電力電子技術(shù)基礎(chǔ)15－DCtoDC

1、Fundamentals of Power Electronics Technology 電力電子技術(shù)基礎(chǔ)South China University of Technology第三部分 電力電子變換電路6South China University of Technology第5章 直流斬波電路5.1.4 Buck-Boost Converter電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路別名 降壓升壓變換器 反號(hào)變換器電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路設(shè)計(jì)構(gòu)想與電路結(jié)構(gòu)Buck-Boost ConverterB-B.Converter =Buck 串聯(lián) Boost電力電子技術(shù)第三部分 電力電

2、子變換電路電路分析（電流連續(xù)時(shí)）電壓可以升高，也可以下降輸入、輸出電流脈動(dòng)發(fā)射極不接地電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路Buck_Boost電路特點(diǎn)5.1.5 Cuk Converter電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路別名 升壓降壓變換器 Boost_Buck變換器1980年，美國(guó)加州理工學(xué)院電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路設(shè)計(jì)構(gòu)想與電路結(jié)構(gòu)Cuk ConverterCuk Converter =Boost 串聯(lián) Buck電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路電路分析 C1足夠大；穩(wěn)態(tài)時(shí)UL1、2 = 0S 通S 關(guān) 電感上的電壓 由串聯(lián)結(jié)構(gòu)，或L1或L2電壓電壓可以升高，也可

3、以下降能量轉(zhuǎn)換電容電壓高、紋波電流大電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路Buck_Boost電路特點(diǎn)輸入、輸出電流連續(xù)開關(guān)管發(fā)射極接地5.2.1 直流可逆斬波電路IdUd第一象限：Ud0, Id0第二象限：Ud0, Id0第三象限：Ud 0, Id 0 第四象限：Ud 0電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路直流可逆斬波電路電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路雙象限半橋斬波器Buck ConverterBoost Converter并聯(lián) 電機(jī)運(yùn)行于正向電動(dòng)狀態(tài)，能量由輸入直流電源供向負(fù)載。 電機(jī)運(yùn)行于正向制動(dòng)狀態(tài)，能量由負(fù)載向直流輸入電源回饋。電流可逆斬波電路：電樞電流可逆，兩象限運(yùn)行，但

4、電壓極性是單向的當(dāng)需要電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)以及可電動(dòng)又可制動(dòng)的場(chǎng)合，須將兩個(gè)電流可逆斬波電路組合起來(lái)，分別向電動(dòng)機(jī)提供正向和反向電壓，成為橋式可逆斬波電路S1和D1構(gòu)成降壓斬波電路，由電源向直流電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)運(yùn)行，工作于第1象限S2和D2構(gòu)成升壓斬波電路，把直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊答伒诫娫?，使電?dòng)機(jī)作再生制動(dòng)運(yùn)行，工作于第2象限電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路雙象限半橋斬波器在直流電機(jī)負(fù)載的情況電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)：電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路四象限全橋斬波器正接 + 短接四象限運(yùn)行，電壓、電流、功率均可逆反接 + 短接開關(guān)器件動(dòng)作規(guī)律： 每臂兩個(gè)開關(guān) 不同時(shí)斷開 不同時(shí)導(dǎo)

5、通 即：同臂互補(bǔ)動(dòng)作（實(shí)際存在閉鎖時(shí)間）半橋并聯(lián)降壓 電機(jī)運(yùn)行于反向電動(dòng)狀態(tài)，能量由直流輸入電源供向負(fù)載。工作模式：降壓（將Ui的電壓降低后送到負(fù)載）輸出電壓方向：反向（UAB0）輸出電壓大?。狠敵鲭娏鞣较颍悍聪螂娏﹄娮蛹夹g(shù)第三部分 電力電子變換電路四象限全橋斬波器(第三象限時(shí))升壓 電機(jī)運(yùn)行于反向制動(dòng)狀態(tài)，能量由負(fù)載供向直流輸入電源。電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路四象限全橋斬波器(第四象限時(shí))工作模式：輸出電壓方向：正向輸出電壓大?。狠敵鲭娏鞣较颍贺?fù)向升壓（將負(fù)載的電壓升高后向Ui回饋電能）電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路四象限全橋斬波器 設(shè)：L足夠大；穩(wěn)態(tài)；R= 05.2.2

6、 多相多重?cái)夭娐废鄶?shù) 一個(gè)控制周期中電源側(cè)的電流脈波數(shù)重?cái)?shù) 負(fù)載電流脈波數(shù)電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路多相多重?cái)夭娐纺康模簻p小斬波電路輸入、輸出電流的脈動(dòng)。措施：可在電源和負(fù)載之間接入多個(gè)結(jié)構(gòu)相同但相位錯(cuò) 開的斬波電路，構(gòu)成多相多重?cái)夭娐贰Ｏ喈?dāng)于由3個(gè)降壓斬波電路單元并聯(lián)而成，總輸出電流為3個(gè)斬波電路單元輸出電流之和，其平均值為單元輸出電流平均值的3倍，脈動(dòng)頻率也為3倍由于3個(gè)單元電流的脈動(dòng)幅值互相抵消，使總的輸出電流脈動(dòng)幅值變得很小 電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路三相三重?cái)夭娐房傒敵鲭娏髯畲竺}動(dòng)率（電流脈動(dòng)幅值與電流平均值之比）與相數(shù)的平方成反比和單相時(shí)相比，設(shè)輸出

7、電流最大脈動(dòng)率一定時(shí)，所需平波電抗器總重量大為減輕當(dāng)上述電路電源公用而負(fù)載為3個(gè)獨(dú)立負(fù)載時(shí)，則為3相1重?cái)夭娐范?dāng)電源為3個(gè)獨(dú)立電源，向一個(gè)負(fù)載供電時(shí)，則為1相3重?cái)夭娐范嘞喽嘀財(cái)夭娐愤€具有備用功能，各斬波電路單元可互為備用電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路三相三重?cái)夭娐?.3 直流斬波電路的控制方法斬波電路三種時(shí)間比控制方式（根據(jù)對(duì)輸出電壓平均值進(jìn)行調(diào)制的方式不同而劃分）定頻調(diào)寬控制法：T不變，變ton 脈沖寬度調(diào) 制（PWM）2.定寬調(diào)頻控制法：ton不變，變T 頻率調(diào)制3.調(diào)頻調(diào)寬混合控制法：ton和T都可調(diào)，改變占 空比混合型電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路斬波電路的

8、時(shí)間比控制方法電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路PWM控制方法電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路PWM控制方法5.3 晶閘管的換流技術(shù)電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路換流的方法換流電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過(guò)程，也稱為換相。開通：適當(dāng)?shù)拈T極驅(qū)動(dòng)信號(hào)就可使器件開通。關(guān)斷：全控型器件可通過(guò)門極關(guān)斷。半控型器件晶閘管，必須利用外部條件才能關(guān)斷。一般在晶閘管電流過(guò)零后施加一定時(shí)間反壓，才能關(guān)斷。研究換流方式主要是研究如何使器件關(guān)斷。電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路換流方式分類1) 器件換流（Device Commutation）利用全控型器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。在采用IGB

9、T 、電力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器件的電路中的換流方式是器件換流。2) 電網(wǎng)（電源）換流（Line Commutation）電網(wǎng)提供換流電壓的換流方式。將負(fù)的電網(wǎng)電壓施加在欲關(guān)斷的晶閘管上即可使其關(guān)斷。不需要器件具有門極可關(guān)斷能力，但不適用于沒(méi)有交流電網(wǎng)的無(wú)源逆變電路。3) 負(fù)載換流（Load Commutation）4) 強(qiáng)迫換流（Forced Commutation）電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路負(fù)載換流由負(fù)載提供換流電壓的換流方式。負(fù)載電流的相位超前于負(fù)載電壓的場(chǎng)合，都可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流?；镜呢?fù)載換流電路，4個(gè)橋臂均由晶閘管組成。整個(gè)負(fù)載工作在接近并聯(lián)諧振狀態(tài)而略

10、呈容性。電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路強(qiáng)迫換流強(qiáng)迫換流（Forced Commutation）由換流電路內(nèi)電容直接提供換流電壓直接耦合式強(qiáng)迫換流通過(guò)換流電路內(nèi)的電容和電感的耦合來(lái)提供換流電壓或換流電流電感耦合式強(qiáng)迫換流設(shè)置附加的換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反壓或反電流的換流方式稱為強(qiáng)迫換流。 通常利用附加電容上所儲(chǔ)存的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此也稱為電容換流。分類直接耦合式強(qiáng)迫換流 當(dāng)晶閘管VT處于通態(tài)時(shí)，預(yù)先給電容充電。當(dāng)S合上，就可使VT被施加反壓而關(guān)斷。 也叫電壓換流。直接耦合式強(qiáng)迫換流原理圖電感耦合式強(qiáng)迫換流原理圖電感耦合式強(qiáng)迫換流 先使晶閘管電流減為零，然后通過(guò)反并聯(lián)二極管使其加上反向電壓。 也叫電流換