大工17秋《电源技术》离线作业答案

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1、大连理工大学电源技术大作业姓名：学号：学习中心：题目三：降压斩波电路分析一、引言直流■直流变流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，包括直接直流电变流电路和间接直流电变流电路。直接直流电变流电路也称斩波电路，它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，一般是指直接将直流屯变为另一直流电，这种情况下输入与输出Z间不隔离。间接直流变流屯路是在直流变流屯路屮增加了交流环节，在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称带隔离的直流・直流变流电路或直■交■直屯路。直流斩

2、波电路的种类有很多，包括六种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路,Cuk斩波屯路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器，在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用•随Z出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路，本文介绍了降压斩波电路工作原理、参数及在实际屮的应用。二、降压斩波电路工作原理及选择参数及对应计算方法(-)降压

3、斩波电路工作原理电路的原理图如图2所示,Em图2降压斩波电路主电路此电路使用一个全控型器件V,图中为TGBT,若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。并设置了续流二极管VD,在V关断时给负载中电感电流提供通道。主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，如图中Em所示。工作原理：当t二0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E,负载电流io按指数曲线上升。当t二tl时控制V关断，二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数

4、曲线下降，通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。此电路的基本数量关系为：(1)电流连续时负载电压的平均值为tt(1-1)Uo=—纱—E=^E=aE%+hffT上式中，ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间，T为开关周期，(X为导通占空比，简称占空比或导通比。负载电流平均值为(1-2)j=u「匚〃。R(2)电流断续时，负载电压uo平均值会被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。斩波电路有三种控制方式：脉冲宽度调制(PWM)：保持开关周期T不变，调节开关导通时间ton,频率调制：保持开关

5、导通时间ton不变，改变开关周期T。混合型：ton和T都可调，使占空比改变。(二)参数选择(1)整流电路部分整流桥二极管的选择。在桥式整流电路中，每只二极管只在输入电压的半个周期内导通，因此二极管的平均电流只有负载电阻上平均电流的一半，即ID(AV)=10(AV)/2=0.45U2/RL在二极管不导通期间，承受反压的最大值就是变压器二次测电压U2的最大值，即URM二1.414U2,根据上面的选择原则可知选择二极管的最大整流电流IFM(1.110)/2"0.5(U2/RL);最大反向电压URN1.1V

6、2U2=1.1V2X55=84.7V。滤波电容的选择：C=(5T/2)/RL(2)斩波主电路部分对降压斩波电路进行解析基于分时段线性电路这一思想，按V处于通态和处于断态两个过程来分析，初始条件分电流连续和断续。电流连续时得岀10Em"严-1m)E(1-3)/-mJ—八丿(1-4)m=Em/Etx/T=■(t、1〒丿"丿=apt=L/R110和120分别是负载电流瞬时值的最小值和最大值。把式(1-3)和式(1-4)用泰勒级数近似，可得(1-5)平波电抗器L为无穷大，此时负矗流最大值、最小值均等于平均值

7、。(1-5)所示的关系还可从能量传递关系简单地推得，一个周期中，忽略电路中的损耗,则电源提供的能量与负载消耗的能量相等，即ElJ°n=RI^T+EtnIoT_aE-Em则L°-Rt假设电源电流平均值为ii,则有1严冷1。=见其值小于等于负载电流10,由上式得EIX=ocEIo即输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器。电流断续时有T10=0,JzLt=ton+tx吋，i2=0,可以得岀J=^ln1-(1-m)e~apm当‘X<几ff时，电路为电流断续工作状态，tX<'off是电流断续的

8、条件,叩、e(xp—1却m>ep-输出电压平均值为负载电流平均值为根据上式可对电路的工作状态做出判断。该式也是最优参数选择的依据。三、直流斩波电路的应用直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器，在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用•随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路•直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加