直流直流变换器

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1、第五讲第二章直流/直流变换器主要内容一、概述1、电力电子电路的分类2、直流变换电路的分类3、直流变换电路的基本用途二、单象限降压型电路（Buck）（一）电路外特性（二）输出滤波电路的参数的选择（三）PWM控制电路三、单相限升压型电路（boost）1、变压原理2、电感电流连续时的工作特性电感电流断续的工作特性一、概述一、概述1、电力电子电路的分类2、直流变换电路的分类3、直流变换电路的基本用途1、电力电子电路的分类：2直流变换器的分类按器件的开关方式：硬开关和软开关电路按输入端滤波结构：电流源和电压源按输

2、出电隔离:绝缘型和非绝缘型按电路结构分：单相和多相按工作范围：单象限，双象限，和四象限按输出电压：升压，降压、升降压按主电路适用的器件分：全控和半空3直流电压变换器基本用途和要求1）、直流脉冲调速电源克服了相控整流方式在深控时功率因素低，和输出滤波电感大，系统快速性差的缺点2）、开关电源——直流稳压电源理想的直流变换器应具有如下性能输入输出端电压电流均为平滑直流输出阻抗为零快速的动态响应和很强的抗干扰能力高效，小型，轻量二、单象限降压型电路(Buck电路)（一）电路外特性1、电路结构和降压原理A、理想电

3、力电子变换器B、降压原理C、控制方式D、输出电压LC滤波2、电感电流连续式的工作特性3、电感电流断续时的工作特性（二）输出滤波电路的参数的选择1、PWM控制电路（一）电路外特性：电路外特性：在无源负载(最常见是纯电阻负载)下，电路外特性指输出电压平均值Uo与输出电流平均值之间的关系。在直流电动机一类的有源负载下，电路外特性指电动机转速n与电磁转矩Mo间的关系。无论哪种负载，该特性均表征电路在开环条件下的静态性能。1、电路结构和降压原理A、电力电子器件的理想条件（基本假设）：1、开关时间为零2、通态压降为

4、零，断态电阻无穷3、电感电容均为无损耗的理想储能元件4、线路阻抗为零5、输出滤波电感L0足够大。电感电流iL近似于线性升降；输出滤波电容C0足够大，无源负载电压u1无纹波，即u1=U1B、降压原理1、VT导通时，直流电压源直接加在负载上，负载电压为ud2、VT截止时，经二极管续流C、控制方式PWMPFM应用领域：直流电压可调恒压源实现方式：均可以通过反馈电压控制导通和关断的电角度来实现D、输出电压LC滤波电感：对高频电压电流呈现高阻状态，对直流畅通无阻，交流电压分量在电感L中产生的交流电流不大，且交流电

5、压分量绝大部分降落在电感上。电容：电容对直流电流阻抗为无穷大，对交流电流阻抗很小，故流经L的直流电流全部送至负载，而流经L的数值不大的交流电流几乎全部流入电容L，C要根据根据负载端所允许的直流电压纹波值计算2、电感电流连续时工作特性（CCM）A、电感电流连续时电路的两种工作状态a、VT导通,VD截止，通常认为L、C值都选的足够大，则电容电压基本保持不变，为输出电压的平均值U1。则在导通期间加在L上的电压电流的变化量为2、电感电流连续时工作特性VT导通的终点，电流达到最大值b、VT截止，VD导通，通过二极

6、管续流电流的变化量为B、变压比M和电压、电流基本关系电感电流连续时：变比仅和占空比有关，与电流大小无关。M为直流变换器的变比（或电压增益）稳态时，在一个开关周期内，滤波电容上的平均电流为0，故变换器输出的负载电流平均值即为IL变压比M和电压、电流基本关系Ic=iL-Io，当Ic>0,C充电，输出电压升高，当Ic<0时，C放电输出电压降低，因此电容一直处于周期性的充放电状态。当C不够大时，输出电压U1有一定的脉动，则C在一个开关周内的充电电荷为：因此输出电压的脉动量为LC滤波器的谐振频率：因此有变压比M和

7、电压、电流基本关系结论：fs/fc>10~20时，负载电压的纹波就很小了，由此可见，增加开关频率，加大L和C都可以减小输出电压的脉动变压比M和电压、电流基本关系电路外特性：Iocm是临界连续电流Ioc的最大值，Ioc是指电感电流的最小值ILM=0所对应的负载电流3、电感电流断续时工作特性电流断续时的分析和之前电流连续时基本相同。所不同的是电流断续时，变换器电压的变比不仅和占空比有关，而且和负载电流的大小、电感、开关频率以及电压等有关3、电感电流断续时工作特性3、电感电流断续时工作特性当开关元件截止，并且

8、电感电流减小到零时，二极管也截止，此时，所以平均电压公式发生了变化结论：临界负载电流最大值越小，越容易实现电感连续工作的情况。临界电流：电感电流临界连续时，下式成立上式的临界电流可表示为下式：当电流连续时，输出特性是直线电流断续时，输出特性为非线性的在电感电流临界连续时，若加大负载则进入连续区；若减小负载，则进入断续区Buck变压器的输出特性：（二）、输出滤波电路的参数的选择1、电感选择2、电容选择（二）、输出滤波电路的参数的选择1、滤波电