《斬控調(diào)壓電路》ppt課件

1、第七章第七章 斬控調(diào)壓電路斬控調(diào)壓電路二. 斬波器的任務(wù)原理一. 概述三. 直流斬波器的主要類型 及電量分析四. 斬控式交流調(diào)壓器直流斬波電路直流斬波電路(DC Chopper)用于將不可控直流電源變換成適宜于負(fù)載要求的 可控直流電源。也稱為直流電壓變換器(DC/DC Converter)普通指直接將直流電直接變?yōu)榱聿粩嗔麟姡?不包括直流交流直流一. 概述二二. . 斬波器的任務(wù)原理斬波器的任務(wù)原理offonoffOonOttTtuStUuST，阻斷時間為阻斷：，導(dǎo)通時間為導(dǎo)通：，每一周期內(nèi)：設(shè)斬波周期為010DTtDon定義：占空比。實現(xiàn)對輸出電壓的控制通過調(diào)節(jié)占空比，可以UDUTtUttt

2、uonoffononO 將固定直流變成脈沖輸出,調(diào)理脈沖寬度即可調(diào)理輸出平均電壓.斬波器的任務(wù)原理斬波器的任務(wù)原理斬波電路的電能轉(zhuǎn)換與傳送由電力電子開關(guān)控制，控制的主要方式為：定頻調(diào)寬定寬調(diào)頻調(diào)頻調(diào)寬變化常數(shù)，ontT 變化常數(shù)，Tton均變化Tton,三三. . 直流斬波器的主要類型及電量分析直流斬波器的主要類型及電量分析1.1.主要類型主要類型按電能變換功能分為：極性反轉(zhuǎn)型升壓型降壓型2.2.電量分析電量分析為了簡化分析，假設(shè)：RCRCT元件具有理想特性：開關(guān)元件為理想開關(guān)特性，儲能元件足夠大，視斬波器為無損電能變換和傳遞的理想變流裝置負(fù)載為并聯(lián)模型，且時間常數(shù) ，即穩(wěn)態(tài)時端電壓不變采用定

3、頻調(diào)寬方式實現(xiàn)占空比調(diào)節(jié)升降壓型1.1.降壓型直流斬波器降壓型直流斬波器(Buck Chopper)(Buck Chopper)a.a.主電路主電路參與電感L和續(xù)流二極管VD,構(gòu)成直流通道，起濾波作用。b.b.任務(wù)過程分析任務(wù)過程分析線性增加為恒量，閉合時，LddLdLdoniUUUUeUdtdiLUUuttS,0線性減小為恒量，斷開時，LddLdLdoniUUeUdtdiLuTttS00降壓型直流斬波器降壓型直流斬波器(Buck電路電路)c. 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系TtDTDTtUud00輸出電壓瞬時值：ondVVtUUDUK UTKD輸出電壓平均值：式中，稱為降壓型斬波器的電壓變換系數(shù)LddRU

4、I負(fù)載電流平均值：ddIUP 斬波器的傳遞功率：對于降壓型斬波器而言，電源電流為脈動斷續(xù)電流，供電方式為脈沖供電方式，但負(fù)載電流可以是延續(xù)且平穩(wěn)的。降壓型直流斬波器在直流電動機拖動系統(tǒng)中的運用降壓型直流斬波器在直流電動機拖動系統(tǒng)中的運用2.2.升壓型直流斬波器升壓型直流斬波器(Boost Chopper)(Boost Chopper)EVRLVDCioi1iGuo 原理圖：堅持輸出電壓儲存電能儲存電能為了實現(xiàn)升壓變換和能量傳送，在脈沖升幅斬波電路和負(fù)載之間接一逆止二極管VD。升壓型直流斬波器升壓型直流斬波器(Boost Chopper)升壓型直流斬波器升壓型直流斬波器(Boost Choppe

5、r)V通時，E向L充電，充電電流恒為I1，同時C的電壓向負(fù)載供電，因C值很大，輸出電壓uo為恒值，記為Uo。設(shè)V通的時間為ton，此階段L上積存的能量為：1 onEI tV斷時，E和L共同向C充電并向負(fù)載R供電。設(shè)V斷的時間為toff，那么此期間電感L釋放能量為：1UE I tooff 穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中L積存能量與釋放能量相等： =ontEI11UE I tooff11nttTTUEEEEttTtDonoffooffoffo化簡得：數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系取值范圍。不可能過大，有一定的電器元件參數(shù)的限制，可以任意大，但受實際理論上電壓變換系數(shù)，稱為升壓型斬波器的式中，輸出電壓平均值

6、：VVVVOKKDKEKEDU1111RUIOO負(fù)載電流平均值：OOIUP 斬波器的傳遞功率：升壓型斬波器電源電流為脈動電流，以上討論中假定電流是延續(xù)的。由于逆止二極管VD的作用，電流斷續(xù)時仍能實現(xiàn)電能變換功能。對于RC并聯(lián)負(fù)載，負(fù)載電流也是脈動直流，是斷續(xù)受電形狀，電流中的交流成分經(jīng)過電容C，直流成分經(jīng)過電阻R。升壓型直流斬波器升壓型直流斬波器(Boost電路電路)結(jié)論結(jié)論 以上分析中，以為V通態(tài)期間因電容C的作用使得輸出電壓Uo不變，但實踐C值不能夠無窮大，在此階段其向負(fù)載放電，Uo必然會有所下降，故實踐輸出電壓會略低。1REIU Ioo 如果忽略電路中的損耗，則由電源提供的能量僅由負(fù)載

7、消耗，即： 該式表明：與降壓斬波電路一樣，升壓斬波電路也可看成是直流升壓變壓器。升壓型直流斬波器在直流電動機拖動系統(tǒng)中的運用升壓型直流斬波器在直流電動機拖動系統(tǒng)中的運用3.3.極性反轉(zhuǎn)型斬波器極性反轉(zhuǎn)型斬波器(Buck-Boost(Buck-Boost電路電路) ) 原理圖：又稱為升降壓型斬波器極性反轉(zhuǎn)型斬波器極性反轉(zhuǎn)型斬波器(Buck-Boost電路電路) 根本任務(wù)原理VDotb)ERLa)CVoti1i2uLuoILi1i2tontoffILIL V通時，電源E經(jīng)V向L供電使其貯能，此時電流為i1。同時，C維持輸出電壓恒定并向負(fù)載R供電。 V斷時，L的能量向負(fù)載釋放，電流為i2。負(fù)載電壓極

8、性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱作反極性斬波電路。極性反轉(zhuǎn)型斬波器極性反轉(zhuǎn)型斬波器(Buck-Boost(Buck-Boost電路電路) )極性反轉(zhuǎn)型斬波器極性反轉(zhuǎn)型斬波器(Buck-Boost電路電路)穩(wěn)態(tài)時，一個周期T內(nèi)電感L兩端電壓uL對時間的積分為零，即Ttu0L0d所以輸出電壓為：offoontUtEEDDEtTtEttU1ononoffono 數(shù)量關(guān)系V處于通態(tài)期間uL = EV處于斷態(tài)期間uL = - uo極性反轉(zhuǎn)型斬波器極性反轉(zhuǎn)型斬波器(Buck-Boost電路電路)圖中給出了電源電流i1和負(fù)載電流i2的波形，設(shè)兩者的平均值 分別為I1和I2，當(dāng)電流脈動足夠小時，有

9、 offon21ttII由上式可得：2111tDIIItDoffon 結(jié)論 改動占空比D,輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比 電源電壓低。 當(dāng)0 D 1/2時為降壓， 當(dāng)1/2 D 0, i00；在 S t + 時，u0o。在i0與u0方向相反時，按上述控制規(guī)那么不能構(gòu)成續(xù)流回路。l處理方法l 在電源電壓的正半周，VA2 的發(fā)射結(jié)堅持正偏，在0 S t 區(qū)間有電感自感提供正向電壓，使VA2 導(dǎo)通，構(gòu)成續(xù)流回路。同理，在電源電壓的負(fù)半周，VA1 的發(fā)射結(jié)堅持正偏，在 S t + 區(qū)間VA1 導(dǎo)通，構(gòu)成續(xù)流回路。 由圖734所示輸出電壓和各晶體管控制信號的波形可看出，在i0、u0同向區(qū)間，VA1

10、 和VA2 斬波調(diào)壓，VN1和VN2 僅在斬控過程中續(xù)流作用；在i0、u0反向區(qū)間，續(xù)流通道不起作用，由VA1 和VA2 提供負(fù)載電流經(jīng)過電源的通路，u0恒與電源電壓相等。問題2 在i0、u0反向期間，輸出電壓發(fā)生了畸變不能調(diào)控進(jìn)一步的處理方法在正半周0 S t 區(qū)間，仍堅持VA2 的發(fā)射結(jié)堅持正偏，以提供負(fù)載電流經(jīng)過電源的通路；同時使VA1 的發(fā)射結(jié)為零偏壓,以防止同時導(dǎo)通景象；對VN1加斬波信號，按規(guī)律通斷。在VN1 導(dǎo)通時，負(fù)載電流經(jīng)過VN1 續(xù)流，u0=0；在VN1 關(guān)斷時，負(fù)載電流經(jīng)過VA2 流向電源，u0=u；在負(fù)半周 S t + 區(qū)間，堅持VA1 的發(fā)射結(jié)正偏，VA2 發(fā)射結(jié)零偏

11、，斬波信號加于VN2 的發(fā)射結(jié)。 u0、i0同方向區(qū)間，控制方法不變3、電源端與負(fù)載端的電氣隔離 斬控式交流調(diào)壓器的電源與負(fù)載有一個公共的端子，在要求電源與負(fù)載電氣隔離的場所不能直接采用。為此，在電源與負(fù)載間可以接入高頻變壓器來實現(xiàn)電氣隔離. S1、S2、S3均為雙向電力電子開關(guān)。電路采用互補控制方式，S1、S3同步動作，與S2互補。S1、S3閉合時S2斷開；S1、S3斷開時S2閉合。4、斬控式三相交流調(diào)壓器 斬控式交流調(diào)壓技術(shù)可用于三相電源調(diào)壓。圖738是一種三相斬控式交流調(diào)壓器主電路原理圖。電路中有3個用于斬控電源電壓的雙向電力電子開關(guān)SA、SB、SC，有3個續(xù)流開關(guān)SAB、SBC、SCA。在0tDT0期間， SA、SB、SC閉合， SAB、SBC、SCA斷開，負(fù)載線電壓為電源線電壓。在DT0tT0期間，電力開關(guān)SA、SB、SC斷開，續(xù)流開關(guān)SAB、SBC、SCA閉合，構(gòu)成續(xù)流通路，負(fù)載電壓均為零。 本章引見了4種根本斬波電路，其中最根本的是降壓斬波電路和升壓斬波電路兩種，對這兩種電路的了解和掌握是學(xué)習(xí)本章的關(guān)鍵和