条件下，可画出电源电流波形,t,ie,3.1.1 降压斩波电路,io,t,0,t,u0,上次课部分内容回顾,安秒平衡电容 伏秒平衡电感,3.1.1 降压斩波电路,iL,t,0,t,uD,uGE,t,t,iCf,由伏秒平衡知，一个周期中L电压平均值为零，因此U0=UD,3.1.1 降压斩波电路,iL,t,0,t,uD,uGE,t,t,iCf,变换电路的等效与对偶,变换器的

6、等效电路和变换器的对偶关系,等效电路：,变换电路的等效与对偶,变换器的等效电路和变换器的对偶关系,电路对偶：,变换电路的等效与对偶,变换电路的等效与对偶,3.1.2 升压斩波电路,电感电容足够大,t,0,i0,uGE,t,一个周期中电感L满足伏秒平衡，可得：,Boost Chopper 的升压比,3.1.2 升压斩波电路,t,0,i0,uGE,t,讨论：,（1）之所以能够升压原因有二：L的电压泵升作用；C对输出电压的保持作用,（2）实际当中，因VT开通期间，C的放电，会使实际输出电压比此理想情况略低。,2）升压斩波电路的典型应用 用于直流电动机传动，直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源,3.1.2 升压斩波电路,用作单相功率因数校正（PFC）电路,用于其他交直流电源中,i2,i1,3.1.2 升压斩波电路,t,0,u0,uGE,t,iL,I10,E,I20,t,L足够大时,EM,i2,i1,3.1.2 升压斩波电路,t,0,u0,uGE,t,iL,I10,E,I20,t,3.1.3升降压斩波电路,3.1.3升降压斩波电路,3.1.3升降压斩波电路,反极性斩波电路,3.1.3升降压斩波电路,i2,i1,t,0,uL,uGE,t,iL,I10,E,I20,t,假设电容足够大,Uo,根据伏秒平衡：,输入输出周