升压斩波电路的基本原理.docx

升压斩波电路的基本原理❖ 工作原理> 假设L值很大，C值也很大> V通时，E向L充电，充电电流恒为门，同时C的电压向负载供 电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为Uo设V通的时间 为ton，此阶段L上积蓄的能量为EIt> V断时，E和L共同向C充电并向负载1R供电设V断的时间为 toff，则此期间电感L释放能量为（U - E）Ito 1 off>稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等3-20)Rb)图 3-2 升压斩波电路及其工作波形a）电路图 b）波形U _t +t E _ T E 化简得： Uo 二蔷 OfFE二；E （3-21）off offT/tff >1 ，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电off 路也称之为 boost 变换器T /t ——升压比，调节其大小即可改变 Uo 大小，调节方 off与3.1.1节中介绍的改变导通比a的方法类似将升压比的倒数记作b，即 B = ^©ffb和导通占空比a有如下关系： T因此，式（3-21）可表示为1 -a3-23)升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因一是L储能之后具有使电压泵升的作用二是电容C可将输出电压保持住 以上分析中，认为V通态期间因电容C的作用使得输出电压Uo不变，但 实际C值不可能无穷大，在此阶段其向负载放电，Uo必然会有所下降， 故实际输出电压会略低如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载 R 消耗，即EI = U I1 o o（3-24）该式表明，与降压斩波电路一样，升压斩波电路也可看成是直流变压器。

根据电路结构并结合式（3-23）得出输出电流的平均值 Io 为U 1 E/ - „ —3-25)o R 0 R由式（3-24）即可得出电源电流 I1 为I = Uo I =丄 E1 E o B 2 R3-26）2. 升压斩波电路的典型应用> 一是用于直流电动机传动>二是用作单相功率因数校正（PFC）电路> 三是用于其他交直流电源中a)图 3-3 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形a) 电路图 b) 电流连续时 c) 电流断续时用于直流电动机传动时通常是用于直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源 实际电路中电感 L 值不可能为无穷大，因此该电路和降压斩波电路一样，也有电动机电枢电流连续和断续两种工作状态 此时电机的反电动势相当于 图 3-2 电路 中的电源，而此时的直流 电源相当于图 3-2 中电路中的负载由于直流电源的电压基本是恒 定的，因此不必并联电容器电路分析V 处 于 通 态 时 ， 设 电 动 机 电 枢 电 流 为 i 1 ， 得 下 式L dii + Ri = Edt 1 M3-27)式中 R 为电机电枢回路电阻与线路电阻之和设 i 1 的初值为 I10 ，解上式得. _z E匚丄i — I e t + ——m 1 — e t1 10 R3-28)当 V 处于断态时，设电动机电枢电流为 i 2 ，得下式L di2 + Ri — E — Ed t 2 M3-29)设 i 2 的初值为 I20 ，解上式得：3-30)1 — I e2 20Mon E — Et — MR1—e、tt丿当电流连续时，从 图 3-3b 的电流波形可看出i2=I10，由此可得：t=ton 时刻 i1=I20，t=toff 时刻20t—-on-et103-31)、t_—one t 丿10203-32)由以上两式求得：E_ —M10 R3-33)3-34)E—EmR(讦 -tOfT1 一 e tE_ —M —20 RE(1 — e-卩p1 1m —R丿V1 — e—p 丿ERT1 — e t( 、1— T—on —e t — e t与降压斩波电路一样，把上面两式用泰勒级数线性近似，得I _ I _（m - B10 20 R3-35该式表示了 L为无穷大时电枢电流的平均值Io,即_（m 一卩）R _化严3-36)该式表明,以电动机一侧为基准看,可将直流电源看作是被降低到了 BE当电枢电流断续时的波形如 图 3-3c 所示。

当t=0时刻i1=I10=0，令式（3-31 ）中110=0即可求出I20,进而可写出i2的表 达式另外，当t=t2时，i2=0，可求得i2持续的时间tx，即一 ^on1— me t_t ln1—m3-37)当 tx