PWM直流变换电路

于采用开关频率较高的斩控开关方式，直流变换电路
能克服传统电源的缺点，成为广泛应用的新型开关式 直流稳压电源(简称开关电源)。
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2.2
单象限降压（Buck）型电路
2.2.1 电路外特性分析
2.2.2 输出滤波电路的参数选择
2.2.3 PWM控制电路
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2.2.1 电路外特性分析
图2-1 单象限降压型电路
a)电路结构 b)等效电路 c)CCM下的电量波形 d)DCM下的电量波形 e)带直流电动机负载 6
2.2.1 电路外特性分析
1、基本假设
1）电路中所有器件(包括全控型器件VT和二极管VD，图中VT 符号将代表电力MOSFET、IGBT和GTR等全控型器件)均无惯性，因
而开关状态的更迭均瞬间完成，也即图2-1b中等效开关S位置的转
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2.2.1 电路外特性分析
图2-2 降压型电路的开环外特性
实线为ro =0情况 ；
点画线为ro ＞0情况；虚线为CCM与DCM分界线
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2.2.1 电路外特性分析
2、电流连续状态（CCM——Continuous Current Mode）下的外特性分析
t=ton时控制VT导通； t=toff时控制VT截止

t on
0
T u uL L dt dt 0 t on L L
☞直流输出电压：
Uo ton U d DU d U1 U L 0 T
（2-3）
☞直流电压增益：
AV U1 U o D Ud Ud
（2-4）
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2.2.1 电路外特性分析
2） ro ＞ 0的情况 ☞直流输出电压：
U1 Uo I o ro DUd I o ro
（2-6） （2-7）
即：
I r U1 D o 0 Ud Ud U d D0 DT 2 Lo U dT 8Lo
☞临界连续电流：
I oc
（2-11）
☞最大临界连续电流：
I ocm
（2-12）
（2-13）
则：I oc 4I ocm D0 D
频控式电路 斩控式电路 组合式电路
软开关电路 硬开关电路 单向电路 双向电路
按开关环境
按电能流传方向
2.1.2
直流变换电路的分类
降压电路 按输入输出电压 升压电路 升/降压电路 单象限电路 电流双象限 双象限电路 按工作范围 电压双象限 四象限电路
直流变换电路
按控制方式
按变换级数 按入端滤波 按电路构成
则：D=ton/T =τ/T 称为占空比 ， Do=电路外特性分析
1） ro = 0的情况 ☞电感L两端的电压：
U d U o uL U o
0 t ton ton t T
（2-2）
☞电感L的电流iL，在稳态运行时，一个周期内的增量和减量相等，即：
2.1
概述
2.1.1 电力电子电路的分类
2.1.2 直流变换电路的分类
2.1.3 直流变换电路的基本用途
1
2.1.1
电力电子电路的分类
功率电路（主电路）
按电路作用 控制电路
直流变换电路 交流变换电路 按变换功能 整流电路 逆变电路 直接变换电路 间接变换电路 相控式电路
按变换级数
电力电子电路
按控制方式
1、滤波电感Lo 的选择
Lo U d TD(1 D) 2I oc
（2-21）
电路工作在CCM状态，设最小平均电流为IoM ,则
Lo U d TD(1 D) Uo U (1 o ) 2I oM 2I oM f Ud
（2-22）
2、滤波电感Co 的选择
Q 1 DT DoT I 1 ( ) IT 2 2 2 2 8
脉冲宽度调制（PWM） 脉冲频率调制（PFM） 混合调制 直接式电路 间接式电路 电压源电路 电流源电路 基本电路 组合电路
2.1.3 直流变换电路的基本用途
■直流变换电路可用于构成直流调速电源和开关电源等。 ◆传统的直流调速电源由相控式整流电路构成，但存在 深控下网侧功率因数低，功率密度低和系统快速性差 等缺点。PWM直流变换电路能够克服相控电路存在 的缺点。因而更适合于车辆电力传动和各种伺服系统。 ◆小容量直流稳压电源的传统形式是串联线性型电源。 这种电源存在效率低，体积大和可靠性差等缺点。由
（2-15）
即：
其中： no
称空载转速 （即电动机的额定转速）
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2.2.1 电路外特性分析
3、电流断续状态（DCM——Discontinuous Current Mode）下的外特性分析
t=ton时控制VT导通； t=toff时控制VT截止
D pT期间，VD 导通 D T期间，VD 截止
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Io U dT 2 U d U D ( 1) 4 I ocm D 2 ( d 1) I o I oc 2 Lo Uo Uo
（2-19）
☞直流输出电压：
Uo 1 U d 1 I o / 4 I ocm D 2
I o I oc
（2-20）
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2.2.2 输出滤波电路的参数选择
换不需要时间。 2）VT和VD导通内阻同为ron，滤波电感直流内阻rL ，图2-1a
等效直流内阻ro = ron + rL 。
3）直流电源无纹波（Cd足够大），ud ≡Ud，直流母线的分布 电感Ls=0。
4）输出滤波电感Lo足够大，电感电流iL近似于线性升降；输
出滤波电容Co足够大，无源负载电压u1无纹波，即u1 =U1。
I oc 或 I 4 D0 D ocm
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2.2.1 电路外特性分析
3） 带电动机负载的情况 ☞直流输出电压：
Uo ton U d DU d T
☞直流电动机反电势：
Em U o I o ro Ce n
（2-14）
☞直流电动机转速：
n U o I o ro DU d I o ro Ce Ce I r n D o o no Ud Ud Ce
2.2.1 电路外特性分析
☞负载电流平均值：
Io 1 I Lm ( D D p ) 2
（2-16）
由： （Ud Uo ) DT Uo DpT 得： D p
而： I Lm
Ud Uo D （2-17） Uo Ud Uo DT （2-18） Lo
则：将式（2-17）和式（2-18）代入式（2-16）整理得