电力电子技术课件(第五章).pptVIP

5.1.1 直流/直流降压变换器（Buck DC/DC 变换器） 5.1.2 直流/直流升压变换器（Boost DC/DC 变换器） 5.1.3 直流升压－降压变换器（Boost-Buck变换器或Cuk变换器） 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。 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 例5-3 在图5-2a所示的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R=20?，采用脉宽调制控制方式，当T=40?s，ton=25?s时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。 解：输出电压平均值为： 电力电子技术 第5章 直流直流变换电路 刘 健 武汉工程大学 电气信息学院 电气教研室 电 话： Email： 163ted@163.com page * of 81 武汉工程大学 电气信息学院 电力电子技术 5.1 基本斩波电路 5.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路 5.3 带隔离的直流直流变流电路 5.1.1 直流/直流降压变换器（Buck DC/DC 变换器） 降压斩波电路（Buck Chopper） b）电流连续时的波形 c）电流断续时的波形 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。 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。 基本的数量关系 5.1.1 直流/直流降压变换器（续） （1）电流连续时 负载电压的平均值为： 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） 斩波电路有三种控制方式： A. 脉冲宽度调制（PWM）：T不变，改变ton 思考：如何用MCU或者FPGA实现 B. 频率调制：ton不变，改变T C. 混合型：ton和T都可调，改变占空比 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 则 假设电源电流平均值为I1，则有 其值小于等于负载电流Io，由上式得 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) 5.1.1 直流/直流降压变换器（续） 5.1.1 直流/直流降压变换器（续） 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。 式中， ， ， ， ，I10和I20分别是负 载电流瞬时值的最小值和最大值。 当L足够大时，式（5-9）和式（5-10）用泰勒级数近似，可得： （5-9） （5-10） （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 直流/直流降压变换器（续） 电流断续时： 输出电压平均值为 负载电流平均值为 电流连续的条件为： 电流断续时，txtoff，由此得出电流要连续的条件为： ?为导通占空比 例5-2 在图5-1a所示的降压斩波电路中，E=100V， L=1mH，R=0.5Ω，Em=10V，采用脉宽调制控制方式，T=20?s，当ton=5?s时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。 解：由题目已知条件可得： 当ton=5?s时，有 由于 所以输出电流连续。