升壓斬波器（BOOST斬波器）

1、升壓斬波器（BOOST斬波器）電力電子技術(shù)的基本概況開關(guān)模式的直流斬波器 升壓斬波器（BOOST斬波器） +Ud-+ uL -RLiLCi0升壓斬波器對直流電源進(jìn)行調(diào)節(jié)，以及直流電動(dòng)機(jī)的再生制動(dòng)。升壓斬波器的輸出電壓高于它的輸入電壓。當(dāng)開關(guān)器件處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電源將能量傳送到電感中；當(dāng)開關(guān)器件處于斷開狀態(tài)時(shí)，電源和電感同時(shí)都向輸出部分提供能量。開關(guān)模式的直流斬波器 1.1 升壓斬波器的連續(xù)導(dǎo)通模式tttuLUd00Ud u0ILTsiLtontoff升壓斬波器連續(xù)導(dǎo)通模式下iL(t)0。電感電壓在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)對時(shí)間的積分應(yīng)為零: 開關(guān)模式的直流斬波器 假設(shè)電路不存在損耗，即Pd=P0，或Ud

2、 Id=U0 I0，由此可得： 對式 等號兩端同除以Ts ，并經(jīng)重新整理后得：開關(guān)模式的直流斬波器 1.2 連續(xù)和斷續(xù)導(dǎo)通模式的邊界 0toniLttoffuLTsIL=ILBiL.m臨界狀態(tài)下的關(guān)斷時(shí)間終點(diǎn)時(shí)刻，電流iL降為零。臨界狀態(tài)的電感電流平均值為： 開關(guān)模式的直流斬波器 因：所以 可表示為：升壓斬波器的電路中id=iL，根據(jù)上兩式，臨界導(dǎo)通模式下的平均輸出電流為：開關(guān)模式的直流斬波器 U0為常數(shù)D0IoB1/31.00.750.500.25ILB當(dāng)D=0.5時(shí)，ILB達(dá)到最大值ILB.max： 應(yīng)用中，升壓斬波器的輸出電壓U0保持不變，占空比D不斷變化，輸入電壓不斷改變。開關(guān)模式的直

3、流斬波器 當(dāng)D=1/3=0.333時(shí), IoB的最大值為： U0為常數(shù)D0IoB1/31.00.750.500.25ILBIoB的最大值為： ILB的最大值為： 開關(guān)模式的直流斬波器 1.3 升壓斬波器的斷續(xù)導(dǎo)通模式 0toniLttoffuLTsUd-U0UdUd和D保持不變時(shí)連續(xù)導(dǎo)通邊界處的波形 0iLtuLDTsUd-U0UdD1TsD2TsTsUd和D保持不變時(shí)斷續(xù)導(dǎo)通邊界處的波形 開關(guān)模式的直流斬波器 0iLtuLDTsUd-U0UdD1TsD2TsTs令電感電壓在一個(gè)開關(guān)周期的積分值為零： 移項(xiàng)整理后可得： 因Pd =P0，所以： 開關(guān)模式的直流斬波器 0iLtuLDTsUd-U0

4、UdD1TsD2TsTs斬波器的平均輸入電流等于電感電流，其表達(dá)式為： 將上式代入到式 中得： 開關(guān)模式的直流斬波器 根據(jù)得：開關(guān)模式的直流斬波器 U0為常數(shù)D01/31.00.750.500.251.2500.750.500.251.0電流斷續(xù)工作區(qū)在電流斷續(xù)模式下，如果在每個(gè)開關(guān)周期都不對U0進(jìn)行控制，那么電感中的能量為 ： 開關(guān)模式的直流斬波器 例 在某一升壓斬波器中，欲采用占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓U0，并使之維持在48V。設(shè)斬波器輸入電壓的波動(dòng)較大，波動(dòng)范圍為1236V，負(fù)載所需的最大輸出功率為120W。為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要求斬波器總是以電流斷續(xù)的方式運(yùn)行。已知開關(guān)頻率為50kHz，同時(shí)

5、假設(shè)所有電路器件均為理想器件，電容C可認(rèn)為足夠大。試根據(jù)以上條件計(jì)算電感L的值最大能達(dá)到多少？ 開關(guān)模式的直流斬波器 解 由給定條件知：U0=48V，Ts=20ms，I0.max=120W/48V=2.5A。根據(jù)題意，所求的最大電感值就是要保證電流為斷續(xù)工作模式，為此，可先假設(shè)電感電流處于連續(xù)導(dǎo)通的臨界狀態(tài)。 U0為常數(shù)D0IoB1/31.00.750.500.25ILB由于斬波器輸入電壓Ud的波動(dòng)范圍為1236V，在臨界連續(xù)導(dǎo)通模式下，要求占空比D在0.750.25之間變化。開關(guān)模式的直流斬波器 U0為常數(shù)D0IoB1/31.00.750.500.25ILB在0.750.25之間變化范圍內(nèi)，

6、將IoB的最小值D=0.75代入下式： 令所得值為輸出電流的最大臨界值IoB.max=2.5A，因此，所求電感值為： 開關(guān)模式的直流斬波器 1.4 器件的寄生效應(yīng) 1.00D寄生效應(yīng)特征 升壓斬波器中，器件的寄生效應(yīng)與電路中電感、電容、開關(guān)以及二極管的損耗有關(guān)。變化時(shí)，因當(dāng)占空比的值較高時(shí)，開關(guān)利用率偏低，使得實(shí)際的U0 /Ud逐漸下降。當(dāng)占空比逐漸向“1”開關(guān)模式的直流斬波器 1.5 輸出電壓的紋波 tt(1-D)Tstoff00iDtonU0DU0DTsDQDQID=I0設(shè)二極管電流iD的所有紋波分量都從電容流過，平均電流從負(fù)載電阻通過，假設(shè)輸出電流保持恒定，則電壓紋波的峰-峰值為：開關(guān)模式的直流斬