直流斩波电路PPT课件

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◤按直流斩波器输入输出电压间关系可 以分为:当Uo大于Uin时,称其为升压斩 波器(Boost Converter );当Uo既可以 小于Uin也可以大于大于Uin时,称其为反 转斩波器或升降压斩波器(Buck-Boost Converter ) ◢
◤按斩波开关所采用的器件分类:BJT 斩波器、MOSFET斩波器、IGBT斩波器、 Thyristor斩波器等等 ◢

I1 IR
t
(1)降压斩波器的输出电压平均值与输入电压之比,刚好等 于斩波开关的导通时间与斩波周期之比。改变导通比就可以控制 斩波器的输出电压和电流的平均值。
(2)在负载电流连续且可略去电流纹波影响时,此斩波电路 有类似于变压器的规律:电压比与电流比成反比,其导通比则类 似变压器的匝比k。
(3)在图4-4a的降压斩波电路中,由于电感的作用,使负载 电流脉动减小、乃至连续,这是实际负载所期望的。因此该电路 也是最常用的。人们把包含斩波开关S、电感L和续流二极管DF 的 电路称为降压斩波器的主电路。
t
由此可知,改变导通比,不仅能够控 制斩波器输出电压的大小,而且能够控制 其输出电流和输出功率的大小
电阻电感性负载
图4-4 带电阻电感性负 载的斩波器
(a)主电路 (b)有 关电压电流波形
在图4-3a)中,因负载是纯阻性的,所以斩波器的输出电流 与输出电压波形相似,且都有很大的脉动。若要使负载电
通时,升压二极管VD承受反向电压而截止,其等效
电路如图4-5b)所示。此时电源电压加在电感L上,
电感电流iL增长,电感L储能增加,与此同时电容C 向负载供电,电容电压下降。当开关S关断时,电感
电流iL下降,电感L的感应电势改变极性,与电源电 压叠加,强迫升压二极管VD导通,电源和电感同时

第三章 直流斩波电路 ppt课件

第三章   直流斩波电路  ppt课件

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4
负载电流为:
I 0 U 0 EM E EM
R
R
电源电流平均值为: I1 ton I 0 I 0
T
同乘以E:EI1=αEI0=U0I0 即输入功率等于输 出功率,因α小于1,可将降压变压器看作直流 降压变压器。
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5
根据输出电压调制方式的不同,斩波电路有三种 控制方式:
常用的直流斩波电路包括:降压斩 波电路、升压斩波电路、升降压斩波电 路等,前两种电路应用广泛,而且是其 他斩波电路的基础。
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1
3 . 1 基本斩波电路
3.1.1 降压斩波电路
斩波电路的基本用途是拖动直流电动机, 也可带蓄电池负载,总之负载中都有反电势。
电路如图,使用了一个全控型器件V,V采 用的是绝缘栅双极晶体管IGBT,二极管VD的 作用是V关断时进行续流的。
T
uLdt 0
0
当V导通时,uL=E; 当V关断时,uL=- u0,
于是 Eton= u0 toff 输出电压为:
U 0 ton E ton E E
toff
T ton
1
改变占空比α,当0<α<1/2 时为降压电路,当
1/2<α<1时为升压电路。
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此外采用多重多相电路还可使电路的可靠性提高, 当一路出现故障时,其余单元可继续运行。
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25
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26
第四章 交流控制电路和交交变频电路
本章研究对交流电的调节电路。 交流控制电路是指改变交流电电压、电流 的电路; 交交变频电路是指改变交流电源频率的电 路,变频电路有交直交变频和矩阵式变频电路。

直流斩波电路 PPT

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√负载电流平均值为
Io
Uo
Em R
(5-2)
☞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。
5.1.1 降压斩波电路
◆斩波电路有三种控制方式
此种方式应 用最多
☞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
5.1.1 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=20s,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
U otT on E2 5 02008 0(V 0)
➢ 在整个周期T中,负载消耗的能量为 Ro 2 T IE M Io T
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。
Eoto In Ro 2T IE M IoT
假设电源电流平均值为I1,则有
Io
EEM
R
I1 tTonIo Io
其值小于等于负载电流Io,由上式得
E1 I Eo IU oIo
☞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。
3.1.1 降压斩波电路
2) 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。

电力电子技术 第五章直流斩波 优质课件

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二、连续导电模式
1、波形分析
稳态时,Vo基本恒定, IC=0,UL=0, I0=ID , Id=IL
VG
(a)
t
TS vL
Vd
(Vd )
(b)
t
iL
TS
(Vd Vo )
忽略电路损耗,Pd=Po,即: (c) 0
(IL Id )
t
UdId=UoIo
i d ton
toff
(d) 0
t
iD
第 5章
直流变换器(DC-DC变换器 )
概述
1、直流电压的调节方式
(1)线性调节方式 通过与负载相串联的线
性元件来调节电压
损耗大、效率低
(2)开关调节方式
通过电子开关的闭 合/断开来调节电压
+
Vd
-
voi
Vo R(负载) (a)
Vd
0
Vo
t
ton
toff
TS

1 fs
(b)
图5.1 纯电阻负载的降压变换器电路图
+
UC1 UL2 C
S
-
R Uo
+
+ + L1 - +
UC1 -
Ud
UL1
S
-
- L2 + UL2 C
-
R Uo
+
(a)T导通
(b)T截止
图5.17 连续导电模式下丘克变换器等效电路图
二、连续导电模式
1、波形分析
稳态时, UC1 、Uo基本恒定,IC1=0, IC2=0, UL1=0, UL2=0
U o ton D U d Ts

第3章----直流斩波电路

第3章----直流斩波电路
9
3.1.2 升压斩波电路
升压斩波电路 (Boost Chopper)
1) 升压斩波电路旳基本原理
电路构造
储存电能
保持输 出电压
10
3.1.2 升压斩波电路
工作原理
假设L和C值很大。
V处于通态时,电源E向电感 L充电,电流恒定I1,电容C 向负载R供电,输出电压Uo 恒定。
V处于断态时,电源E和电感 L同步向电容C充电,并向负 载提供能量。
当上述电路电源公用而负载为3个独立负载时,则 为3相1重斩波电路。 而当电源为3个独立电源,向一种负载供电时,则 为1相3重斩波电路。 多相多重斩波电路还具有备用功能,各斩波电路单 元可互为备用。
23
本章小结
本章简介了6种基本斩波电路、2种复合斩波电 路及多相多重斩波电路。
本章旳要点是,了解降压斩波电路和升压斩波 电路旳工作原理,掌握这两种电路旳输入输出 关系、电路解析措施、工作特点
复合斩波电路——降压斩波电路和升压斩波电路组合构成 多相多重斩波电路——相同构造旳基本斩波电路组合构成
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 电动运营,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。此电路电动机旳电枢电流可正可负,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。
直流传动是斩波电路应用旳老式领域,而开关 电源则是斩波电路应用旳新领域,前者旳应用 在逐渐萎缩,而后者旳应用是电力电子领域旳 一大热点。
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第3章 直流斩波电路
3.1 基本斩波电路 3.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路

《直流斩波电路 》课件

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按斩波器结构分类
分为Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk和Sepic等。
按输出电压极性分类
分为正极性斩波和负极性斩波。
02
直流斩波电路的工作 模式
降压斩波模式
总结词
通过降低输出电压来调整直流电源的
详细描述
在降压斩波模式中,斩波器将直流电源的输出电压降低到一个预设的值。通过周期性地打开和关闭开关,斩波器 将输入电源的连续直流电压转换为具有较低平均电压的脉冲电压。这种模式常用于需要降低电源电压的场合,例 如电池供电的应用。
详细描述
混合调制控制是将脉冲宽度调制和频率调制两种控制策略结合起来,根据需要选择不同 的调制方式进行调节。这种控制策略可以综合PWM控制和频率调制控制的优点,提高 输出电压的调节精度和动态响应速度。但同时,混合调制控制的实现也较为复杂,需要
更多的控制电路和计算资源。
04
直流斩波电路的实验 与仿真
实验平台的搭建
总结词
通过调节脉冲的宽度来控制输出电压的大小 。
详细描述
PWM控制是通过调节斩波电路中开关的开 通时间和关断时间,来改变输出电压的平均 值。当开通时间较长时,输出电压较大;当 关断时间较长时,输出电压较小。PWM控 制具有输出电压稳定、调节速度快、动态响
应好等优点。
频率调制控制
总结词
通过改变斩波电路中开关的工作频率来调节输出电压的大小。
定性和非线性问题,提高控制精度和鲁棒性。
高频化与小型化研究
要点一
高频化研究
通过改进斩波电路的结构和元件参数,提高斩波频率,减 小电路体积和重量,满足现代电子设备对高频率、小型化 的需求。
要点二
小型化研究
采用新型的电子元件和集成技术,减小斩波电路中各元件 的体积和重量,实现斩波电路的整体小型化。

电力电子技术直流斩波电路图文百度文库

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第3章直流斩波电路3.1基本斩波电路3.2复合斩波电路和多相多重斩波电路本章小结3-1第3章直流斩波电路·引言直流斩波电路(DCChopper)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/DCConverter)。

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。

3-23.1基本斩波电路3.1.1降压斩波电路3.1.2升压斩波电路3.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路3.1.4Sepic斩波电路和Zeta斩波电路3-33.1.1降压斩波电路(电路结构典型用途之一是拖动直流电动机,也可带蓄电池负载。

3-43.1.1工作原理降压斩波电路EMt=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。

i图3-1降压斩波电路得原理图及波形c)电流断续时的波形3-53.1.1降压斩波电路数量关系电流连续负载电压平均值:(3-1)——V通的时间toff——V断的时间a--导通占空比负载电流平均值:(3-2)电流断续,Uo被抬高,一般不希望出现。

3-63.1.1降压斩波电路斩波电路三种控制方式T不变,变ton—脉冲宽度调制(ton不变,变T—频率调制。

ton和T都可调,改变占空比—混合型。

第2章2.1节介绍过: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3-73.1.1降压斩波电路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,为EIoton在整个周期T中,负载消耗的能量为一周期中,忽略损耗,则电源提供的能量与负载消耗的能量相等。

电力电子技术第3章直流斩波电路ppt课件

电力电子技术第3章直流斩波电路ppt课件

值,记为Uo。设V通的时间为ton,此阶段L上积
蓄的能量为
EI 1ton
电力电子技术
L
i1 E
iG
VD io
V
C
uo R
iG
a)
O
t
io
I1
O
t
b)
➢V断时,E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为
toff,则此期间电感L释放能量为
Uo - E I1toff
电力电子技术
➢稳态时,一个周期T中L积蓄能量与释放能
UB
toff T
UC
➢A点的电压平均值为
UA
-
ton T
UC
➢L2的电压平均值为零,按图3-5b中输出电压Uo的极性,有
Uo
ton T
UC
电力电子技术
➢输出电压Uo与电源电压E的关系:
Uo
ton toff
E
ton T - ton
E
1-
E
这一输入输出关系与升降压斩波电路时的情况相同。
优点(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。
T
0 uL d t 0
当V处于通态期间,uL = E;而当V处于断态期间,uL = - uo。于是:
E ton Uo toff
所以输出电压为:
Uo
ton toff
E
ton T - ton
E
1-
E
改变导通比,输出电压既可以比电源电压高,也可以比电源电压低。 当0< <1/2时为降压,当1/2< <1时为升压,因此将该电路称作升降
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

《直流斩波电路 》课件

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常见问题及解决方法
短路问题
解决斩波电路中常见的短电 路问题及相应的解决办法。
过压问题
探究斩波电路中过压问题的 原因以及如何应对。
效率问题
用实例说明如何提高斩波电 路的效率。
优势和不足
优势
优点包括效率高、造价便宜、尺寸小等,可用于 电源、逆变器和变频器发等众多领域。
不足
如电容器寿命较短、逆变器稳定性较差等问题, 但可通过不断改良解决。
直流斩波电路PPT课件
本课程将介绍电子领域最基础的直流斩波电路,帮助您深入理解工作原理、 设计标准和应用方向。
定义
什么是直流斩波电路?
介绍直流斩波电路初步定义和简要工作原理。
电路图和符号
展示不同类型的直流斩波电路图和电路符号,帮助学生快速理解电路结构特点及差异。
与其他电路的区别
解释直流斩波电路与其它电路的区别并分析这种电路的特点及优势。
键应用和应用要点。
3
交通行业
介绍直流斩波电路在汽车领域、轨道 交通领域和船舶领域中的应用情况。
设计要点
1 电路布局
因地制宜、合理明确的 电路布局可以帮助简化 电路结构并带来良好效 果。
2 误差控制
失误是必然的,但通过 系统和周到的误差控制 可以避免和减少错误发 生并增强工作效率。
3 技术选型
强调技术选型的重要性 以及如何根据实际需求 选择适当的元器件和工 具。
结论和总结
知识点
总结本课程学习到的知识点和重要概念,强调自我思考和进一步深化学习的重要性。
应用
归纳直流斩波电路的实际应用和最佳实践பைடு நூலகம்强调实践的重要性。
发展
提出关于直流斩波电路未来发展方向和改良建议,鼓励学习者进行创新和探索。

直流斩波电路【PPT课件】

直流斩波电路【PPT课件】

图4-10 瞬时值控制方式 (a)控制系统方框图 (b)输出电压电流波形
2020/10/17
图4-12 时间比与瞬时值相结合的控制方式 (a)控制系统框图 (b)输出电压电流波形
4.3.2 PWM(Pulse Width Modulation)信号的产生
图4-13 单极性PWM信号的产生
(a) 信号产生电路 (b)、(c)波形
◤按直流斩波器输入输出电压间关系可 以分为:当Uo大于Uin时,称其为升压斩波 器(Boost Converter );当Uo既可以小 于Uin也可以大于大于Uin时,称其为反转 斩波器或升降压斩波器(Buck-Boost Converter ) ◢
◤按斩波开关所采用的器件分类:BJT斩 波器、MOSFET斩波器、IGBT斩波器、 Thyristor斩波器等等 ◢
(3) 三 角 波 的 频 率 取 决 于 积 分 时 间 常 数 和 分 压 比 (R2/R1)。在实际工作中必须选取频率特性较好的电阻 和电容作为积分电阻、积分电容及分压电阻。
(4)该三角波电路结构简单,在几千赫兹范围内线性
度和稳定性均很好。
若对三角波的线性度要求更高, 或要求为严格的等腰三角形时, 应采用恒流源对电容C进行充放 电,如图4-16就是一种用恒流源 构成的三角波发生器的电路图。 电容充放电电流的大小由场效 应管的栅源电压和电阻R所决定。 三角波从运放A2构成的射极跟 随器输出。而3140是高输入阻 抗的运放不会对电容的充放电 产生影响,从而保证了三角波的 线性度。改变电阻R或者电容C 的大小都可以改变三角波的频 率,所以该电路的频率范围很宽, 可以从几千赫兹到几百千赫兹。
二 瞬时值控制方式
分别预先给定电流或电压的上 限值与下限值,将其与实际电流 或电压的瞬时值进行比较,当实 际电流或电压达到给定上限值 或下限值时,关断或开通斩波器。 这种控制方式就是瞬时值控制

《直流斩波电路》课件

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感谢您的观看
THANKS
2. 在仿真软件中搭建斩波 电路的仿真模型。
01
03 02
仿真模型的建立与验证
01 1. 将仿真结果与实验结果进行对比,分析误差来 源。
02 2. 通过调整仿真参数,验证仿真模型的正确性和 可靠性。
03 3. 利用仿真模型进行优化设计,为实际应用提供 参考。
06
直流斩波电路的发展趋势 与展望
高效率斩波电路的研究
工作原理
通过周期性地快速打开和关闭开关, 将直流电压或电流斩波成一系列的脉 冲,再通过滤波电路将脉冲转换为平 滑的直流电压或电流。
直流斩波电路的应用
电源供应
用于调整输出电压或电流的幅度,如电动车充电 器、可调电源等。
电机控制
用于控制电机的输入电压或电流,如直流无刷电 机、电动工具等。
电网平衡
用于平衡电网中的有功和无功功率,提高电网的 稳定性。
脉冲频率调制(PFM)
总结词
通过改变脉冲的频率来控制输出电压或电流的平均值。
详细描述
在PFM控制策略中,斩波器以变化的频率周期性地开启和关闭,通过改变开启和关闭 的周期来调节输出电压或电流的平均值。PFM控制具有低噪声、低纹波等优点,适用
于对噪声敏感的应用场景。
混合调制
总结词
同时调节脉冲宽度和脉冲频率以实现更精细 的控制。
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contents
目录
• 直流斩波电路简介 • 直流斩波电路的工作模式 • 直流斩波电路的参数设计 • 直流斩波电路的控制策略 • 直流斩波电路的实验与仿真 • 直流斩波电路的发展趋势与展望
01
直流斩波电路简介
定义与工作原理
定义

第三章 直流斩波电路

第三章 直流斩波电路

t
O
ton
t
图3-3 用于直流电动机 回馈能量的升压斩波电 路及其波形 a) 电路图 b) 电流连续时 c) 电流断续时
10
3.1.3 升降压斩波电路和Cuk斩波电 路
1 升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)
1 i i, L
i1 T
E
i2
uL
L
D
U GE
ton
t
iL
2 i i, L
R
T
D
E
uc
S
A
图3-6 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路 a)Sepic斩波电路 b)Zeta斩波电路 两种电路相比,具有相同的输入输出关系。Sepic电路中,电源电流和负载电 流均连续,有利于输入、输出滤波,反之,Zeta电路的输入、输出电流均是断 续的。 另外,与前一小节所述的两种电路相比,这里的两种电路输出电压为正极性 的。
8
当电路工作于稳态时,一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等, 即:EI1ton=(U0-E)I1toff 化简后可得:U0=[(ton+toff)/toff]E=(T/toff)E 上式中的T/toff≥1,输出电压高于电源电压,故称该电路为升压斩波电 路。也有的文献中直接采用其英文名称,称为Boost变换器。 令T/toff为升压比,调节其大小,即可改变输出电压U0的大小。若令升压 比的倒数为b,即b=toff/T,则它与导通占空比的关系有:a+b=1 因此,输出电压可表示为:
t

EM (1 e ) R t
t t t t di2 ,设此阶段电流初值位I20,解得: EM。 L Ri2 EM 0 i2 (t ) I 20e (1 e ) • 当电流连续时,有:I10=i2(t2),I20=i1(t1)。由此可得到: R dt

直流斩波电路综述课件

直流斩波电路综述课件
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。
5.2.1 电流可逆斩波电路
◆电路结构 ☞V1和VD1构成降压斩波电路,电动机为
把式(5-9)和式(5-10)用泰勒级数近似,可得
I10
I 20
mE
R
Io
(5-11)
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。
3.1.1 降压斩波电路
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,为EIoton
a)
i1 ton
toff
IL
o
t
i2
IL
o
t
b)
图5-4 升降压斩波电路及其波形
a)电路图
b)波形
3.1.3 升降压斩波电路
3) 数量关系 稳态时,一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零,即
T
0 uL d t 0
V处于通态
V处于断态
uL = E
E ton Uo toff
uL = - uo
所以输出电压为: U o
ton toff
E ton T ton
E 1
E
3.1.3 升降压斩波电路
结论
当0<a <1/2时为降压,当1/2<a <1时为升压,故称作升降 压斩波电路。也有称之为buck-boost 变换器。
由为I电1和源I电2,流当i1电和流负脉载动电足流够i2小的时波,形有,:设两者的平均值分别
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第5章 直流变换电路
5.1 直接直流变换电路 5.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路 5.3 带隔离的直流变流电路
本章小结
电力电子技术
第5章 直流变换电路. 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。
Uoton t otnof
EtonE fT
E
(5-1)
ton——V通的时间 toff——V断的时间 a--导通占空比
负载电流平均值:
Io
Uo
EM R
(5-2)
电流断续,Uo被抬高,一般不希望出现。
电力电子技术
■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 I10 e eT t1// 1 1 E RE R m e e 1 1m E R (5-9)
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。
动画演示。
V
E
iG
L io R VD uo
a) 电路图
电力电子技术
5.1 直接直流变换电路∙ 引言
➢ 两个基本的原理: 稳态条件下,电感两端电压在一个周期内的平均值为0。 (在一个周期内,电感电流的增量等于电流的减量) 稳态条件下,电容电流在一个周期内的平均值为0。 (在一周期内,电容的充放电量相等。)
电力电子技术
➢ 直流变换器的工作原理
工作原理:图中S是可控开关,R为
I20 1 1 e e T t1// E RE R m 1 1 e e m E R (5-10)
式中,mEm/E, T/ ,L/R, t1/ Tt1T ,I10和I20分别
是负载电流瞬时值的最小值和最大值。
把式(5-9)和式(5-10)用泰勒级数近似,可得
mE
I10I20 R Io
(5-11)
开关状态1 [Ton期间], V导通,VD截止,等效电路见(图5.2a)
令t=0时,开关管V导通,电源电压Ud通过V给负载供电,电感储能, 由 于 输 出 滤 波 电 容 两 端 的 电 压 Uo 保 持 不 变 , 所 以 电 感 两 端 的 电 压 uL=Ud-Uo保持不变,所以电感电流线性增加,在t =Ton =DT时,iL 达到最大值。
U0总是小于输入电压Ud,改变D值就可以改变输出电压的大小。 占空比的改变:通过改变Ton 或T都可以实现。
脉冲宽度调制方式(PWM控制方式): 周期T不变,通过改变开通时间Ton改变占空比的控制方式。
脉冲频率调制方式(PFM控制方式) : 开通时间Ton不变,通过改变周期T改变占空比的控制方式。
纯阻性负载。
Ud
占空比: T为开关S的工作周期,
Ton为导通时间,Toff为关断时间。占
空比 D T o n 则
T
T onD T,T off (1D )T.
S
0
Uo
由波形可知输出电压的平均值为:
Ud
0
UOT 1 0Tu0dtTTonUd DUd
id
io
S
R
Uo
Ton
Toff
Tt
t
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输出电压平均值的改变: D是0~1之间变化的系数,因此在D的变化范围内输出电压
iGΒιβλιοθήκη t ont off
O
T
io i1
i2
I10
I 20
O
t1
uo
E
+
M EM
-
t
t
O
t
b)电流连续时的波形
iG ton
t off
iG
O io
i1
T tx i2
t
O uo
t1 E
I 20
t2
E
t
O
EM
t
c) 电流断续时的波形
图5-1 降压斩波电路得原理图及波形
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数量关系
电流连续
负载电压平均值:
混合调制方式: 周期T和开通时间Ton都改变来改变占空比的控制方式。
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5.1.1 降压斩波电路
降压斩波电路 (Buck Chopper)
电路结构
全控型器件 若为晶闸管,须 有辅助关断电路。
续流二极管
负载 出现 的反 电动 势
典型用途之一是拖动直流电动机,也可带蓄电池负载。
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工作原理
➢ 理想的电力电子变换器
开关管V和二极管VD从导通变阻断或从阻断变导通,过渡时间为0 ,且通态压降为0,断态漏电流为0。
在一个周期内,输入电压Ud保持不变,输出电压有很小的纹波, 可认为Uo保持恒定。
电感和电容均为无损耗的理想储能元件。
线路阻抗为0。
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➢两种开关状态:
在一个周期内,Ton期间,V导通,VD截止,称为开关状态1; Toff期间,V阻断,VD导通,称为开关状态2.
➢ 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。
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➢根据电路是否具备电能回馈能力、输出端和输入端是否电气 隔离以及电路的结构形式等三个原则,可以对电力电子电路进 行如图5-1所示的分类。
➢各种不同的电路有各自不同的特点和应用场合。总的来说, 非回馈型比回馈型结构简单、成本低,绝大多数应用不需开关 电源有回馈能力。
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。
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5.1.1 降压型直流变换器(Buck)
➢电路结构如图所示:
滤波电感
输入直 流电压
V Ud
iL L
负载
iC io
VD
C
R Uo
续流二极管
滤波电容 电力电子技术
1. Buck变换器电感电流连续状态时的工作特性:
2. Buck变换器有两种可能的情况:电感电流连续模式CCM和电感 电流断续模式DCM。电感电流连续是指电感电流在整个周期内都 存在;而电感电流断续是指电感电流在开关管V阻断期间后期一段 时间内,电感电流已降为0。处于这两种情况的临界点称为电感电 流临界连续状态,这时在开关管阻断结束,电感电流刚好结束。
➢非隔离型电路比隔离型电路结构简单、成本低,但大多数应 用需要开关电源的输出端和输入端隔离,或需要多组相互隔离 输出,因此隔离电路的应用较广。
➢非隔离型也有不少应用,像开关型稳压器、直流斩波器等。
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5.1 直接斩波电路
5.1.1 降压(Buck)型电路 5.1.2 升压(Boost)型电路 5.1.3 升降压型电路 5.1.4 Cuk型电路 5.1.5 Sepic型电路和Zeta电路
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