情境三任务4-DC-DC变换电路

学习情境三

功率变换电路功率变换电路电力电子器件AC-DC变换电路DC-AC变换电路DC-DC变换电路学习任务4

DC-DC变换电路知识准备：DC―DC变换电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变换电路和间接直流变换电路。直接直流变换电路也称为斩波电路，它的功能是 将直流电变为另固定电压或可调电压的直流电，一般是指直接将直流电变为另一直流

电，这种情况下输入与输出之间不隔离。间接直流变换电路是在直流变换电路中增加了交流环节，在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称为带隔离的DC―DC变换电路。问题1：直流斩波电路的工作原理和控制方式是怎样的？学习任务4

DC-DC变换电路问题1：直流斩波电路的工作原理和控制方式是怎样的？1）斩波电路工作原理：工程上，一般将以开关管按一定控制规律调制且无变压器隔离的DC-DC变换器称为直流斩波器。直流斩波电路主要工作方式是脉宽调制(PWM)工作方式，基本原理是通过开关管把直流电斩成方波（脉冲波），通过调节方波的占空比（脉冲宽度与脉冲周期之比）来改变电压。学习任务4

DC-DC变换电路问题1：直流斩波电路的工作原理和控制方式是怎样的？1）斩波电路工作原理：用可控的功率开关管代替开关，输入一定的控制信号，控制电路的交替通断，获得可调的输出电压，达到降压的目的。学习任务4

DC-DC变换电路问题1：直流斩波电路的工作原理和控制方式是怎样的？1）斩波电路工作原理：在周期t不变的情况下，改变导通时间就可以改变Uo的大小。将功率开关的导通时间与开关周期之比定义为占空比（Duty

ration），用D表示。由于占空比D小于等于1，所以输出电压Uo小于或等于输入电压E。因此改变D值就可以改变输出电压平均值的大小。而占空比的改变可以通过改变导通时间或周期来实现。学习任务4

DC-DC变换电路问题1：直流斩波电路的工作原理和控制方式是怎样的？2）斩波电路控制信号：• （1）脉冲宽度调制（PWM）• 即维持斩波周期T不变，改变ton。在这种控制方式中，输出电压波形的周期或频率是不变的，因此输出谐波的频率也是不变的，这使得滤波器的设计变得较为容易，并得到普遍应用。• （2）脉冲频率调制（PFM）• 即维持ton不变，改变T。在这种控制方式中，由于输出电压波形的周期或频率是变化的，因此输出谐波的频率也是变化的，这使得滤波器的设计比较困难，输出波形谐波干扰严重，一般很少采用。• （3）调频调宽混合控制• 这种控制方式不但要改变ton也要改变T，其特点是：可以大大提高输出范围，但由于频率是变化的，也存在着设计滤波器较难的问题。学习任务4

DC-DC变换电路问题2：什么是降压斩波电路？1）降压电路结构：• （1)

为抑制输出电压脉动，在基本原理电路中加入滤波电容C；• （2)

为限制开关管VD导通时的电流应力，将缓冲电感串入开关管VD的支路中；• （3）为了避免开关管VD关断时缓冲电感中电流的突变，加入续流二极管D。学习任务4

DC-DC变换电路问题2：什么是降压斩波电路？2）降压原理：• 红线为连续输出波形，其平均电压如蓝线所示。改变脉冲宽度即可改变输出电压，在时间t1前脉冲较宽、间隔窄，平均电压（Uo1）较高；在时间t1后脉冲变窄，平均电压（Uo2）降低。固定方波周期T不变，改变占空比调节输出电压就是(PWM)法，也称为定频调宽法。由于输出电压比输入电压低，称之为降压斩波电路或Buck变换器。学习任务4

DC-DC变换电路问题2：什么是降压斩波电路？2）降压原理：• 方波脉冲不能算直流电源，实际使用要加上滤波电路。问题3：什么是升压斩波电路？学习任务4

DC-DC变换电路问题3：什么是升压斩波电路？1）升压电路结构：• Boost型升压变换器称为并联开关变换器，由功率开关，二极管、储能电感、输出滤波电容等组成。学习任务4

DC-DC变换电路问题3：什么是升压斩波电路？2）升压原理：• 当开关管VD导通时，电流通过电感L时会在L中存储能量，此时负载上的电压由C提供，当开关管VD关断时电感L释放能量，输出电压为输入电压�i与L产生的电压相加，故提高了输入电压。该电路称为升压斩波电路或Boost变换器，输出电压U0=Ui/（1-D），D是占空比，值必须小于1。问题4：什么是升降压斩波电路？学习任务4

DC-DC变换电路问题4：什么是升降压斩波电路？1）升降压斩波电路结构：• Boost型升降压变换器的特点是输出电压可以低于电源电压，也可以高于电源电压，是将降压斩波和升压斩波电路结合的一种直接变换电路。主要由功率开关，二极管、储能电感、输出滤波电容等组成。学习任务4

DC-DC变换电路问题4：什么是升降压斩波电路？2）升降压斩波电路工作原理：问题5：DC-DC变换电路有哪些应用？学习任务4

DC-DC变换电路问题5：

DC-DC变换电路有哪些应用？在直流驱动电动机的功率小于5kW的纯电动汽车（观光车、巡逻车、清扫车等）动力电池组直接通过DC/DC变换器，为小型电动车辆的直流电动机提供直流电流。在纯电动汽车、“电一电”耦合电力汽车（自行发电电动汽车、燃料电池汽车）中，在能量混合型电力系统中，用升压型DC/DC变换器，在功率混合型电力系统中，采用双向升降压型DC/DC变换器，或全桥型DC/DC变换器，车辆在滑行或下坡制动时