第三章直流斩波电路.ppt

第三章直流斩波电路
基本斩波电路
降压斩波电路
升压斩波电路
升降压斩波电路和Cuk斩波电路
Sepic斩波电路和Zeta斩波电路
复合斩波电路和多相多重斩波电路
电流可逆斩波电路
桥式可逆斩波电路
多相多重斩波电路
6/5/2018
西南交通大学峨眉校区电气工程系
序言
直流斩波电路的种类
6种基本斩波电路:降压斩波电路、升压斩波电路、升降
压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电
路,其中前两种是最基本的电路
复合斩波电路——不同基本斩波电路组合
多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合
直流斩波电路(DC Chopper)
将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电;
亦称为直流--直流变换器(DC/DC Converter);
一般是指直接将一种直流电变为另一直流电,不包括直流—交流—直流。
广泛应用于直流牵引及变速拖动。
直流斩波电路的种类:
三种基本斩波电路:降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路;
复合斩波电路:同基本斩波电路组合;
多相多重斩波电路:相同结构基本斩波电路的组合,可以工作在两个或四个象限。
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基本斩波电路
着重介绍最基本的两种基本电路:

降压斩波电路

升压斩波电路
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降压斩波电路
原理图:
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降压斩波电路
工作原理:
①在t=0时刻,V导通且电源E向负载供电,负载电压,负载电流io呈指数曲线上升。
②在t=t1时刻,V关断,负载电流经二极管VD续流,负载电压uo近似为零,负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动较小,通常串接L值较大的电感。
图3-1 降压斩波电路的原理图及波形
a)电路图 b)电流连续时的波形 c)电流断续时的波形
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降压斩波电路
数量关系
①电流连续时,
(3-1)
(3-2)
②电流断续时,Uo增大,一般不希望出现这种情况。
负载电压平均值:
负载电流平均值:
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降压斩波电路
斩波电路三种控制方式:
T不变,变ton —脉冲宽度调制(PWM)(常用);
ton不变,变T —频率调制(PFM);
ton和T都可调,改变占空比—混合型。
对降压斩波电路进行解析:
当V导通时,设负载电流为i1,可列出如下方程:
(3-3)
设电流初值为I10,=L/R,解上式得:
(3-4)
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降压斩波电路
当V关断时,设负载电流为i2,可得出:
(3-5)
设此时电流初值为I20,解上式得:
(3-6)
)
(
2
2
10
=
t
i
I
)
(
1
1
20
=
t
i
I
(3-7)
(3-8)
由上各式可得:
当电流连续时,
其中:
(3-9)
(3-10)
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降压斩波电路
对式(3-9)和(3-10)用泰勒级数展开并取极限(当趋近于零时,即电感值L趋于无穷大),可近似得到:
(3-11)
从上式我们可以看到,当电感值L趋于无穷大时,负载电流几乎平直,此时其平均值与其最大值及最小值相等。
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降压斩波电路
从能量传递的角度进行推导:
①因为L趋于无穷大,故负载电流Io维持不变;
②当V开通时,电源提供能量
③在一个周期T中,负载消耗的能量为
即输出功率等于输入功率。
在一周期内,不计损耗,则电源提供的能量与负载消耗的能量相等。
得出
假设电源电流平均值为:
即
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