直流斩波电路.ppt

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第3章直流斩波电路
基本斩波电路
复合斩波电路和多相多重斩波电路
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第3章直流斩波电路
直流斩波电路(直流--直流变换器) 将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电(不包括直流—交流—直流)
直流斩波电路的种类
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,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
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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
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降压斩波电路
图3-1降压斩波电路的原理图及波形
a)电路图
V为该电路全控型器件,若采用晶闸管,需设置使其关断的辅助电路。
为在V关断时给负载中的电感电流提供通道,设置了续流二极管VD。
斩波电路用途之一是拖动直流电机,也可带蓄电池负载,负载均会出现的反电动势。
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当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
当t = t1时刻控制V关断,负载电流经二极管VD续流,负载电压uo近似为零,负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小,通常串接L值较大的电感。
当电路工作于稳定时,负载电流在一个周期的初值和终值相等。
t
t
t
O
O
O
b)
T
E
uGE
t
on
t
off
i
o
i
1
i
2
I
10
I
20
t
1
u
o
图3-1降压斩波电路的原理图及波形
b)电流连续时的波形
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(3-1)
(3-2)
负载电压平均值为
式中, ton为V处于通态的时间; toff为V处于断态的时间;T为开关周期; a为导通占空比(简称占空比或导通比)。
降压斩波电路(Buck变换器) 输出到负载的电压平均值U0最大为E,若减小占空比a,则U0随之减小。
负载电流平均值为
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O
O
O
t
t
t
T
E
E
c)
uGE
t
on
t
off
i
o
t
x
i
1
i
2
I
20
t
1
t
2
u
o
E
M
图3-1降压斩波电路的原理图及波形
c)电流断续时的波形
负载中L值较小,则在V关断后,到了t2时刻,负载电流已衰减为零,会出现负载电流断续,由波形可见,负载电压uo平均值会抬高,一般不希望出现电流断续的情况。
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斩波电路三种控制方式
1) 脉冲宽度调制(PWM 脉冲调宽型) 保持开关周期T不变,调节开关导通时间ton
2) 频率调制(调平型) 保持开关导通时间ton不变,改变开关周期T
混合型 ton和T都可调,占空比改变
V为通态期间,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
(3-3)
(3-4)
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V处于断态期间,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 I10 = i2 (t2)
I20 = i1(t1)
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。
(3-5)
(3-6)
(3-7)
(3-8)
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由式(3-4)、(3-6)、(3-7)和(3-8)得出
(3-9)
(3-10)
式中; ;
将式(3-9)和式(3-10)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。
(3-11)