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目录 引言 直流斩波电路(DC Chopper) 电路种类 3.1 基本斩波电路 3.1.1 降压斩波电路 电路结构 工作原理 数量关系 斩波电路三种控制方式 负载电流断续的情况 直流—直流变换输出的直流电压有两类不同的应用领域 带电容滤波的降压斩波电路 输出电压波动量计算 电感电流临界连续时的负载电流(或电感电流) 3.1.2 升压斩波电路 1)升压斩波电路的基本原理 电路结构 工作原理 数量关系 电压升高的原因 理想Boost变换器输出电压纹波(脉动)的大小 2)升压斩波电路典型应用 用于直流电动机传动 数量关系 当电枢电流断续时 3.1.3 升降压斩波电路和Cuk斩波电路 1)升降压斩波电路(buck-boost Chopper) 电路结构 基本工作原理 数量关系 2)Cuk斩波电路(boost-buck Chopper) 工作原理 数量关系 优点 3.1.4 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路 电路结构 Sepic电路原理 Zeta斩波电路原理 3.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路 3.2.1 电流可逆斩波电路 电流可逆斩波电路 电路结构 工作过程(三种工作方式:降压、升压和第3种工作方式) 3.2.2 桥式可逆斩波电路 3.2.3 多相多重斩波电路 基本概念 3相3重降压斩波电路 电路结构 多相多重斩波电路 引言 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。也称为直流-直流变换器(DC/DC Converter)。一般指直接将直流电变为另一直流电,不包括直流-交流-直流。 电路种类 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。复合斩波电路——不同结构基本斩波电路组合。多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合。带隔离变压器的直流——直流变换器(开关电源的基础)。 3.1 基本斩波电路 3.1.1 降压斩波电路降压斩波电路(Buck Chopper) 电路结构V一般为全控型器件。若为晶闸管,须有辅助关断电路。VD为续流二极管。 典型用途之一是拖动直流电动机,也可带蓄电池负载。 工作原理电流连续 负载电压平均值:
负载电流平均值: 电流断续
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同样可以从能量传递关系出发进行推导 由于L为无穷大,故负载电流维持为一周期中,忽略损耗,则电源提供的能量与负载消耗的能量相等。
可将降压斩波器看作直流降压变压器。 负载电流断续的情况
输出电压平均值为: 负载电流平均值为: 第一类负载要求输出电压可在一定范围内调节控制,即要求直流——直流变换器输出可变的直流电压。例如负载为直流电动机,要求可变的直流电压供电以改变其转速。 另一类负载则要求直流-直流变换器的输出电压,无论在电源电压变化或负载变化时都能维持恒定不变,即输出一个恒定的直流电压。例如:开关型稳压电路。(对电压波动要求高,需要对输出电压进行滤波处理) 带电容滤波的降压斩波电路将(c)图中输出电压波形展开为傅里叶级数: ![]() 滤波器电感对谐波的阻抗为: 滤波器电容对谐波的阻抗为: 如果: 输出电压的波动量为: 由此可见,增加开关频率f,加大L和C都可以减小输出电压脉动。 电感电流临界连续时的负载电流(或电感电流)输出电压为常数时, 电源电压为常数时, 开关频率f越高、电感L越大、临界连续所要求的负载电流越小,越容易实现电感电流连续工作的情况。 3.1.2 升压斩波电路升压斩波电路(Boost Chopper) 1)升压斩波电路的基本原理 电路结构电感L储存电能,电容C保持输出电压。电感的泵升电压的作用。 化简得:
因此,输出电压平均值可表示为 如果忽略电路中的损耗,则由电源提供的能量仅由负载R消耗,即 与降压斩波电路一样,升压斩波电路可看作直流升压变压器。 输出电流的平均值为: 电源电流的平均值为: 输出电压脉动等于开关管T导通期间电容C的电压变化量。可近似地由下式确定:
电感电流临界连续时负载电感电流平均值: 当 当V处于通态时,设电动机电枢电流为 当V处于断态时,设电动机电枢电流为 当电流连续时,考虑到初始条件,L近似无穷大时电枢电流的平均值 当 另外,当 其中, 由buck斩波电路和boost斩波电路组合而成。 1)升降压斩波电路(buck-boost Chopper) 电路结构稳态时,一个周期T内电感L两端电压对时间的积分为零,即 其中,V处于通态时有 所以输出电压为: 结论 当 图中给出了电源电流 由上式得: 同理: V处于通态的时间 V处于断态的时间 由此可得: 与升降压斩波电路相比,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。 3.1.4 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路 电路结构输入输出关系: 输入输出关系: 虽然具有相同的输入输出关系,但Sepic电路的电源电流和负载电流均连续,Zeta电路的输入、输出电流均是断续的。 两种电路输出电压为正极性的。 3.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路复合斩波电路——降压斩波电路和升压斩波电路组合构成(包括:电流可逆斩波电路,桥式可逆斩波电路) 多相多重斩波电路——相同结构的基本斩波电路组合构成 3.2.1 电流可逆斩波电路 电流可逆斩波电路 斩波电路用于拖动直流电动机时,常要使电动机既可电动运行,又可再生制动。降压斩波电路能使电动机工作于第1象限。升压斩波电路能使电动机工作于第2象限。电流可逆斩波电路:降压斩波电路与升压斩波电路组合。此电路电动机的电枢电流可正可负,但电压只能是一种极性,故其可工作于第1象限和第2象限。 电路结构多相多重斩波电路:在电源和负载之间接入多个结构相同的基本斩波电路而构成。 相数:一个控制周期中电源侧的电流脉波数。 重数:负载电流脉波数。 3相3重降压斩波电路 电路结构![]() |
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