升壓斬波電路的基本原理

1、升壓斬波電路的基本原理 工作原理 假設(shè) L 值很大, C 值也很大（3-20）V 通時(shí), E 向 L 充電,充電電流恒為I1,同時(shí) C 的電壓向負(fù)載供電,因 C 值很大,輸出電壓uo 為恒值,記為 Uo；設(shè) V 通的時(shí)間為 ton,此階段 L 上積蓄的能量為EI1tonV 斷時(shí), E 和 L 共同向 C 充電并向負(fù)載 R 供電；設(shè) V 斷的時(shí)間為toff,就此期間電感L 釋放能量為UoEI1 toff穩(wěn)態(tài)時(shí),一個(gè)周期LT 中 L 積蓄能量與釋放能量相等 VDEI1 ti 1 onUoEi o I1toffEi GVCu oRi GaO i otI 1Obt圖 3-2 升壓斬波電路及其工作波形化

2、簡(jiǎn)得：UoTtontoffEa）電路圖b）波形tTE（3-21）/toff1offtoff,輸出電壓高于電源電壓, 故稱該電路為 升壓斬波電路；也稱之為 boost變換器T / t off 升壓比,調(diào)劑其大小即可轉(zhuǎn)變 Uo 大小,調(diào)劑方 法與 3.1.1 節(jié)中介紹的轉(zhuǎn)變導(dǎo)通比 a 的方法類似；將升壓比的倒數(shù)記作 b ,即；t offb 和導(dǎo)通占空比 a 有如下關(guān)系：T1（3-22）因此,式（ 3-21）可表示為1E11E（3-23）Uo升壓斬波電路能使輸出電壓高于電源電壓的緣由一是 L 儲(chǔ)能之后具有使電壓泵升的作用二是電容 C 可將輸出電壓保持住以上分析中, 認(rèn)為 V 通態(tài)期間因電容C 的作用

3、使得輸出電壓Uo 不變,但實(shí)際 C 值不行能無(wú)窮大,在此階段其向負(fù)載放電,故實(shí)際輸出電壓會(huì)略低Uo 必定會(huì)有所下降,假如忽視電路中的損耗,就由電源供應(yīng)的能量?jī)H由負(fù)載 R 消耗,即EI 1 U o I o（3-24）該式說明,與降壓斬波電路一樣, 升壓斬波電路也可看成是直流變壓器；根 據(jù) 電 路 結(jié) 構(gòu) 并 結(jié) 合 式 （ 3-23） 得 出 輸 出 電 流 的 平 均 值 Io 為I o U o 1 E（3-25）R R由式（ 3-24）即可得出電源電流 I1 為：（3-26）I1UoIo12EER2. 升壓斬波電路的典型應(yīng)用一是用于直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)二是用作單相功率因數(shù)校正（PFC）電路三是用于

4、其他交直流電源中MEMLVVDoEuauoI 10i 1TI20Ei 2I10ttuoti 1I20t1Et2tOOi 2ii oOt ont offOonTt xtt off圖 3-3 用于直流電動(dòng)機(jī)回饋能量的升壓斬波電路及其波形a） 電路圖b） 電流連續(xù)時(shí)c） 電流斷續(xù)時(shí)用于直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)時(shí)通常是用于直流電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)時(shí)把電能回饋給直流電源實(shí)際電路中電感L 值不行能為無(wú)窮大,因此該電路和降壓斬波電路一樣,也有電動(dòng)機(jī)電樞電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài)此時(shí)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于圖 3-2 電路 中的電源,而此時(shí)的直流電源相當(dāng)于圖 3-2 中電路中的負(fù)載； 由于直流電源的電壓基本是恒 定的,因此不必并

5、聯(lián)電容器；電路分析（3-27）V處 于 通 態(tài) 時(shí) , 設(shè) 電 動(dòng) 機(jī) 電 樞 電 流 為i1 , 得 下 式Ldi1Ri 1EMdt（3-28）式中 R 為電機(jī)電樞回路電阻與線路電阻之和；設(shè) i1 的初值為 I10,解上式得i1I10etE M1etR（3-29）當(dāng) V 處于斷態(tài)時(shí),設(shè)電動(dòng)機(jī)電樞電流為i2,得下式：Ldi2Ri2E MEdt設(shè) i2 的初值為 I20,解上式得：（3-30）i2I20ettonEEM1etR當(dāng)電流連續(xù)時(shí),從 i2=I10,由此可得：I（3-31）圖 3-3b 的電流波形可看出 ,t=ton 時(shí)刻 i1=I20,t=toff 時(shí)刻20I10etonEM1eton

6、RI10I20etoffEEm1etoffR（3-32）由以上兩式求得：toff（3-33）I10E M1eeEEm1eeEERTR1eR1e（3-34）I20E MetonTmee1eRTR1R與降壓斬波電路一樣,把上面兩式用泰勒級(jí)數(shù)線性近似,得）I10I20mEIo,即（ 3-35R該式表示了 L 為無(wú)窮大時(shí)電樞電流的平均值I o m ER E MR E（3-36）該式說明, 以電動(dòng)機(jī)一側(cè)為基準(zhǔn)看, 可將直流電源看作是被降低到了 E；當(dāng)電樞電流斷續(xù)時(shí)的波形如 圖 3-3c 所示；當(dāng) t=0 時(shí)刻 i1=I10=0,令式（ 3-31）中 I10=0 即可求出 I20,進(jìn)而可寫出 i2 的表達(dá)式；另外,當(dāng) t=t2 時(shí), i2=0,可求得 i2 連