电力电子技术基础14－DCtoDC1

1、Fundamentals of Power Electronics Technology 电力电子技术基础South China University of Technology第三部分 电力电子变换电路6South China University of Technology第5章 直流斩波电路电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路直流变换器的概述直流斩波电路（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）一般是指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流交流直流习惯上，DCDC变换器包括以上两种情况，且甚至更多地

2、指后一种情况 直流斩波电路的种类4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，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 重点介绍最基本的两种基本电路-降压斩波电路和升压斩波电路电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路按主电路器件：半控型 / 全控型按输入输出电压：降压式 / 升压式 / 升降压式按工作范围：单象限 / 双象限 / 四象限按输入输出电隔离：非隔离 / 隔离 (正激、反激、自激）按输入滤波结构：电流源 / 电压源按器件开关方式：硬开关电路 / 软开关电路直流变换器的分类电力电子技术基础第三部分

3、 电力电子变换电路条件假设1、理想开关器件2、L、C 无损耗3、电源 Ui 内阻为零4、开关频率 fs 远大于截止频率 fc5.1.1 Buck Converter电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路别名 降压变换器 串联开关稳压电源 三端开关型降压稳压器电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路基本电路结构与工作原理电感电流： 连续 临界 断续电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路电流连续状态稳定状态下：伏秒平衡原则直流变压器电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路BUCK电路带电动机负载时的情况注意：输出电压Uo与电阻负载、 电容滤波时定义不一样。此处的Uo是指点击两端的电压，

4、也就是二极管两端的电压。当电流连续时：电路工作情况 大体相同；当电流断续时：输出电压如图 所示。电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路电路解析基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析 V通态期间，设负载电流为i1，可列出如下方程： （5-2）设此阶段电流初值为I10，=L/R，解上式得电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路电路解析V断态期间，设负载电流为i2，可列出如下方程： （5-4） 设此阶段电流初值为I20，解上式得：当电流连续时，有：电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路电路解析即V进入通态时的电流初值就是V在断态阶段结束时的电流值，反过来，V进入断态时的电流初值就是

5、V在通态阶段结束时的电流值。由以上几个式子得出： （5-6） （5-7）式中: ； ； 。I10和I20分别是负载电流瞬时值的最小值和最大值。把式（5-6）和式（5-7）用泰勒级数近似，可得 （5-8）上式表示了平波电抗器L为无穷大，负载电流完全平直时的负载电流平均值Io，此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路电流断绪状态D对UO的调节规律？电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路电路解析 负载电流断续的情况： i2=0，可求出i2 的持续时间tx为：电流断续时，txtoff，由此得出电流断续的条件为： 对于电路的具体工况，可据此式判断负载电流是否

6、连续。 在负载电流断续工作情况下，负载电流一降到零，续流二极管VD即关断，负载两端电压等于EM。电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路电路简单动态特性好输入电流脉动只能降压不能升压开关管发射极不接地，驱动复杂BUCK电路特点5.1.2 Boost Converter电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路别名 升压变换器 并联开关稳压电源 三端开关型升压稳压器电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路Boost电路结构 电感电流： 连续 临界 断续 电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路电流连续状态稳定状态下：直流升压变压器占空比不能接近1升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因一

7、是L储能之后具有使电压泵升的作用 二是电容C可将输出电压保持住电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路电流断绪状态输入电流保护输出电压保护电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路电路的典型应用一是用于直流电动机传动二是用作单相功率因数校正（PFC）电路 三是用于其他交直流电源中用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路电流连续时电流断续时 用于直流电动机传动时通常是用于直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源实际电路中电感L值不可能为无穷大，因此该电路和降压斩波电路一样，也有电动机电枢电流连续和断续两种工作状态此时电机的反电动势相当于电源，而此时的直流电源相当于图中电路中的负载。由于直流电源的电

8、压基本是恒定的，因此不必并联电容器。 电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路电路的典型应用电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路电路解析 电路分析V处于通态时，设电动机电枢电流为i1，得下式 （5-16）式中R为电机电枢回路电阻与线路电阻之和。设i1的初值为I10，解上式得 (5-17)当V处于断态时，设电动机电枢电流为i2，得下式： （5-18）设i2的初值为I20，解上式得： （5-19） 电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路电路解析当电流连续时，从电流波形可看出，t=ton时刻i1=I20，t=toff时刻i2=I10，由此可得： 由以上两式求得： 电力电子技术基础第三部分 电力电子变换电路电路解析与降压斩波电路一样，把上面两式用泰勒级数线性近似，得 该式表示了L为无穷大时电枢电流的平均值Io，即 该式表明，以电动机一侧为基准看，可将直流电源看作是被降低到了 。 电流断续的条件，即 根据此式可对电路的工作状态作出判断。 电力电