第3章直流变换电路第二讲.ppt

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,第3章 直流变换电路,3.4 升降压变换电路,1) 概述： 升降压变换电路（又称Buck-boost电路）的输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相反，其电路原理图如图3.4.1(a)所示 它主要用于要求输出与输入电压反相，其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源图3.4.1升降压变换电路原理图,3.4 升降压变换电路,2）工作原理： ① ton期间，二极管D反偏而关断，电感储能，滤波电容C向负载提供能量图3.4.1 升降压变换电路及其工作波形,(3.4.4),(3.4.1),② toff期间，当感应电动势大小超过输出电压U0时，二极管D导通，电感经D向C和RL反向放电，使输出电压的极性与输入电压相反3.4 升降压变换电路,2）工作原理：（续） 在ton期间电感电流的增加量等于toff期间的减少量， 得：,(3.4.5),由 的关系，求出输出电压的平均值为：,上式中，D为占空比，负号表示输出与输入电压反相；当D=0.5时，U0=Ud；当0.5Ud，为升压变换；当0≤D0.5时，U0Ud，为降压变换。

3）工作原理：（续） 采用前几节同样的分析方法可得电感电流临界连续时的负载电流平均值为： 变换器的可能运行情况： 实际负载电流Io＞Iok时，电感电流连续 实际负载电流Io = Iok时，电感电流处于临界连续(有断流临界点) 实际负载电流Io＜Iok时，电感电流断流3.4 升降压变换电路,(3.4.5),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,第3章 直流变换电路,1）库克(Cuk)变换电路属升降压型直流变换电路 2）电路的特点：输出电压极性与输入电压相反，出入端电流纹波小，输出直流电压平稳，降低了对外部滤波器的要求3.5 库克变换电路,L1、L2储能电感,耦合电容,快速恢复续流二极管,滤波电容,图3.5.1（a）库克(Cuk)变换电路原理图,3.5 库克变换电路,图3.5.1 库克电路及其等效电路和工作波形,晶闸管关断,晶闸管开通,1） Cuk变换电路也有电流连续和断流两种工作情况，但这里不是指电感电流的断流，而是指流过二极管D的电流连续或断流。

2）工作情况 电流连续：在开关管T的关断时间内，二极管电 流总是大于零 电流断流：在开关管T的关断时间内，二极管电 流在一段时间内为零 临界连续：二极管电流经toff后，在下个开关周 期TS的开通时刻二极管电流正好降 为零3.5 库克变换电路,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,第3章 直流变换电路,3.6 带隔离变压器的直流变换器,1）能使变换器的输入电源与负载之间实现电气隔离，提高变换器运行的安全可靠性和电磁兼容性 2）选择变压器的变比还可匹配电源电压Ud与负载所需的输出电压Uo ，能使直流变换器的占空比D数值适中而不至于接近于零或接近于l 3）能设置多个二次绕组输出几个电压大小不同的直流电压1、引入变压器作用：,1）单端变换器：变换器只需一个开关管，变换器中变压器的磁通只在单方向变化； 2）正激变换器：开关管导通时电源将能量直接传送至负载； 3）反激变换器：开关管导通时电源将电能转为磁能储存在电感中，当开关管阻断时再将磁能变为电能传送到负载；,3.6 带隔离变压器的直流变换器,2、分类：,3.6 带隔离变压器的直流变换器,3.6.1 反激式变换器,图3.6.1 反激式变换器电路与工作波形,一般情况下，反激式变换器的工作占空比D要小于0.5。

反激式变换器工作在输出电流连续的状态下，输出电压UO为：,(3.6.1),3.6 带隔离变压器的直流变换器,图3.6.2 正激式变换器电路,变换器的输出电压为：,该电路的占空比D不能超过0.53.6.2 正激式变换器,(3.6.2),3.6 带隔离变压器的直流变换器,3.6.3 推挽式变换器（属正激式变换器）,图3.6.3 推挽式变换器电路,其工作占空比必须保持小于0.53.6.4 半桥式变换器,3.6 带隔离变压器的直流变换器,图3.6.4 半桥变换电路原理图,图3.6.5 全桥变换电路,3.6.5 全桥变换电路,3.6 带隔离变压器的直流变换器,将半桥电路中的两个电解电容C1和C2换成两只开关管，并配上适当的驱动器，即可组成图3.6.5所示的全桥电路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,第3章 直流变换电路,3.7 直流变换电路的PWM控制技术,3.7.1 直流PWM控制的基本原理,图3.7.1 PWM波形,载波,调制信号,1）PWM波形：将一个直流电压分成N等份，并把每一等份所包围的面积都用一个与其面积相等的等幅矩形 脉冲来代替，得到的脉冲列； 2）调制方法：等腰三角波上下宽度与高度成线性关系且左右对称，当它与任何一个光滑曲线相交时，即得到一组等幅而脉冲宽度正比该曲线函数值的矩形脉冲。

3.7.1 直流PWM控制的基本原理,图3.7.1 PWM波形,调制信号,载波,3）直流PWM控制方式：用ug对直流变换电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，如果这些脉冲的频率不变而宽度变化，经过滤波器后就能得到大小可调的直流电压 调节直流调制信号ur的大小，就可以改变PWM波脉冲的宽度3.7.1 直流PWM控制的基本原理,图3.7.1 PWM波形,调制信号,载波,3.7 直流变换电路的PWM控制技术,1 、双极性电压开关PWM控制方式,开关原理： 直流控制电压与三角波电压比较产生两组开关的PWM控制信号: 1)当uruc时，T1和T4导通，T2和T3关断； 2)当uruc时，开关T1、T4关断，T2、T3导通图3.6.5 全桥变换电路,图3.7.2 双极性电压PWM控制方式,1 、双极性电压开关PWM控制方式,输出电压的平均值为：,变换电路的输出电压可在-Ud到+Ud之间变化: 1） 时，U0=0； 2） 时，U00；,3.7 直流变换电路的PWM控制技术,1）在理想条件下，U0的大小和极性只受占空比D1的控制，而与输出电流i0无关 2）在这种控制方式中，输出电压的平均值U0随控制信号ur线性变化。

3）这种电路平均输出电流I0可正可负在I00时，直流电源Ud向负载U0端传送能量，在I00时，U0向Ud传输能量1 、双极性电压开关PWM控制方式,(3.7.6),3.7 直流变换电路的PWM控制技术,总结：,电路在工作过程中，保持T4导通，T3关断 1）若 ， T1触发导通， T2 关断,u0=Ud； 2) 若 ， T2触发导通， T1关断，u0=02 、单极性电压开关PWM控制方式,图3.6.5 全桥变换电路,3.7 直流变换电路的PWM控制技术,2 、单极性电压开关PWM控制方式,图3.7.3 单极性电压开关PWM控制,平均输出电压U0的表达式为:,D1是开关T1的占空比，Ucm是三角波的峰值，k=Ud/Ucm是比例系数这个公式表明，在单极性电压开关PWM控制方式中，输出电压平均值U0随控制电压ur线性变化不管输出电流I00或I00，U0始终为正值3.7.7),3.7 直流变换电路的PWM控制技术,。