電力電子技術基礎15－DCtoDC

1、Fundamentals of Power Electronics Technology 電力電子技術基礎South China University of Technology第三部分 電力電子變換電路6South China University of Technology第5章 直流斬波電路5.1.4 Buck-Boost Converter電力電子技術第三部分 電力電子變換電路別名 降壓升壓變換器 反號變換器電力電子技術第三部分 電力電子變換電路設計構想與電路結構Buck-Boost ConverterB-B.Converter =Buck 串聯(lián) Boost電力電子技術第三部分 電力電

2、子變換電路電路分析（電流連續(xù)時）電壓可以升高，也可以下降輸入、輸出電流脈動發(fā)射極不接地電力電子技術第三部分 電力電子變換電路Buck_Boost電路特點5.1.5 Cuk Converter電力電子技術第三部分 電力電子變換電路別名 升壓降壓變換器 Boost_Buck變換器1980年，美國加州理工學院電力電子技術第三部分 電力電子變換電路設計構想與電路結構Cuk ConverterCuk Converter =Boost 串聯(lián) Buck電力電子技術第三部分 電力電子變換電路電路分析 C1足夠大；穩(wěn)態(tài)時UL1、2 = 0S 通S 關 電感上的電壓 由串聯(lián)結構，或L1或L2電壓電壓可以升高，也可

3、以下降能量轉換電容電壓高、紋波電流大電力電子技術第三部分 電力電子變換電路Buck_Boost電路特點輸入、輸出電流連續(xù)開關管發(fā)射極接地5.2.1 直流可逆斬波電路IdUd第一象限：Ud0, Id0第二象限：Ud0, Id0第三象限：Ud 0, Id 0 第四象限：Ud 0電力電子技術第三部分 電力電子變換電路直流可逆斬波電路電力電子技術第三部分 電力電子變換電路雙象限半橋斬波器Buck ConverterBoost Converter并聯(lián) 電機運行于正向電動狀態(tài)，能量由輸入直流電源供向負載。 電機運行于正向制動狀態(tài)，能量由負載向直流輸入電源回饋。電流可逆斬波電路：電樞電流可逆，兩象限運行，但

4、電壓極性是單向的當需要電動機進行正、反轉以及可電動又可制動的場合，須將兩個電流可逆斬波電路組合起來，分別向電動機提供正向和反向電壓，成為橋式可逆斬波電路S1和D1構成降壓斬波電路，由電源向直流電動機供電，電動機為電動運行，工作于第1象限S2和D2構成升壓斬波電路，把直流電動機的動能轉變?yōu)殡娔芊答伒诫娫?，使電動機作再生制動運行，工作于第2象限電力電子技術第三部分 電力電子變換電路雙象限半橋斬波器在直流電機負載的情況電動機負載時：電力電子技術第三部分 電力電子變換電路四象限全橋斬波器正接 + 短接四象限運行，電壓、電流、功率均可逆反接 + 短接開關器件動作規(guī)律： 每臂兩個開關 不同時斷開 不同時導

5、通 即：同臂互補動作（實際存在閉鎖時間）半橋并聯(lián)降壓 電機運行于反向電動狀態(tài)，能量由直流輸入電源供向負載。工作模式：降壓（將Ui的電壓降低后送到負載）輸出電壓方向：反向（UAB0）輸出電壓大?。狠敵鲭娏鞣较颍悍聪螂娏﹄娮蛹夹g第三部分 電力電子變換電路四象限全橋斬波器(第三象限時)升壓 電機運行于反向制動狀態(tài)，能量由負載供向直流輸入電源。電力電子技術第三部分 電力電子變換電路四象限全橋斬波器(第四象限時)工作模式：輸出電壓方向：正向輸出電壓大?。狠敵鲭娏鞣较颍贺撓蛏龎海▽⒇撦d的電壓升高后向Ui回饋電能）電力電子技術第三部分 電力電子變換電路四象限全橋斬波器 設：L足夠大；穩(wěn)態(tài)；R= 05.2.2

6、 多相多重斬波電路相數(shù) 一個控制周期中電源側的電流脈波數(shù)重數(shù) 負載電流脈波數(shù)電力電子技術第三部分 電力電子變換電路多相多重斬波電路目的：減小斬波電路輸入、輸出電流的脈動。措施：可在電源和負載之間接入多個結構相同但相位錯 開的斬波電路，構成多相多重斬波電路。相當于由3個降壓斬波電路單元并聯(lián)而成，總輸出電流為3個斬波電路單元輸出電流之和，其平均值為單元輸出電流平均值的3倍，脈動頻率也為3倍由于3個單元電流的脈動幅值互相抵消，使總的輸出電流脈動幅值變得很小 電力電子技術第三部分 電力電子變換電路三相三重斬波電路總輸出電流最大脈動率（電流脈動幅值與電流平均值之比）與相數(shù)的平方成反比和單相時相比，設輸出

7、電流最大脈動率一定時，所需平波電抗器總重量大為減輕當上述電路電源公用而負載為3個獨立負載時，則為3相1重斬波電路而當電源為3個獨立電源，向一個負載供電時，則為1相3重斬波電路多相多重斬波電路還具有備用功能，各斬波電路單元可互為備用電力電子技術第三部分 電力電子變換電路三相三重斬波電路5.3 直流斬波電路的控制方法斬波電路三種時間比控制方式（根據(jù)對輸出電壓平均值進行調(diào)制的方式不同而劃分）定頻調(diào)寬控制法：T不變，變ton 脈沖寬度調(diào) 制（PWM）2.定寬調(diào)頻控制法：ton不變，變T 頻率調(diào)制3.調(diào)頻調(diào)寬混合控制法：ton和T都可調(diào)，改變占 空比混合型電力電子技術第三部分 電力電子變換電路斬波電路的

8、時間比控制方法電力電子技術第三部分 電力電子變換電路PWM控制方法電力電子技術第三部分 電力電子變換電路PWM控制方法5.3 晶閘管的換流技術電力電子技術第三部分 電力電子變換電路換流的方法換流電流從一個支路向另一個支路轉移的過程，也稱為換相。開通：適當?shù)拈T極驅動信號就可使器件開通。關斷：全控型器件可通過門極關斷。半控型器件晶閘管，必須利用外部條件才能關斷。一般在晶閘管電流過零后施加一定時間反壓，才能關斷。研究換流方式主要是研究如何使器件關斷。電力電子技術第三部分 電力電子變換電路換流方式分類1) 器件換流（Device Commutation）利用全控型器件的自關斷能力進行換流。在采用IGB

9、T 、電力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器件的電路中的換流方式是器件換流。2) 電網(wǎng)（電源）換流（Line Commutation）電網(wǎng)提供換流電壓的換流方式。將負的電網(wǎng)電壓施加在欲關斷的晶閘管上即可使其關斷。不需要器件具有門極可關斷能力，但不適用于沒有交流電網(wǎng)的無源逆變電路。3) 負載換流（Load Commutation）4) 強迫換流（Forced Commutation）電力電子技術第三部分 電力電子變換電路負載換流由負載提供換流電壓的換流方式。負載電流的相位超前于負載電壓的場合，都可實現(xiàn)負載換流?；镜呢撦d換流電路，4個橋臂均由晶閘管組成。整個負載工作在接近并聯(lián)諧振狀態(tài)而略

10、呈容性。電力電子技術第三部分 電力電子變換電路強迫換流強迫換流（Forced Commutation）由換流電路內(nèi)電容直接提供換流電壓直接耦合式強迫換流通過換流電路內(nèi)的電容和電感的耦合來提供換流電壓或換流電流電感耦合式強迫換流設置附加的換流電路，給欲關斷的晶閘管強迫施加反壓或反電流的換流方式稱為強迫換流。 通常利用附加電容上所儲存的能量來實現(xiàn)，因此也稱為電容換流。分類直接耦合式強迫換流 當晶閘管VT處于通態(tài)時，預先給電容充電。當S合上，就可使VT被施加反壓而關斷。 也叫電壓換流。直接耦合式強迫換流原理圖電感耦合式強迫換流原理圖電感耦合式強迫換流 先使晶閘管電流減為零，然后通過反并聯(lián)二極管使其加上反向電壓。 也叫電流換