电力电子技术-梁南丁第3章 直流电压变换电路.pptVIP

* 2 .单极性电压开关PWM控制方式 图3.7所示的全桥DC/DC变换电路，如果改变控制方法，使输出电压平均值具有单极性，其控制方法被称为单极性电压开关PWM控制。 图3.9 单极性电压PWM控制方式的波形图 电路工作过程中，保持S1导通，S3关断。若Uc＞Utri时，S2导通，S4关断，UO＝UD；若Uc ＜ Utri 时， S2导通，S4关断，UO ＝0；于是得到单极型电压开关PWM控制方法的电压电流波形。为 * 采用与双极型电压开关PWM控制同样的分析方法，得到输出电压平均值UO： 上式中α1是开关S1的占空比，Utrim是三角波的峰值，k＝UD/Utrim是比例系数。该式表明，在单极性电压开关PWM控制方式中，输出电压平均值UO随控制电压Uc线性变化。不管输出电流IO＞0或IO＜0，UO始终为正值。 必须注意的是，在单极、双极性电压开关控制两种方法中，若开关频率相同，则单极性控制方法中输出电压的谐波频率是双极性控制方式开关频率的两倍，因此其频率响应好，交流纹波幅值小。 * 3.7直流开关电源的应用 直流开关电源常常需要满足下面的要求： 1）当输入电压和负载变化时，输出电压必须能在兼容范围内保持不变或输出电压可调； 2）输出与输入之间需要电气隔离； 3）某些场合可能要求有多路输出电压，有些场合要求各输出间也要电气隔离； * 1）能使变换器的输入电源与负载之间实现电气隔离，提高变换器运行的安全可靠性和电磁兼容性。 2）选择变压器的变比还可匹配电源电压Ud与负载所需的输出电压Uo ，能使直流变换器的占空比D数值适中而不至于接近于零或接近于l。 3）能设置多个二次绕组输出几个电压大小不同的直流电压。 1、引入变压器作用： 带隔离变压器的直流变换器主要应用于电子仪器的电源、电力电子系统或装置的控制电源、计算机电源、通信电源与电力操作电源等领域。 1）单端变换器：变换器只需一个开关管，变换器中变压器的磁通只在单方向变化； 2）反激变换器：开关管导通时电源将电能转为磁能储存在电感中，当开关管阻断时再将磁能变为电能传送到负载； 3）正激变换器：开关管导通时电源将能量直接传送至负载； 2、分类： * 3.7.1带有电气隔离的直流-直流变换器 图3.10 直流开关电源的组成框图 直流-直流变换器把固定的直流电经脉宽调制变换成高频脉冲电压，然后通过隔离变换器副边的整流和滤波电路得到直流电压UO。由PWM控制器驱动直流—直流变换器的开关管，通过反馈控制得到要求的直流输出电压。 图3.10给出了带电气隔离的开关电源的组成框图。输入交流电经二极管整流器整流成不可调的直流电压。在输入处用一个抑制电磁干扰的滤波器来避免电磁干扰。 * 1.反励式变换器 图3.11 反励式变换器电路与工作波形 反励式变换器电路如图3.11（a）所示。图中VT为开关管、Tr是隔离变压器、VD为高频二极管。 当开关管VT导通，输入电压UD加到变压器Tr一次侧上，变压器储存能量，据变压器同名端的极性，可得二次侧中的感应电动势为下正上负，二极管反偏。二次侧中没有电流流过。当开关管关断，储存在铁心中的能量通过变压器副边的二极管VD流过副边线组。在工作过程中变压器起储能电感的作用。图3.11（b）为工作过程中输出电压和电流的波形图。 反激式变换器工作在输出电流连续的状态下，输出电压UO为： 一般情况下，反励式变换器的工作占空比α要小于0.5。 * 2.正励式变换器 正励式变换器电路如图3.12（a）所示，图中VT是开关管，VD1、VD2是高频二极管，VD3是续流二极管，Tr是隔离变压器。该变换器的工作过程与降压变换器的工作过程基本相同。 图3.12 正励式变换器电路 输出电压 即输出电压仅决定于电源电压、变压器的变比和占空比，而和负载电阻无关。 该电路的占空比D不能超过0.5。 * 3.全桥式变换电路 全桥式变换电路如图3.13所示，其中开关管VT1、VT4、VT2、VT3是作为分别导通/断开的。二极管与开关管反并联，是为了给原边绕组的漏感储存的能量提供电流通道。 图3.13 全桥变换电路 工作原理：当一对开关管导通时，处于截止状态的另一对开关管上承受的电压为电源电压UD。开关管VT1、VT2、VT3和VT4的集电极与发射极之间反接有钳位二极管VD1、VD2、VD3和VD4，由于这些钳位二极管的作用，当开关管从导通到截止时，变压器一次侧磁化电流的能量以及漏感储能引起的尖峰电压的最高值不会超过电源电压UD，同时还可将磁化电流的能量反馈给电源，从而提高整机的效率。 * 3.7.2直流电源的保护 UC1524A集成电路适用于推挽式和桥式PWM变换器，PWM互锁电路