第7章斬控調壓電路ppt課件

1、第七章第七章 斬控調壓電路斬控調壓電路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合于負載要求的 可控直流電源。也稱為直流電壓變換器(DC/DC Converter)一般指直接將直流電直接變?yōu)榱硪恢绷麟姡?不包括直流交流直流一一.斬波器的工作原理斬波器的工作原理tOTuotontoffURuoS+_offonoffOonOttTtuStUuST，阻斷時間為阻斷：，導通時間為導通：，每一周期內：設斬波周期為010DTtDon定義：占空比。實現對輸出電壓的控制通過調節(jié)占空比，可以UDUTtUtttuonoffononO一一.斬波器的工作原理斬波器的工作原理斬波電路的

2、電能轉換與傳遞由電力電子開關控制，控制的主要方式為：調頻調寬定寬調頻定頻調寬變化常數，ontT 變化常數，Tton均變化Tton,二二.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.主要類型主要類型按電能變換功能分為：極性反轉型升壓型降壓型2.電量分析電量分析為了簡化分析，假設：占空比調節(jié)采用定頻調寬方式實現，即穩(wěn)態(tài)時端電壓不變并聯(lián)模型，且負載為置換和傳遞的理想變流裝視斬波器為無損電能變，儲能元件足夠大，關元件為理想開關特性元件具有理想特性：開TRCRC1.降壓型直流斬波器降壓型直流斬波器(Buck電路電路)tOTudSLVDCiLudU+_eLRL+_IdUdU2TDTUd

3、tOT2TDTeLiLeLiLa.主電路主電路加入電感L和續(xù)流二極管VD,形成直流通道，起濾波作用。b.工作過程分析工作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，LddLdLdoniUUeUdtdiLuTttS001.降壓型直流斬波器降壓型直流斬波器(Buck電路電路)c.數量關系數量關系TtDTDTtUud00輸出電壓瞬時值：電壓變換系數，稱為降壓型斬波器的式中，輸出電壓平均值：DKUKDUUVVdLddRUI負載電流平均值：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

4、式，但負載電流可以是連續(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)中的應用降壓型直流斬波器在直流電動機拖動系統(tǒng)中的應用2.升壓型直流斬波器升壓型直流斬波器(Boost電路電路)EVRLVDCioi1iGuol 原理圖：保持輸出電壓儲存電能儲存電能為了實現升壓變換和能量傳遞，在脈沖升幅斬波電路和負載之間接一逆止二極管VD。2.升壓型直流斬波器升壓型直流斬波器(Boost電路電路)2.升壓型直流斬波器升壓型直流斬波器(Boost電路電路)EVRLVDCioi1iGuoV通時，E向L充電，充電電流恒為I1，同時C的電壓向負載供電，因C值很大，輸出電壓uo為恒值，記為Uo。設V通的時間為ton，此

5、階段L上積蓄的能量為：ontEI1V斷時，E和L共同向C充電并向負載R供電。設V斷的時間為toff，則此期間電感L釋放能量為：off1otIEU 穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中L積蓄能量與釋放能量相等： =ontEI1off1otIEU EtTTEtTEtttUnooffoffoffono化簡得：數量關系數量關系2.升壓型直流斬波器升壓型直流斬波器(Boost電路電路)數量關系數量關系取值范圍。不可能過大，有一定的電器元件參數的限制，可以任意大，但受實際理論上電壓變換系數，稱為升壓型斬波器的式中，輸出電壓平均值：VVVVOKKDKEKEDU1111RUIOO負載電流平均值：OOIUP 斬波器的傳遞功率：

6、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連續(xù)的。由于逆止二極管VD的作用，電流斷續(xù)時仍能實現電能變換功能。對于RC并聯(lián)負載，負載電流也是脈動直流，是斷續(xù)受電狀態(tài)，電流中的交流成分通過電容C，直流成分通過電阻R。2.升壓型直流斬波器升壓型直流斬波器(Boost電路電路)結論結論 以上分析中，認為V通態(tài)期間因電容C的作用使得輸出電壓Uo不變， 但實際C值不可能無窮大，在此階段其向負載放電，Uo必然會有所下降， 故實際輸出電壓會略低。直流升壓變壓器。路也可看成是電路一樣，升壓斬波電該式表明：與降壓斬波即：消耗，僅由負載，則由電源提供的能量如果忽略電路中的損耗ooIUEIR1升壓型直流斬波

7、器在直流電動機拖動系統(tǒng)中的應用升壓型直流斬波器在直流電動機拖動系統(tǒng)中的應用3.極性反轉型斬波器極性反轉型斬波器(Buck-Boost電路電路)l 原理圖：又稱為升降壓型斬波器3.極性反轉型斬波器極性反轉型斬波器(Buck-Boost電路電路)3.極性反轉型斬波器極性反轉型斬波器(Buck-Boost電路電路)l 基本工作原理VDotb)ERLa)CVoti1i2uLuoILi1i2tontoffILILV通時，電源E經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載R供電。V斷時，L的能量向負載釋放，電流為i2。負載電壓極性為上負下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱作反極性

8、斬波電路。3.極性反轉型斬波器極性反轉型斬波器(Buck-Boost電路電路)穩(wěn)態(tài)時，一個周期T內電感L兩端電壓uL對時間的積分為零，即Ttu0L0d所以輸出電壓為：offoontUtEEDDEtTtEttU1ononoffonol 數量關系V處于通態(tài)期間uL = EV處于斷態(tài)期間uL = - uo3.極性反轉型斬波器極性反轉型斬波器(Buck-Boost電路電路)圖中給出了電源電流i1和負載電流i2的波形，設兩者的平均值 分別為I1和I2，當電流脈動足夠小時，有 offon21ttII由上式可得：11onoff21IIttIl 結論改變占空比D,輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比 電源電壓

9、低。 當0 D 1/2時為降壓， 當1/2 D 1時為升壓， 因此將該電路稱作升降壓斬波電路。2o1IUEI 其輸出功率和輸入功率相等，可看作直流變壓器。ERVDa)CVRb)CBASEL1L2uoi1L1L2i2uCuAuBuo4. 丘克電路丘克電路(Cuk電路電路)圖 Cuk斬波電路及其等效電路a） 電路圖 b） 等效電路電容為電場儲能元件，也可以構成直流斬波器，實現能量得儲存與傳遞，實現直流電能的斬波變換。這種電路稱為丘克電路，可以獲得穩(wěn)定的輸出電流。V通時，EL1V回路和RL2CV回路分別流過電流。V斷時，EL1CVD回路和RL2VD回路分別流過電流輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。等

10、效電路如圖(b)所示，相當于開關S在A、B兩點之間交替切換。4. 丘克電路丘克電路(Cuk電路電路)穩(wěn)態(tài)時電容C的電流在一周期內的平均值應為零，也就是其對時間的積分為零，即:Tti0C0d在圖(b)的等效電路中，開關S合向B點時間即V處于通態(tài)的時間ton，則電容電流和時間的乘積為I2ton。開關S合向A點的時間為V處于斷態(tài)的時間toff，則電容電流和時間的乘積為I1 toff。由此可得:off1on2tItI從而可得:DDttTttII112onononoff4. 丘克電路丘克電路(Cuk電路電路)同理可得出輸出電壓Uo與電源電壓E的關系：EDDEtTtEttU1ononoffono上述輸入輸出關系與升降壓斬波電路時的情況相同。 優(yōu)點優(yōu)點: 輸入電源電流和輸出負載電流都是連續(xù)的，輸入電源電流和輸出負載電流都是連續(xù)的，且脈動很且脈動很 小，有利于對輸入、輸出進