第5章 直流直流变流电路优秀PPT.ppt
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1、第第5章章 直流直流变流直流直流变流电路电路1现在学习的是第1页,共23页第第3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。也称为直流-直流变换器(DC/DC Converter)。一般指直接将直流电变为另一直流电,不包括直流交流直流。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基本斩波电路组合。2现在学习的是第2页,共23页主要内容:降压斩波电路、升压斩波
2、电路、升降压斩波电路、复合 斩波电路的结构与工作原理。重 点:降压斩波电路、升压斩波电路的结构与工作原理。难 点:升压斩波电路的工作原理基本要求:掌握降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路的结构与工作原理,了解复合斩波电路的结构与工作原理。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,也称为直接直流直流变换器(DC/DC Converter)。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
3、基本斩波电路组合1 基本斩波电路基本斩波电路重点:最基本的2种降压斩波电路和升压斩波电路。第第3章章 直流斩波电路直流斩波电路引言引言3现在学习的是第3页,共23页5.1 基本斩波电路基本斩波电路5.15.1 降压斩波电路降压斩波电路降压斩波电路降压斩波电路5.25.2 升压斩波电路升压斩波电路升压斩波电路升压斩波电路5.3 5.3 电流可逆电流可逆电流可逆电流可逆PWMPWM斩波电路斩波电路斩波电路斩波电路 (两象限直流(两象限直流(两象限直流(两象限直流直流变换器直流变换器直流变换器直流变换器)5.4 5.4 桥式可逆桥式可逆桥式可逆桥式可逆PWMPWM斩波电路(四象限直流斩波电路(四象限
4、直流斩波电路(四象限直流斩波电路(四象限直流直流变换器)直流变换器)直流变换器)直流变换器)4现在学习的是第4页,共23页5.1 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。斩波电路广泛应用于以蓄电池为动力 的各种设备,如行走机器人,运输小 车,电动自行车等。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23页5.1 降压斩波电路降压斩波电路工作原理工作原理c)电流断续时的波形EV+-MRLVDioEMuoiGtttOOOb)电流连续时的波形TEiGtontoffioi1i
5、2I10I20t1uoOOOtttTEEiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMa)电路图图3-1 降压斩波电路得原理图及波形原理图如右:V-IGBT,VD-续流二极管,L-平波电抗器(为了使负载电流连续,脉动小)t=0时刻驱动V导通,电源E向负载供电,负载电压uo=E,负载电流io按指数曲线上升。t=t1时控制V关断,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。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。动画演示。6现在学习的是第6页,共23页1 工作原理t=0时:uGEGE0,V导通,电源E向负载供电,负载电压uo=E。负载电流i0 0由0按指数曲线上升
6、。(进入稳态时,由1010开始上升)t=t1时:uGE=GE=0,V关断,负载电流由于大电感L的存在,电流不能突变经二极管VD续流,uo0,负载电流呈指数曲线下降。电流连续时,负载电压平均值tonV导通时间;toffoffV关断时间 T开关周期;导通占空比 b b)电流连续时的波形)电流连续时的波形 c c)电流断续时的波形)电流断续时的波形 7现在学习的是第7页,共23页 负载电流平均值:讨论:1)L值很大时:i0 0下降尚未到零,下一周期又开始,i0 0又上升,负 载电流i0 0处于连续状态(如图b)2)L值较小时:V关断,到tx时,负载电流i0 0已衰减到零,i0 0出现 断续。tx时,
7、u0 0=EM,负载平均电压U0 0被抬高。(如图c)2 斩波电路三种控制方式(根据对负载电压平均值调制方式分类)1)保持开关周期T不变,改变导通时间ton,称为脉冲宽度调制(PWM)。目前应用最广泛。因为频率固定,滤波器容易设计,容易消除谐波和控制电磁干扰。另外,改变脉宽容易实现。2)保持导通时间ton不变,改变T,称为频率调制或调频型。3)ton和T都可调,改变占空比,称为混合型。8现在学习的是第8页,共23页 5.2 升压斩波电路 1.工作原理(假设L值很大,C值也很大)uGEGE0:V导通,导通时间为tonon。此时 二极管VD截止,电源E向L提供能量,由 于L很大,电流恒为1 1。L
8、上积蓄的能量 为 EI It tonon 同时C的电压向负载供电,因C值很大,输出电压Uo为恒值。uGE GE=0:V关断,电源E和L产生的反电动 势(电流减小时,eL L=-LdiL L/dt)共同相加,向C充电并向负载R供 电。设V关断的时间为toffoff,则电感L释放能量为(U0 0-E)1 1 toffoff当电路工作于稳态时,一个周期中L积蓄能量与释放能量相等9现在学习的是第9页,共23页 1 输出电压高于电源电压,故称该电路为升压斩波电路 升压比,调节其大小即可改变Uo大小,调节方法与 改变导通比的方法类似。将升压比的倒数记作,和导通占空比有如下关系:+=1 如果忽略电路中的损耗
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