第三 直流变换电路.pptxVIP

3.1 直流变换电路的工作原理 3.2 降压变换电路 3.3 升压变换电路 3.4 升降压变换电路 3.5 库克变换电路 3.6 带隔离变压器的直流变换器 3.7 直流变换电路的PWM控制技术 ;3.1 直流变换电路的工作原理;直流变换电路的常用工作方式主要有两种： ① 脉冲频率调制(PFM)工作方式： 即维持Ton不变，改变TS。在这种调压方式中，由于输出电压波形的周期是变化的，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，输出谐波干扰严重，一般很少采用。 ② 脉宽调制(PWM)工作方式： 即维持TS不变， Ton改变。在这种调压方式中，输出电压波形的周期是不变的，因此输出谐波的频率也不变，这使得滤波器的设计容易。 ;理想的电力电子变换器; 3.1 直流变换电路的工作原理 3.2 降压变换电路 3.3 升压变换电路 3.4 升降压变换电路 3.5 库克变换电路 3.6 带隔离变压器的直流变换器 3.7 直流变换电路的PWM控制技术 ;3.2 降压变换电路;电流连续时的工作特性;3.2 降压变换电路;;图3.2.2 电感电流波形图;VG>0, T管导通;VG=0, T管阻断;降压原理;输出电压; (3.2.4) ;;;工作电流的平均值表达式;电容C在一个开关周期内的充、放电电荷为：;输出纹波电压： 在Buck电路中，如果滤波电容C的容量足够大，则输出电压U0为常数。然而在电容C为有限值的情况下，直流输出电压将会有纹波成份。 电流连续时的输出电压纹波为 其中f为buck电路的开关频率， fc为电路的截止频率。 它表明通过选择合适的L、C值，当满足fc＜＜f 时，可以限制输出纹波电压的大小，而且纹波电压的大小与负载无关。;2）电感电流iL临界连续状态： 变换电路工作在临界连续状态时，即有I1=0，由 可得维持电流临界连续的电感值L0为： 即电感电流临界连续时的负载电流平均值为 ： 式中Iok为电感电流临界连续时的负载电流平均值。 总结：临界负载电流Iok与输入电压Ud、电感L、开关频率f以及开关 管T的占空比D都有关。 当实际负载电流Io＞ Iok时，电感电流连续； 当实际负载电流Io = Iok时，电感电流处于连续（有断流临界点）; ???实际负载电流Io ＜Iok时，电感电流断流；;输出电压LC滤波;滤波器电抗对谐波的阻抗为： ωL; 3.1 直流变换电路的工作原理 3.2 降压变换电路 3.3 升压变换电路 3.4 升降压变换电路 3.5 库克变换电路 3.6 带隔离变压器的直流变换器 3.7 直流变换电路的PWM控制技术 ; 3.3 升压变换电路;电流连续时的工作特性;3）工作原理： ton工作期间：二极管反偏 截止，电感L储能，电容C 给负载R提供能量。 toff工作期间：二极管Ｄ 导通，电感L经二极管Ｄ给 电容充电，并向负载RL提 供能量。 可得： 式中占空比D=ton/TS，当D=0时，U0=Ud，但D不能为1，因此在 0≤D＜1的变化范围内 Uo≥Uin;波形分析;比较3.3.1与3.3.3，令△IL相等，ton+toff=TS得3.3.5式;假定负载电流平均值为IO;电流处于临界连续时I1=0;4）Buck变换器的可能运行情况： 根据在理想状态下，电路的输出功率等于输入功率，参考降压变换电路的计算方法，可得电感电流临界连续时的负载电流平均值为： 当实际负载电流Io＞I0k时，电感电流连续。 当实际负载电流Io = I0k时,电感电流处于临界连续(有断流临界点)。 当实际负载电流Io＜I0k时，电感电流断流。 ; 输出电压脉动等于开关管T导通期间电容C向负载放电的电压变化量（ic波形阴影部分为一个周期电荷泄放量），电容C上的脉动电压就是输出纹波电压。 ?V0可近似地由下式确定; ① T导通时为电感L储能阶段，此时电源不向负载提供能量，负载靠储于电容C的能量维待工作。 ② T阻断时，电源和电感共同向负载供电，同时给电容 C充电。 ;③ 没有电压闭环调节的Boost变换器不宜在输出端开路情况下工作：因为稳态运行时，开关管T导通期间 ( )电源输入到电感L中的磁能，在T截止期间通过二极管D转移到输出端，如果负载电流很小，就会出现电流断流情况。如果负载电阻变得很大，负载电流太小，这时若占空比D仍不减小、ton不变