直流变换电路.ppt

第第3章章 直流变换电路直流变换电路 l1、、定义：定义：l 利利用用电电力力开开关关器器件件周周期期性性的的开开通通与与关关断断来来改改变变输输出出电电压压的的大大小小，，将将直直流流电电能能转转换换为为另另一一固固定定电电压压或或可可调调电电压压的的直直流流电电能能的的电电路路称称为为直直流流变变换换电电路路开开关关型型DC/DC变变换换电电路路/斩斩波器波器)l2、分类：、分类：l 按按稳稳压压控控制制方方式式:脉脉冲冲宽宽度度调调制制(PWM)、、脉脉冲冲频频率率调调制制 (PFM)直流变换电路直流变换电路l 按按变变换换器器的的功功能能:降降压压变变换换电电路路(Buck)、、升升压压变变换换电电路路(Boost)、、升升降降压压变变换换电电路路(Buck-Boost)、、库库克克变变换换电电路路(Cuk)和全桥直流变换电路和全桥直流变换电路 l3、隔离方式：、隔离方式：l 在在直直流流开开关关稳稳压压电电源源中中直直流流变变换换电电路路常常常常采采用用变变压压器器实实现现电隔离，而在直流电机的调速装置中可不用变压器隔离电隔离，而在直流电机的调速装置中可不用变压器隔离。

l 3.1 直流变换电路的工作原理直流变换电路的工作原理l 3.2 降压变换电路降压变换电路l 3.3 升压变换电路升压变换电路l 3.4 升降压变换电路升降压变换电路 l 3.5 库克变换电路库克变换电路 l 3.6 带隔离变压器的直流变换器带隔离变压器的直流变换器l 3.7 直流变换电路的直流变换电路的PWMPWM控制技术控制技术 第第3章章 直流变换电路直流变换电路 3.1 直流变换电路的工作原理直流变换电路的工作原理v工作原理：工作原理：图中图中S是可控开关，是可控开关，R为纯阻性负为纯阻性负载在时间内当开关载在时间内当开关S接通时，电流经负载电接通时，电流经负载电阻阻R流过，流过， R两端就有电压；在时间内开关两端就有电压；在时间内开关T断开时，断开时， R中电流为零，电压也变为零中电流为零，电压也变为零 ü电路中开关的占空比电路中开关的占空比lTS为开关为开关T的工作周期，的工作周期，ton为导通时间为导通时间ü由波形图可得到由波形图可得到输出电压平均值输出电压平均值为为l ü若认为开关若认为开关T无损耗，则无损耗，则输入功率输入功率为为 式（式（3.1.2）中）中Ud为输入直流电压。

为输入直流电压输输出出电电压压平平均均值值的的改改变变：：因因为为D是是0～～1之之间间变变化化的的系系数数，，因因此此在在D的的变变化化范范围围内内输输出出电电压压UO总总是是小于输入电压小于输入电压Ud，，改变改变D值就可以改变其大小值就可以改变其大小占空比的改变：占空比的改变：通过改变通过改变ton 或或TS来实现 l图图3.1.1 基本的斩波器电路基本的斩波器电路l 及其负载波形及其负载波形 （（3.1. 2））（（3.1.1））（（3.1.3））l直流变换电路的常用工作方式主要有两种：直流变换电路的常用工作方式主要有两种：l①① 脉冲频率调制脉冲频率调制(PFM)工作方式：工作方式：l 即即维维持持Ton不不变变，，改改变变TS在在这这种种调调压压方方式式中中，，由由于于输输出出电电压压波波形形的的周周期期是是变变化化的的，，因因此此输输出出谐谐波波的的频频率率也也是是变变化化的的，，这这使使得得滤滤波波器器的的设设计计比比较较困难，输出谐波干扰严重，一般很少采用困难，输出谐波干扰严重，一般很少采用 l②② 脉宽调制脉宽调制(PWM)工作方式：工作方式：l 即即维维持持TS不不变变，，改改变变Ton。

在在这这种种调调压压方方式式中中，，输输出出电电压压波波形形的的周周期期是是不不变变的的，，因因此此输输出出谐谐波波的的频率也不变，这使得滤波器的设计容易频率也不变，这使得滤波器的设计容易3.1 直流变换电路的工作原理直流变换电路的工作原理l 3.1 直流变换电路的工作原理直流变换电路的工作原理l 3.2 降压变换电路降压变换电路l 3.3 升压变换电路升压变换电路l 3.4 升降压变换电路升降压变换电路 l 3.5 库克变换电路库克变换电路 l 3.6 带隔离变压器的直流变换器带隔离变压器的直流变换器l 3.7 直流变换电路的直流变换电路的PWMPWM控制技术控制技术 第第3章章 直流变换电路直流变换电路 3.2 降压变换电路降压变换电路§原理图原理图 续流二极管续流二极管全控全控型电型电力器力器件件输入直输入直流电压流电压滤波电感滤波电感滤波电容滤波电容负载负载3.2 降压变换电路降压变换电路ü导通导通期间（期间（ton ）：）：电力开关器件电力开关器件导通，电感蓄能，二极管导通，电感蓄能，二极管D D反偏。

反偏 等效电路如图等效电路如图3.2.1 (b)3.2.1 (b)所示所示 ；；ü关断期间（关断期间（t toffoff）：）：电力开关器电力开关器件断开，电感释能，二极管件断开，电感释能，二极管D D导导通续流等效电路如通续流等效电路如3.2.1(c)3.2.1(c)所所示；示；ü由波形图由波形图3.2.1(b)可以计算出可以计算出输出输出电压的平均值电压的平均值为：为：图图3.2.1 降压电路及其波形图降压电路及其波形图(3.2.3)ü 忽略器件功率损耗，即忽略器件功率损耗，即 输入输出电流关系输入输出电流关系为：为：v电感中的电流电感中的电流i iL L是否连续，取决于开关频率、滤波电感是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容和电容C的数值3.2 降压变换电路降压变换电路图图3.2.2 电感电流波形图电感电流波形图v Buck变换器的可能运行情况：变换器的可能运行情况：电感电流连续模式电感电流连续模式电感电流临界电感电流临界连续状态连续状态电感电流断流模式电感电流断流模式3.2 降压变换电路降压变换电路 (3.2.4) l1 1）电感电流）电感电流i iL L连续模式连续模式 ：：ü在在t tonon期间期间: :电感上的电压为电感上的电压为 由于电感由于电感L L和电容和电容C C无损耗，因此无损耗，因此i iL L从从I I1 1线性增长至线性增长至I I2 2，上式可，上式可以写成以写成式中式中△I△IL L=I=I2 2－－I I1 1为电感上电流的变化量，为电感上电流的变化量，U UO O为输出电压的平均值。

为输出电压的平均值3.2 降压变换电路降压变换电路 (3.2.5) (3.2.6) (3.2.7) (3.2.8) (3.2.9) l1 1）电感电流）电感电流i iL L连续模式连续模式 ：：ü在在t toffoff期间期间: :假设电感中的电流假设电感中的电流i iL L从从I I2 2线性下降到线性下降到I I1 1，，则有则有l根据式根据式(3.2.4)(3.2.4)、、(3.2.5)(3.2.5)可求出开关周期Ｔ可求出开关周期ＴS S为为l 上式中上式中△△IL为流过电感电流的峰－峰值，最大为为流过电感电流的峰－峰值，最大为I2，，最小为最小为I1电电感电流一周期内的平均值与负载电流感电流一周期内的平均值与负载电流IO相等，即将式相等，即将式(3.2.7)、、(3.2.8)同同时代入关系式时代入关系式△△IL= I2－－I1可得可得l2 2）电感电流）电感电流iL临界连续状态：临界连续状态：l变换电路工作在临界连续状态时，即有变换电路工作在临界连续状态时，即有I1=0，由，由l可得维持电流临界连续的电感值可得维持电流临界连续的电感值L0为：为： 即电感电流临界连续时的负载电流平均值为即电感电流临界连续时的负载电流平均值为 ：： 式中式中Iok为电感电流临界连续时的负载电流平均值。

为电感电流临界连续时的负载电流平均值 总结：总结：临界负载电流临界负载电流Iok与输入电压与输入电压Ud、电感、电感L、开关频率、开关频率f以及开关以及开关管管T的占空比的占空比D都有关 ü 当实际负载电流当实际负载电流Io＞＞ Iok时，电感电流连续；时，电感电流连续；ü 当实际负载电流当实际负载电流Io = Iok时，电感电流处于连续（有断流临界点）时，电感电流处于连续（有断流临界点）;ü 当实际负载电流当实际负载电流Io ＜＜Iok时，电感电流断流；时，电感电流断流；3.2 降压变换电路降压变换电路l(3.2.10)(3.2.11)v输出纹波电压：输出纹波电压： l在在Buck电路中，如果滤波电容电路中，如果滤波电容C的容量足够大，的容量足够大，则输出电压则输出电压U0为常数然而在电容为常数然而在电容C为有限值的为有限值的情况下，直流输出电压将会有纹波成份情况下，直流输出电压将会有纹波成份l电流连续时的输出电压纹波电流连续时的输出电压纹波为为l 其中其中f为为buck电路的开关频率，电路的开关频率， fc为电路的截止频率为电路的截止频率l 它表明通过选择合适的它表明通过选择合适的L、、C值，当满足值，当满足fc＜＜＜＜f 时，可以限制时，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。

输出纹波电压的大小，而且纹波电压的大小与负载无关3.2 降压变换电路降压变换电路（（3.2.14）） l 3.1 直流变换电路的工作原理直流变换电路的工作原理l 3.2 降压变换电路降压变换电路l 3.3 升压变换电路升压变换电路l 3.4 升降压变换电路升降压变换电路 l 3.5 库克变换电路库克变换电路 l 3.6 带隔离变压器的直流变换器带隔离变压器的直流变换器l 3.7 直流变换电路的直流变换电路的PWMPWM控制技术控制技术 第第3章章 直流变换电路直流变换电路  3.3 升压变换电路升压变换电路l1) 1) 定义：定义：直流输出电压的平均值高于输入电压的变直流输出电压的平均值高于输入电压的变换电路称为升压变换电路，又叫换电路称为升压变换电路，又叫Boost电路全控型电力全控型电力器件开关器件开关储能储能保持输出电压保持输出电压2 2）原理图）原理图l3）工作原理：）工作原理：Øton工作期间：工作期间：二极管反偏二极管反偏 截止，电感截止，电感L L储能，电容储能，电容C C 给负载给负载R R提供能量。

提供能量Øtoff工作期间：工作期间：二极管Ｄ二极管Ｄ 导通，电感导通，电感L L经二极管Ｄ给经二极管Ｄ给 电容充电，并向负载电容充电，并向负载R RL L提提 供能量l可得：可得：l l式中占空比式中占空比D=tD=tonon/T/TS S，当，当D=0D=0时，时，U U0 0=U=Ud d，但，但D D不能为不能为1 1，因此在，因此在l0≤D0≤D＜＜1 1的变化范围内的变化范围内 U Uo o≥U≥Uinin 3.3 升压变换电路升压变换电路图图3.3.1 升压变换电路及其波形升压变换电路及其波形l4））Buck变换器的可能运行情况：变换器的可能运行情况：l 根据在理想状态下，电路的输出功率等于输入功率，参根据在理想状态下，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电感电流临界连续时的负载电流平均值载电流平均值为：为：ü 当实际负载电流当实际负载电流Io＞＞Ick时，电感电流连续时，电感电流连续ü 当当实实际际负负载载电电流流Io = Ick时时,电电感感电电流流处处于于临临界界连连续续(有断流临界点有断流临界点)。

ü 当实际负载电流当实际负载电流Io＜＜Ick时，电感电流断流时，电感电流断流 3.3 升压变换电路升压变换电路(2.3.11) ① ① T导通时为电感导通时为电感L储能阶段，此时电源储能阶段，此时电源不向负载提供能量，不向负载提供能量，负载靠储于电容负载靠储于电容C的的能量维待工作能量维待工作 ② ② T阻断时，电源和阻断时，电源和电感共同向负载供电，电感共同向负载供电，同时给电容同时给电容 C充电充电 图图3.3.1 升压变换电路及其波形升压变换电路及其波形 3.3 升压变换电路升压变换电路 总结：电感电流连总结：电感电流连续时续时Boost变换器的变换器的工作分为两个阶段工作分为两个阶段: : ③③ 没有电压闭环调节的没有电压闭环调节的Boost变换器不宜在输出端开路情况变换器不宜在输出端开路情况下工作：因为稳态运行时，开关管下工作：因为稳态运行时，开关管T导通期间导通期间 ( )电源电源输入到电感输入到电感L中的磁能，在中的磁能，在T截止期间通过二极管截止期间通过二极管D转移到输转移到输出端，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，这时若占空比载电阻变得很大，负载电流太小，这时若占空比D仍不减小、仍不减小、t tonon不变、电源输入到电感的磁能必使输出电压不断增加不变、电源输入到电感的磁能必使输出电压不断增加 3.3 升压变换电路升压变换电路总总 结：结：①① Boost电路对电源的输人电流（也即通过二极管电路对电源的输人电流（也即通过二极管D的的电流）就是升压电感电流）就是升压电感L电流，电流平均值为：电流，电流平均值为：I0=(I2-I1)/2②② 实际中，选择电感电流的增量实际中，选择电感电流的增量△△IL时，应使电感的时，应使电感的峰值电流峰值电流Id+△△IL不大于最大平均直流输入电流不大于最大平均直流输入电流Id的的20%，，以防止电感以防止电感L饱和失效饱和失效④④ Boost变换器的效率很高，一般可达变换器的效率很高，一般可达92%以上l 3.1 直流变换电路的工作原理直流变换电路的工作原理l 3.2 降压变换电路降压变换电路l 3.3 升压变换电路升压变换电路l 3.4 升降压变换电路升降压变换电路 l 3.5 库克变换电路库克变换电路 l 3.6 带隔离变压器的直流变换器带隔离变压器的直流变换器l 3.7 直流变换电路的直流变换电路的PWMPWM控制技术控制技术 第第3章章 直流变换电路直流变换电路 3.4 升降压变换电路升降压变换电路l1) 概述：概述：l 升升降降压压变变换换电电路路（（又又称称Buck-boost电电路路））的的输输出出电电压压平平均均值值可可以以大大于于或或小小于于输输入入直直流流电电压压，，输输出出电电压压与与输输入入电电压极性相反，其电路原理图如图压极性相反，其电路原理图如图3.4.1(a)所示。

所示 l 它它主主要要用用于于要要求求输输出出与与输输入入电电压压反反相相，，其其值值可可大大于于或或小于输入电压的直流稳压电源小于输入电压的直流稳压电源l图图3.4.1升降压变换电路原理图升降压变换电路原理图3.4 升降压变换电路升降压变换电路l2）工作原理：）工作原理：l①① ton期间，二极管期间，二极管D反偏而反偏而关断，电感储能，滤波电容关断，电感储能，滤波电容C向负载提供能量向负载提供能量l②② toff期间，当感应电动势期间，当感应电动势大小超过输出电压大小超过输出电压U U0 0时，二时，二极管极管D D导通，电感经导通，电感经D D向向C C和和R RL L反向放电，使输出电压的反向放电，使输出电压的极性与输入电压相反极性与输入电压相反l l图图3.4.1 升降压变换电路及其工作波升降压变换电路及其工作波形形(3.4.4)(3.4.4)(3.4.1)(3.4.1)3.4 升降压变换电路升降压变换电路l2）工作原理：（）工作原理：（续）续）Ø在在ton期间电感电流的增加量等于期间电感电流的增加量等于toff期间的减少量，期间的减少量，l得：得： Ø由由 , 的关系，求出输出电压的平均的关系，求出输出电压的平均值为：值为： 上式中，上式中，D为占空比，负号表示输出与输入电压反相；当为占空比，负号表示输出与输入电压反相；当D=0.5时，时，U0=Ud；当；当0.5Ud，为升压变换；当，为升压变换；当0≤D<0.5时，时，U0

为降压变换3.4.5)Ø3）工作原理：（）工作原理：（续）续）Ø采用前几节同样的分析方法可得采用前几节同样的分析方法可得电感电流临界电感电流临界连续时的负载电流平均值连续时的负载电流平均值为：为：Ø变换器的可能运行情况：变换器的可能运行情况： 实际负载电流实际负载电流Io＞＞Ick时，电感电流连续时，电感电流连续 实际负载电流实际负载电流Io = Ick时，电感电流处于临界连时，电感电流处于临界连 续续(有断流临界点有断流临界点) 实际负载电流实际负载电流Io＜＜Ick时，电感电流断流时，电感电流断流3.4 升降压变换电路升降压变换电路(3.4.5)l 3.1 直流变换电路的工作原理直流变换电路的工作原理l 3.2 降压变换电路降压变换电路l 3.3 升压变换电路升压变换电路l 3.4 升降压变换电路升降压变换电路 l 3.5 库克变换电路库克变换电路 l 3.6 带隔离变压器的直流变换器带隔离变压器的直流变换器l 3.7 直流变换电路的直流变换电路的PWMPWM控制技术控制技术 第第3章章 直流变换电路直流变换电路 l1 1）库克）库克(Cuk)变换电路属升降压型直流变换电路变换电路属升降压型直流变换电路。

l2 2）电路的特点：输出电压极性与输入电压相反，出）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滤波器的要求3.5 库克变换电路库克变换电路L1、L2储能电感耦合电容快速恢复续流二极管滤波电容图图3.5.1（（a））库克库克(Cuk)变换电路原理图变换电路原理图3.5 库克变换电路库克变换电路图图3.5.1 库克电路及其等效电路和工作波形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l1）） Cuk变换电路也有电流连续和断流两种工作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，而是指情况，但这里不是指电感电流的断流，而是指流过二极管流过二极管D的电流连续或断流的电流连续或断流l2 2）工作情况）工作情况Ø电流连续：在开关管电流连续：在开关管T的关断时间内，二极管电的关断时间内，二极管电l 流总是大于零流总是大于零Ø电流断流：在开关管电流断流：在开关管T的关断时间内，二极管电的关断时间内，二极管电l 流在一段时间内为零。

流在一段时间内为零Ø临界连续：二极管电流经临界连续：二极管电流经t toffoff后，在下个开关周后，在下个开关周 期期T TS S的开通时刻二极管电流正好降的开通时刻二极管电流正好降 为零3.5 库克变换电路库克变换电路l 3.1 直流变换电路的工作原理直流变换电路的工作原理l 3.2 降压变换电路降压变换电路l 3.3 升压变换电路升压变换电路l 3.4 升降压变换电路升降压变换电路 l 3.5 库克变换电路库克变换电路 l 3.6 带隔离变压器的直流变换器带隔离变压器的直流变换器l 3.7 直流变换电路的直流变换电路的PWMPWM控制技术控制技术 第第3章章 直流变换电路直流变换电路 3.6 带隔离变压器的直流变换器带隔离变压器的直流变换器l 1 1）能使变换器的输入电源与负载之间实现）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电气隔离，提高变换器运行的安全可靠性和电磁兼容性磁兼容性l 2 2）选择变压器的变比还可匹配电源电压）选择变压器的变比还可匹配电源电压U Ud d与与负载所需的输出电压负载所需的输出电压U Uo o ，，能使直流变换器的占能使直流变换器的占空比空比D D数值适中而不至于接近于零或接近于数值适中而不至于接近于零或接近于l l。

l 3））能设置多个二次绕组输出几个电压大小能设置多个二次绕组输出几个电压大小不同的直流电压不同的直流电压 1 1、引入变压器作用：、引入变压器作用： 1））单端变换器：变换器只需一个开关管，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；变换器中变压器的磁通只在单方向变化；l 2 2）正激变换器：开关管导通时电源将能量）正激变换器：开关管导通时电源将能量直接传送至负载；直接传送至负载；l 3 3）反激变换器：开关管导通时电源将电能）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；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带隔离变压器的直流变换器2、分类：、分类：3.6 带隔离变压器的直流变换器带隔离变压器的直流变换器3.6.1 反激式变换器反激式变换器图图3.6.1 反激式变换器电路与工作波形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一般情况下，反激式变换器的工作占空比D要小于要小于0.5 反激式变换器工作在输出电流连续的状态下，输出电压反激式变换器工作在输出电流连续的状态下，输出电压U UO为：为：(3.6.1)3.6 带隔离变压器的直流变换器带隔离变压器的直流变换器图图3.6.2 正激式变换器电路正激式变换器电路l变换器的输出电压为：变换器的输出电压为：该电路的占空比该电路的占空比该电路的占空比该电路的占空比D D不能超过不能超过不能超过不能超过0.50.5。

3.6.2 正激式变换器正激式变换器(3.6.2)3.6 带隔离变压器的直流变换器带隔离变压器的直流变换器3.6.3 推挽式变换器推挽式变换器（属正激式变换器）（属正激式变换器）l图图3.6.3 推挽式变换器电路推挽式变换器电路 l其工作占空比必须保持小于其工作占空比必须保持小于0.5l3.6.4 半桥式变换器半桥式变换器 3.6 带隔离变压器的直流变换器带隔离变压器的直流变换器图图3.6.4 半桥变换电路原理图半桥变换电路原理图l图图3.6.5 全桥变换电路全桥变换电路 l3.6.5 全桥变换电路全桥变换电路 3.6 带隔离变压器的直流变换器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将半桥电路中的两个电解电容C1和和C2换成两只开关换成两只开关管，并配上适当的驱动器，即可组成图管，并配上适当的驱动器，即可组成图3.6.5所示的全桥所示的全桥电路l 3.1 直流变换电路的工作原理直流变换电路的工作原理l 3.2 降压变换电路降压变换电路l 3.3 升压变换电路升压变换电路l 3.4 升降压变换电路升降压变换电路 l 3.5 库克变换电路库克变换电路 l 3.6 带隔离变压器的直流变换器带隔离变压器的直流变换器l 3.7 直流变换电路的直流变换电路的PWM控制技术控制技术 第第3章章 直流变换电路直流变换电路 3.7 直流变换电路的直流变换电路的PWM控制技术控制技术3.7.1 直流直流PWM控制的基本原理控制的基本原理图图3.7.1 PWM波形波形载波载波调制信号调制信号1））PWM波形：波形：将一个直流电压分成将一个直流电压分成N等份，并把每一等等份，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份所包围的面积都用一个与其面积相等的等幅矩形 脉脉冲来代替，得到的脉冲列；冲来代替，得到的脉冲列；2）调制方法：）调制方法：等腰三角波上下宽度与高度成线性关系且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。

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 直流直流PWM控制的基本原理控制的基本原理图图3.7.1 PWM波形波形调制信号调制信号载波载波 3）直流）直流PWM控制方式：控制方式：用用u ug g对直流变换电路开关器件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器后就能得到大小可调的直流电压 调节直流调制信号调节直流调制信号ur的大小，就可以改变的大小，就可以改变PWM波脉冲波脉冲的宽度3.7.1 直流直流PWM控制的基本原理控制的基本原理图图3.7.1 PWM波形波形调制信号调制信号载波载波3.7 直流变换电路的直流变换电路的PWM控制技术控制技术 1 、、双极性电压开关双极性电压开关PWM控制方式控制方式开关原理：开关原理： 直流控制电压与三角直流控制电压与三角波电压比较产生两组波电压比较产生两组开关的开关的PWM控制信控制信号号: :1)1)当当u ur r>uc时，时，T1和和T4导导通，通，T2和和T3关断；关断；2)2)当当u ur r

导通 l图图3.6.5 全桥变换电路全桥变换电路 l图图3.7.2 双极性电压双极性电压PWM控制方式控制方式 1 、、双极性电压开关双极性电压开关PWM控制方式控制方式输出电压的平均值为：输出电压的平均值为：l变变换换电电路路的的输输出出电电压压可可在在-Ud到到+Ud之间变化之间变化:l1 1）） 时，时，U U0=0=0；；l2 2）） 时，时，U0<0<0；； l3 3）） 时，时，U0>0>0；；3.7 直流变换电路的直流变换电路的PWM控制技术控制技术 l1 1）在理想条件下，）在理想条件下，U0的大小和极性只受占空比的大小和极性只受占空比D1的控制，的控制，而与输出电流而与输出电流i0无关l2 2））在这种控制方式中，输出电压的平均值在这种控制方式中，输出电压的平均值U0随控制信号随控制信号ur线性变化线性变化l3）这种电路平均输出电流）这种电路平均输出电流I0可正可负在可正可负在I0>0时，直流时，直流电源电源Ud向负载向负载U0端传送能量，在端传送能量，在I0<0时，时，U0向向Ud传输能传输能量1 、、双极性电压开关双极性电压开关PWM控制方式控制方式 (3.7.6) 3.7 直流变换电路的直流变换电路的PWM控制技术控制技术 总结：总结： 电路在工作过程中，电路在工作过程中，保持保持T4导通，导通，T3关关断。

断 1 1）若）若 > ，， T1触发导通，触发导通，T2 关断关断,u,u0 0=U=Ud；； 2) 2) 若若 < ，， T2触发导通，触发导通，T1 关断，关断，u u0 0=0=02 、、单极性电压开关单极性电压开关PWM控制方式控制方式l图图3.6.5 全桥变换电路全桥变换电路 3.7 直流变换电路的直流变换电路的PWM控制技术控制技术 2 、、单极性电压开关单极性电压开关PWM控制方式控制方式图图3.7.3 单极性电压开关单极性电压开关PWM控制控制 平均输出电压平均输出电压U0的表达式为的表达式为: D1是是开开关关T1的的占占空空比比，，Ucm是是三三角角波波的的峰峰值值，，k=Ud/Ucm是是比比例例系系数数这这个个公公式式表表明明，，在在单单极极性性电电压压开开关关PWM控控制制方方式式中中，，输输出出电电压压平平均均值值U0随随控控制制电电压压ur线线性性变变化化不不管管输输出出电电流流I0>0或或I0<0，，U0始终为正值始终为正值。

(3.7.7) 3.7 直流变换电路的直流变换电路的PWM控制技术控制技术 。