直流直流变流电路创新.ppt

带隔离的直流直流变流电路本章小结2/44引言■直流-直流变流电路(DC/DC Converter)包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。■直接直流变流电路◆也称斩波电路(DC Chopper)。◆功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。◆一般是指直接将直流电变为另一直流电,这种情况下输入与输出之间不隔离。■间接直流变流电路◆在直流变流电路中增加了交流环节。◆在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离,因此也称为直—交—直电路。3/ Sepic斩波电路和Zeta斩波电路4/ 降压斩波电路图5-1 降压斩波电路的原理图及波形a)电路图b)电流连续时的波形c)电流断续时的波形■降压斩波电路(Buck Chopper)◆电路分析?使用一个全控型器件V,图中为IGBT,若采用晶闸管,需设置使晶闸管关断的辅助电路。?设置了续流二极管VD,在V关断时给负载中电感电流提供通道。?主要用于电子电路的供电电源,也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等,后两种情况下负载中均会出现反电动势,如图中Em所示。◆工作原理?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。5/ 降压斩波电路◆基本的数量关系?电流连续时√负载电压的平均值为EETtEtttUonoffonono?????√负载电流平均值为式中,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,?为导通占空比,简称占空比或导通比。REUImoo???电流断续时,负载电压uo平均值会被抬高,一般不希望出现电流断续的情况。◆斩波电路有三种控制方式?脉冲宽度调制(PWM):T不变,改变ton。?频率调制:ton不变,改变T。?混合型:ton和T都可调,改变占空比(5-1)(5-2)6/ 降压斩波电路■对降压斩波电路进行解析◆基于分时段线性电路这一思想,按V处于通态和处于断态两个过程来分析,初始条件分电流连续和断续。◆电流连续时得出REmeeREREeeImTt????????????????????????1111//101?????REmeeREREeeImTt?????????????????????????????????1111//201式中,,,,,I10和I20分别是负载电流瞬时值的最小值和最大值。??/T?EEmm/????????????????????TTtt11/把式(5-9)和式(5-10)用泰勒级数近似,可得??oIREmII?????2010平波电抗器L为无穷大,此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。(5-9)(5-10)(5-11)RL/??7/ 降压斩波电路◆(3-11)所示的关系还可从能量传递关系简单地推得,一个周期中,忽略电路中的损耗,则电源提供的能量与负载消耗的能量相等,即TIETRItEIomoono??2则REEImo???假设电源电流平均值为I1,则有ooonIITtI???1其值小于等于负载电流Io,由上式得oooIUEIEI???1即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。(5-12)(5-13)(5-14)(5-15)8/ 降压斩波电路◆电流断续时有I10=0,且t=ton+tx时,i2=0,可以得出??????????memtx???)1(1ln电流断续时,tx<toff,由此得出电流断续的条件为11??????eem输出电压平均值为EmTttTEttTEtUxonmxonono????????????????????1)(?负载电流平均值为REUREmTtttitiTImoxonttttoonxonon???????????????????????021dd1(5-16)(5-17)(5-18)(5-19)9/ 降压斩波电路■例5-1 在图5-1a所示的降压斩波电路中,已知E=200V,R=10Ω,L值极大,Em=30V,T=50μs,ton=20?s,计算输出电压平均值Uo,输出电流平均值Io。解:由于L值极大,故负载电流连续,于是输出电压平均值为输出电流平均值为)(805020020onVETtUo????)(5103080-moAREUIo????10/ 降压斩波电路■例5-2 在图5-1a所示的降压斩波电路中,E=100V,