直流斩波电路

直流斩波电路第1页，共40页，2023年，2月20日，星期一第三章直流斩波电路如图所示，在变压器的一次绕组施加交流电压u1时，铁芯内磁通就变化，在二次绕组上就产生感应电压u2。如果设一、二次绕组匝数为w1、w2时，在二次绕组中产生的电压可用下式表达：u1u2w1w2Φ如何改变直流电压？第2页，共40页，2023年，2月20日，星期一第三章直流斩波电路如左图所示。通过串联可变电阻改变直流电压。R↑，则uL↓；R↓，则uL↑。在串联电阻中也流过与负载电阻电流相同的电流，将产生大的损耗。利用上述原理，使用开关器件，将直流电压转换成脉冲的形式，把这些脉冲组合在一起就得到了输出电压。无需加入电阻，降低损耗由于输出电压由一系列脉冲组成，波形看上去就好像被周期性的斩切了一样。所以称为直流斩波器。第3页，共40页，2023年，2月20日，星期一第三章直流斩波电路直流斩波电路（DCChopper）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/DCConverter）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，DC—DC变换器包括以上两种情况，且甚至更多地指后一种情况

第4页，共40页，2023年，2月20日，星期一斩波电路三种控制方式（根据对输出电压平均值进行调制的方式不同而划分）T不变，变ton—脉冲宽度调制（PWM）ton不变，变T—脉冲频率调制（PFM）ton和T都可调，改变占空比—混合调制3.1降压斩波电路第5页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1基本斩波电路直流斩波电路的种类（按照输出电压的量值）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和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第6页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路uGEuott00E导通占空比（占空比）第7页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路uGEiouottt000E第8页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路uGEiouottt000E第9页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路uGEiouottt000E第10页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路uGEiouottt000E第11页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路ABCDE电容为无损耗的理想元件，在稳态条件下的一个变化周期中，应满足安秒平衡特性，即每个周期中电容储能为零，且电容电压保持恒定。uc1uc2第12页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路iot0电感为无损耗的理想元件，在稳态条件下的一个变化周期中，应满足伏秒平衡特性，即每个周期中电感储能为零，且电感电流保持恒定。第13页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路iot0第14页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路iot0以ρ为变量泰勒展开以ρ为变量泰勒展开平波电抗L足够大时，负载电流完全平直时的负载电流第15页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路iot0平波电抗L足够大时，负载电流完全平直时的负载电流L→∞,

→∞

→0

L→∞,

→∞

→0

第16页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路iot0直接求取：第17页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路iot0能量角度求取：电源仅在VT开通时才有能量输出第18页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路iot0在负载电流平直的假设条件下，可画出电源电流波形tie第19页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路iot0tu0第20页，共40页，2023年，2月20日，星期一上次课部分内容回顾安秒平衡——电容伏秒平衡——电感uGEiouottt000E第21页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路iLt0tuDuGEttiCf由伏秒平衡知，一个周期中L电压平均值为零，因此U0=UD第22页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.1降压斩波电路iLt0tuDuGEttiCf第23页，共40页，2023年，2月20日，星期一变换电路的等效与对偶第24页，共40页，2023年，2月20日，星期一变换器的等效电路和变换器的对偶关系等效电路：变换电路的等效与对偶第25页，共40页，2023年，2月20日，星期一变换器的等效电路和变换器的对偶关系电路对偶：原支路对偶支路开（导通）关（关断）开路短路串联并联电压源电流源电感电容升压降压变换电路的等效与对偶第26页，共40页，2023年，2月20日，星期一变换电路的等效与对偶第27页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.2升压斩波电路电感电容足够大t0i0uGEt一个周期中电感L满足伏秒平衡，可得：BoostChopper的升压比第28页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.2升压斩波电路t0i0uGEt讨论：（1）之所以能够升压原因有二：L的电压泵升作用；C对输出电压的保持作用（2）实际当中，因VT开通期间，C的放电，会使实际输出电压比此理想情况略低。第29页，共40页，2023年，2月20日，星期一2）升压斩波电路的典型应用用于直流电动机传动，直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源3.1.2升压斩波电路用作单相功率因数校正（PFC）电路用于其他交直流电源中第30页，共40页，2023年，2月20日，星期一i2i13.1.2升压斩波电路t0u0uGEtiLI10EI20tL足够大时第31页，共40页，2023年，2月20日，星期一EMi2i13.1.2升压斩波电路t0u0uGEtiLI10EI20t第32页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.3升降压斩波电路第33页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.3升降压斩波电路第34页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.3升降压斩波电路反极性斩波电路第35页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.3升降压斩波电路i2i1t0uLuGEtiLI10EI20t假设电容足够大Uo根据伏秒平衡：输入输出周期平均功率相等：E第36页，共40页，2023年，2月20日，星期一3.1.3升降压斩波电路丘克电路第37页，共40页，2023