電力電子課件含buck電路-第3章直流斬波

第3章直流斬波電路 第3章直流斬波電路·直流斬波電路（DC也稱為直流--直流變換器（DC/DCConverter）。6種基本斬波電路：降壓斬波電路、升壓斬波電路壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波升降壓斬波電路和CukSepic斬波電路和Zeta降壓斬波電（Buck

續(xù)流二極 典型用途之一是拖動直流 ，也可帶蓄電池負(fù)載工作原理t=0時刻驅(qū)動V導(dǎo)通，電源E

VL VL EVD+M-tOTti2OutEOib)電流連續(xù)時的波t負(fù)載供電，負(fù)載電壓u=Eot=t1時控制V關(guān)斷，二極管續(xù)流，負(fù)載電壓

近似為零，

iG

t tx通常串接較大電感L使負(fù)載電

E Eu E 動畫演示

c)電流斷續(xù)時的波數(shù)量關(guān)系Uo

ton

ton

off

ET

E

ton——V通的時間toff——V斷的時間a--導(dǎo)通占UIo U

T不變，變ton—脈沖寬度調(diào)制 ）ton不變，變T—頻率調(diào)制ton和T都可調(diào)，改變占空比—混合型

初始條件分電流連續(xù)和同樣可以從能量傳遞關(guān)系出發(fā)進(jìn)行的推ToM在整個周期T中，負(fù)載消耗的能量RI ToMTooToo

UoIo

I1

ton

Io負(fù)載電流斷續(xù)的情況式（3-

1(1m)eI10=0，且t=tx時

txln

（3-

e1m e1

（3-UtonE

tontx

tx

（3- mE

I1

ton

dt

tx

dtton

m

Uo

（3- T

RR升壓斬波電路（Boost電出電工作原理V處于通態(tài)時，電源EL充電，電流恒定I1，電容

00

圖3-2數(shù)量關(guān)

設(shè)V斷態(tài)的時間為toff，則此期間電感L

EI1to穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中L積蓄能量與釋放能量相等

ton

ETotoffo

toff

。T/toff>1，輸出電壓高于電源電壓，故為升壓斬波電路。T/to

——升壓比；升壓比的倒數(shù)記作

toffT11和的關(guān)系11

Uo

E1

電容C可將輸出電壓保持如果忽略電路中的損耗，則由電源提供的能量僅由負(fù)載消耗，即：EI1UoIo 與降壓斬波電路一樣，升壓斬波電路可看作直流變壓器U1U1o o o

1E1EUI1 UE

Io

升壓斬波電路典型應(yīng)一是用于直流 傳用于直流 傳

Oi

iii II

Et i

t

T

t1tx T動畫演示

圖3-3用于直流 a）電路 b）電流連續(xù) c）電流斷續(xù)當(dāng)V處于通態(tài)時，設(shè) 電樞電流為i1，得下式Ldd

(3-當(dāng)V處于斷態(tài)時，設(shè) 電樞電流為i2，得下式Ldd

EM

（3- mE

EME

（3- uE uEOOt itI i iI

ton

t tttx

1 1

圖3-3用于直流電 m11

ee

電流斷續(xù)

升降壓斬波電(buck-boost基本工作原理R

i2電流為i2。負(fù)載電壓極性為 i2負(fù)下正，與電源電壓極性 反，該電路也稱作反極性 波電路 動態(tài)演示

圖3-4a）電路 b）波T uLdt

（3-EtonEtonUotoVuL=-VuL=Uo

tonto

E tonTton

E1

（3-當(dāng)0<a<1/2時為降壓，當(dāng)1/2<a<1時為升壓，故稱作升降壓斬波電路。也有稱之為buck-boost變換器。 I

tonto

to

1

（3-42）o（3-

t由上式得I2

ton

I1

Uo

（3- 其輸出功率和輸入功率相等，可看作直流變壓器2)Cuk斬波電電路相當(dāng)于開關(guān)S在A、B圖3-5Cuk斬波電路及其等效電路a）電路圖 b）等效電路TT

0iCdt

（3-V處于斷態(tài)的時間toff，則電容電流和時間的乘積為I1toff

I2ton

I1to

（3-I2

toton

TUoUotEoTE E1

1

（3-（3-Speic回路同時導(dǎo)電，L1和L2

Sepic斬波電Zeta斬波電

圖3-6Sepic斬波電路和ZetaUo

tontof

E tonT

E1

（3-

ZetaV處于通態(tài)期間，電源E經(jīng)開關(guān)V關(guān)斷后，L1－VD－C1構(gòu)成振蕩回路，L1的能量轉(zhuǎn)移至

Zeta斬波電圖3-6SepicC1經(jīng)L2

和Zeta斬波電

U

1

（3-3.2.13.2.13.2.23.2.3 時，常要使電 升壓斬波電路能使 合。此電路電的電樞電流可正可負(fù)，但電壓只能

a)電路t必須防止V1和V2同時導(dǎo)通

t工作過程（三種工作方式

圖

3-7 電路響應(yīng)很快 使V4保持通時，等效為圖3-7a所示的電流可逆斬波電路，提供正電壓，可使電工作于第1、2象限?？赡鏀夭娐?，向電提供負(fù)電壓，可使電工作于第3、4象限。圖3-8

重 負(fù)載電流脈波3.2.33相3而成 u2總輸出電流為3個斬波電路單元輸出 u23電流之和，其平均值為單元輸出電流 3u uoi總的輸出電流脈動幅值變得很小 i i ii總輸出電流最大脈動率（電流脈動 i值與電流平均值之比）與相數(shù)的平方 反比 圖3-93相3重斬波電路及其波 當(dāng)上述電路電源公用而負(fù)載為3個獨(dú)立負(fù)載時，則為3相1重斬波電路而當(dāng)電源為3個獨(dú)立電源，向一個負(fù)載供電時，則為1相3重斬波電路多相多重斬波電路還具有備用功能，各斬波