直流直流变流电路.ppt
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1、直流直流变流电路直流直流变流电路1现在学习的是第1页,共44页5.1 基本斩波电路基本斩波电路5.2 复合斩波电路和多相多复合斩波电路和多相多重斩波电路重斩波电路5.3 带隔离的直流带隔离的直流-直流变流直流变流电路电路学学习习内内容容2现在学习的是第2页,共44页第第5章章 直流斩波电路直流斩波电路引言引言直流斩波电路(DC Chopper)将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。电路种类6种基本斩波电路:降降压压斩斩波波电电路路、升升压压斩斩波波电电路路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。复合斩波电路不同结构基本斩波电路组合。多相多重斩波电路相同结构
2、基本斩波电路组合。3现在学习的是第3页,共44页5.1 基本斩波电路基本斩波电路5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路5.1.2 升压斩波电路升压斩波电路5.1.3 升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路5.1.4 Sepic斩波电路和斩波电路和Zeta斩波电路斩波电路 4现在学习的是第4页,共44页5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路 电路结构 全控型器件 若为晶闸管,须有辅助关断电路。续流二极管负载出现的反电动势典型用途之一是拖动直流电动机,也可带蓄电池负载。降压斩波电路降压斩波电路(Buck Chopper)5现在学习的是第5页,共44页5.1.1降压斩波电路降压斩波电路电
3、路和波形电路和波形动画演示6现在学习的是第6页,共44页5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路数量关系数量关系电流连续负载电压平均值:(5-1)(5-2)电流断续,Uo被抬高,一般不希望出现。负载电流平均值:7现在学习的是第7页,共44页5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路同样可以从能量传递关系出发进行的推导 电源只在V处于通态时提供能量,为 在整个周期T中,负载消耗的能量为输出功率等于输入功率,可将降压斩波器看作直流降压变压器一周期中,则电源提供的能量与负载消耗的能量相等。8现在学习的是第8页,共44页5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路 负载电流断续的情况:负载电流断续的情况:I10=0,且
4、t=tx时,i2=0式(3-7)式(3-6)tx1,输出电压高于电源电压,故为升压升压斩波电路。升压比;升压比的倒数记作b,即。b和a的关系:因此,上式可表示为 11现在学习的是第11页,共44页5.1.2 升压斩波电路升压斩波电路电压升高的原因:电感L储能使电压泵升的作用 电容C可将输出电压保持住与降压斩波电路一样,升压斩波电路可看作直流变压器。输出电流的平均值Io为:电源电流的平均值Io为:12现在学习的是第12页,共44页5.1.2 升压斩波电路升压斩波电路图图5-3 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形 a)电路图电路图 b)电流连续
5、时电流连续时 c)电流断续时电流断续时动画演示典典型型应应用用13现在学习的是第13页,共44页5.1.2 升压斩波电路升压斩波电路数量关系当V处于通态时,设电动机电枢电流为i1,得下式:当V处于断态时,设电动机电枢电流为i2,得下式:当电流连续时,考虑到初始条件,近似L无穷大时电枢电流的平均值Io,即14现在学习的是第14页,共44页5.1.2 升压斩波电路升压斩波电路如图5-3c,当电枢电流断续时:当t=0时刻i1=I10=0,令式(3-31)中I10=0即可求出I20,进而可写出 i2的表达式。另外,当t=t2时,i2=0,可求得i2持续的时间tx,即图5-3 用于直流电动机回馈能量的升
6、压斩波电路及其波形-电流断续的条件txt0ff15现在学习的是第15页,共44页5.1.3升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路升升升升降降降降压压压压斩斩斩斩波波波波电电电电路路路路和和和和波波波波形形形形16现在学习的是第16页,共44页5.1.3升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路数量关系稳态时,一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零,即所以输出电压为:V处于通态uL=EV处于断态uL=-uo17现在学习的是第17页,共44页5.1.3升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路 结论当0a 1/2时为降压,当1/2a 1时为升压,故称
7、作升降压斩波电路。也有称之为buck-boost 变换器。其输出功率和输入功率相等,可看作直流变压器。18现在学习的是第18页,共44页5.1.3升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路2)Cuk斩波电路斩波电路V通时,EL1V回路和RL2CV回路有电流。V断时,EL1CVD回路和RL2VD回路有电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。电路相当于开关S在A、B两点之间交替切换。图5-5 Cuk斩波电路及其等效电路 a)电路图 b)等效电路19现在学习的是第19页,共44页5.1.3升降压斩波电路和升降压斩波电路和Cuk斩波电路斩波电路数量关系 优点优点(与升降压斩波电路相比):输
8、入电源电流和输出负载电流都是连续的,且脉动很 小,有利于对输入、输出进行滤波。20现在学习的是第20页,共44页b)Zeta斩波电路5.1.4 Sepic斩波电路和斩波电路和Zeta斩波电路斩波电路a)Sepic斩波电路电路结构数量关系21现在学习的是第21页,共44页5.2复合斩波电路和多相多重斩波电路复合斩波电路和多相多重斩波电路5.2.1 电流可逆斩波电路电流可逆斩波电路 5.2.2 桥式可逆斩波电路桥式可逆斩波电路5.2.3 多相多重斩波电路多相多重斩波电路22现在学习的是第22页,共44页5.2.1 电流可逆斩波电路电流可逆斩波电路复合斩波电路降压斩波电路和升压斩波电路组合构成 多相
9、多重斩波电路相同结构的基本斩波电路组合构成 斩波电路用于拖动直流电动机时,常要使电动机既可电动运行,又可再生制动。降压斩波电路能使电动机工作于第1象限。升压斩波电路能使电动机工作于第2象限。电电流流可可逆逆斩斩波波电电路路:此电路电动机的电枢电流可正可负,但电压只能是一种极性,故其可工作于第1象限和第2象限。电流可逆斩波电路电流可逆斩波电路23现在学习的是第23页,共44页5.2.1 电流可逆斩波电路电流可逆斩波电路电路结构工作过程(三种工作方式)作为降压斩波电路作为升压斩波电路第3种工作方式:一个周期内交替地作为降压斩波电路和升压斩波电路工作。图5-7 电流可逆斩波电路及波形24现在学习的是
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