当前位置：文档之家 › 电力电子第五章 直流斩波电路PPT课件

电力电子第五章 直流斩波电路PPT课件

  • 格式：ppt
  • 大小：4.03 MB
  • 文档页数：40

下载文档原格式

  / 40

合集下载

电力电子技术教学课件PPT直流斩波电路

电力电子技术教学课件PPT直流斩波电路

中I10=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
ton
tx
1 me ln
1 m
tx<t0ff
u
o
E
O
t
i
o
i
i
1
2
I
20
O
t
on
tt
t
1
x
2
t
t
off
T
c)
图5-3 用于直流电动机回馈能 量的升压斩波电路及其波形
m
1 e 1 e
--------电流断续的条件
t t
图5-1 降压斩波电路得原理图及波形
3-4
i
G
t on
t off
O
T
t
io
i1
i2
数量关系
I 10
I 20
O
t1
t
电流连续
uo E
负载电压平均值：
O
t
Uo
ton ton toff
E ton T
E E
（5-1）
ton——V通的时间 toff——V断的时间 a--占空比
a≤1,故Uo≤E为降压斩波电路。
电路种类
6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斩波电路、Sepic斩波电路和 Zeta斩波电路。
复合斩波电路——不同结构基本斩波电路组合。
多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合。
3-1
5.1 基本斩波电路
5.1.1 降压斩波电路 5.1.2 升压斩波电路
3-2
3-22

第5章 直流斩波 优质课件

第5章 直流斩波 优质课件

EI1ton (Uo E)I1toff
化简得：
Uo

ton toff toff
E

T toff
E
T/toff>1，输出电压高于电源电压，故为升压斩波
电路
升压斩波电路Boost Chopper
电路数量关系
T / toff ——升压比，调节升压比可改变输出电压大小
升压比的倒数记作β ，即 toff
S
-
L
C
R Vo
Vi
+
降升压斩波电路和Cuk电路
基本工作原理
•开关关断期间
电感线圈为维持其上电流 不变，产生下正上负的感应 电势，使二极管导通，向负 载提供能量，同时向电容充 Vi 电。
输出电压极性与输入电压 极性方向相反，所以也称为 反号型变换器。
输入电流和L，C回路电流 为脉动，但通过滤波电容的 作用负载电流可连续。
称作降升压斩波电路，也称之为buck-boost 变换器
右 两图者给 的出 平了 均电 值源 分电 别流为iI11和和负I2载，电当流电i流2的脉波动形足，够设小 时，有：
I1 ton
I2
toff
由上式得：
I2

toff ton
I1
1
I1
EI1 Uo I2
其输出功率和输入功率相等，可看作直流变压器
E 1
E
优点（与降升压斩波电路相比）：输入电源电流和
输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输
入、输出进行滤波
带隔离的直流直流变流电路
■直—交—直电路。 ■电路特点：
◆输出与输入隔离。 ◆需要相互隔离的多路输出。 ◆输出电压与输入电压比远小于1或远大于1。 ◆交流环节工作频率较高，可减小变压器和滤 波电感、滤波电容的体积和重量。

直流斩波电路 PPT

直流斩波电路 PPT

√负载电流平均值为
Io
Uo
Em R
(5-2)
☞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。
5.1.1 降压斩波电路
◆斩波电路有三种控制方式
此种方式应 用最多
☞脉冲宽度调制（PWM）：T不变，改变ton。
☞频率调制：ton不变，改变T。
☞混合型：ton和T都可调，改变占空比
5.1.1 降压斩波电路
■例5-1 在图5-1a所示的降压斩
波电路中，已知E=200V， R=10Ω，L值极大，Em=30V， T=50μs，ton=20s,计算输出电
压平均值Uo，输出电流平均值Io。
解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为
U otT on E2 5 02008 0(V 0)
➢ 在整个周期T中，负载消耗的能量为 Ro 2 T IE M Io T
一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等。
Eoto In Ro 2T IE M IoT
假设电源电流平均值为I1，则有
Io
EEM
R
I1 tTonIo Io
其值小于等于负载电流Io，由上式得
E1 I Eo IU oIo
☞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。
3.1.1 降压斩波电路
2) 工作原理
t=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 。
t=t1 时 控 制 V 关 断 ， 二 极 管 VD续流，负载电压uo近似为 零，负载电流呈指数曲线下 降。

电力电子--Cuk斩波电路.ppt

电力电子--Cuk斩波电路.ppt

• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
☞V导通时，E—L1—V回路和R—L2—C—V回路 分别流过电流
库克变换电路
工作 原理
☞V关断时，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD 回路分别流过电流
输出电压的极性与电源电压极性相反
库克变换电路
工作 原理
☞电容C 的电流在一周期内的平均值应为零，即
T
0 iC d t 0
库克变换电路
工作 原理
开关S合向B点的时间=V处于通态时间ton 电容电流和时间的乘积为I2ton
库克变换电路
工作 原理
开关S合向A点的时间=V处于断态时间toff 电容电流和时间的乘积为I1toff
工作 原理
库克变换电路 I 2ton I1toff
I2 toff T ton 1
I1 ton
ton
库克变换电路
又因电感L1的电 当电容C很大，
压平均值为零
uC脉动足够小时
☞开关S合到B点，uB=0,uA=-uC;
☞开关S合到A点，uB=uC,uA=0;
☞uB的平均值为
UB
toff T

电力电子技术 第五章直流斩波 优质课件

电力电子技术 第五章直流斩波 优质课件

二、连续导电模式
1、波形分析
稳态时，Vo基本恒定， IC=0，UL=0， I0=ID ， Id=IL
VG
(a)
t
TS vL
Vd
(Vd )
(b)
t
iL
TS
(Vd Vo )
忽略电路损耗，Pd=Po，即： (c) 0
(IL Id )
t
UdId=UoIo
i d ton
toff
(d) 0
t
iD
第 5章
直流变换器(DC-DC变换器 )
概述
1、直流电压的调节方式
（1）线性调节方式 通过与负载相串联的线
性元件来调节电压
损耗大、效率低
（2）开关调节方式
通过电子开关的闭 合/断开来调节电压
+
Vd
-
voi
Vo R(负载) (a)
Vd
0
Vo
t
ton
toff
TS

1 fs
(b)
图5.1 纯电阻负载的降压变换器电路图
+
UC1 UL2 C
S
-
R Uo
+
+ + L1 - +
UC1 -
Ud
UL1
S
-
- L2 + UL2 C
-
R Uo
+
（a）T导通
（b）T截止
图5.17 连续导电模式下丘克变换器等效电路图
二、连续导电模式
1、波形分析
稳态时， UC1 、Uo基本恒定，IC1=0， IC2=0， UL1=0， UL2=0
U o ton D U d Ts

电力电子技术-5.1直流斩波

电力电子技术-5.1直流斩波

z EM E e ( 1 T1/ E M T TR ) (1 ) T / I 20 e e ) , (1z z R R e 1 R L
上式代入
[t 1,T]
I I 20 I10
E R

1 e
di 1 E EM t / t / L (1 / 0 t t1 i1 EIM10 eRi 1) T E E ME , T(1 Me E M) (1 ) T / E E E M I 10 e e e e dt I R d R R R R 0 T 0 . 5 T I I max R T di 2 ) i 1 ( 0 ) t / I 10 , M ( Ed ( 1 ) T / E L / RE ( t t 1 ) / t 1 E L Ri 2 Ee(1 e0M, (te1 ),) 20 i1 ( t 1 ) M t I T e e e 1 + Ii10 (1 I 20 ) 2 R R dt RR EM T RT T T
输出电压平均值为： ton E (T ton t x ) EM Uo T 负载电流平均值为：
1 (1 m)e t x ln m
电流断续时的波形
t2
t

tx<toff
e 1 m e 1
ton t x 1 m E T
1
t1
5.1.1 降压斩波的工作原理 输出电压平均值 Ua u 0 dt
T
0
t1 T
E ft 1 E E

《直流斩波电路 》课件

《直流斩波电路 》课件
按斩波器结构分类
分为Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk和Sepic等。
按输出电压极性分类
分为正极性斩波和负极性斩波。
02
直流斩波电路的工作 模式
降压斩波模式
总结词
通过降低输出电压来调整直流电源的
详细描述
在降压斩波模式中，斩波器将直流电源的输出电压降低到一个预设的值。通过周期性地打开和关闭开关，斩波器 将输入电源的连续直流电压转换为具有较低平均电压的脉冲电压。这种模式常用于需要降低电源电压的场合，例 如电池供电的应用。
详细描述
混合调制控制是将脉冲宽度调制和频率调制两种控制策略结合起来，根据需要选择不同 的调制方式进行调节。这种控制策略可以综合PWM控制和频率调制控制的优点，提高 输出电压的调节精度和动态响应速度。但同时，混合调制控制的实现也较为复杂，需要
更多的控制电路和计算资源。
04
直流斩波电路的实验 与仿真
实验平台的搭建
总结词
通过调节脉冲的宽度来控制输出电压的大小 。
详细描述
PWM控制是通过调节斩波电路中开关的开 通时间和关断时间，来改变输出电压的平均 值。当开通时间较长时，输出电压较大；当 关断时间较长时，输出电压较小。PWM控 制具有输出电压稳定、调节速度快、动态响
应好等优点。
频率调制控制
总结词
通过改变斩波电路中开关的工作频率来调节输出电压的大小。
定性和非线性问题，提高控制精度和鲁棒性。
高频化与小型化研究
要点一
高频化研究
通过改进斩波电路的结构和元件参数，提高斩波频率，减 小电路体积和重量，满足现代电子设备对高频率、小型化 的需求。
要点二
小型化研究
采用新型的电子元件和集成技术，减小斩波电路中各元件 的体积和重量，实现斩波电路的整体小型化。

《直流斩波电路 》课件

《直流斩波电路 》课件

常见问题及解决方法
短路问题
解决斩波电路中常见的短电 路问题及相应的解决办法。
过压问题
探究斩波电路中过压问题的 原因以及如何应对。
效率问题
用实例说明如何提高斩波电 路的效率。
优势和不足
优势
优点包括效率高、造价便宜、尺寸小等，可用于 电源、逆变器和变频器发等众多领域。
不足
如电容器寿命较短、逆变器稳定性较差等问题， 但可通过不断改良解决。
直流斩波电路PPT课件
本课程将介绍电子领域最基础的直流斩波电路，帮助您深入理解工作原理、 设计标准和应用方向。
定义
什么是直流斩波电路？
介绍直流斩波电路初步定义和简要工作原理。
电路图和符号
展示不同类型的直流斩波电路图和电路符号，帮助学生快速理解电路结构特点及差异。
与其他电路的区别
解释直流斩波电路与其它电路的区别并分析这种电路的特点及优势。
键应用和应用要点。
3
交通行业
介绍直流斩波电路在汽车领域、轨道 交通领域和船舶领域中的应用情况。
设计要点
1 电路布局
因地制宜、合理明确的 电路布局可以帮助简化 电路结构并带来良好效 果。
2 误差控制
失误是必然的，但通过 系统和周到的误差控制 可以避免和减少错误发 生并增强工作效率。
3 技术选型
强调技术选型的重要性 以及如何根据实际需求 选择适当的元器件和工 具。
结论和总结
知识点
总结本课程学习到的知识点和重要概念，强调自我思考和进一步深化学习的重要性。
应用
归纳直流斩波电路的实际应用和最佳实践பைடு நூலகம்强调实践的重要性。
发展
提出关于直流斩波电路未来发展方向和改良建议，鼓励学习者进行创新和探索。

直流斩波

直流斩波
u
开关器件
+
ud -
uo
图5-1 斩波器原理示意图
uo
Ud Uo t
5.1
直流斩波电路基本原理
ud u udd 1
斩波电路的控制
时间比控制方式
定频调宽式（脉冲宽度控制PWM）
开关器件的触发频率恒定，调节脉冲宽度τ。
1
toff
ud u udd
t
2T T1 T1
ton tton on
四 象 限 斩 波
电压极性可变、电流极性也可变
V1 E V2 VD1 VD2 L uo R io M EM V4 VD3 V3 VD4
图5- 9 全桥式斩波电路
图
•V1、VD1＋ V4、VD4＝B型两象限斩波器 V1、V4导通时，uo>0，io>0；电机吸收能量，io增加 io > 0，Uo可正可负，位于第一、四象限。 VD1、VD4导通时，uo<0，io>0；电机释放能量，io减小 •V2、VD2＋ V3、VD3＝B型两象限斩波器（左右翻转） V2、V3导通时，uo<0，io<0；电机反方向吸收能量，io增加 io < 0，Uo可正可负，位于第二、三象限。 VD2、VD3导通时，uo>0，io<0；电机反方向释放能量， io减小 •组合后 Io、Uo 极性均可变，电机可四象限运行。
EI Lton (U 0 E ) I Ltoff
化简得：
Uo
ton toff toff
T E E toff
T/toff>1，输出电压高于电源电压，故称该电路为 升压斩波电路
5.2.3
i1
升降压斩波电路
V i2 VD IL E uL L C uo R

机工社2023电力电子技术 第6版教学课件第5章 直流直流变换电路

机工社2023电力电子技术 第6版教学课件第5章 直流直流变换电路

开关周期开始时刻的电容电压值相等。故式(5-1)中uC(TS) = uC(0)，所以电容
电流在一个开关周期内的平均值Ic = 0。
5-7
5.1 直接直流变流电路
5.1.1 降压斩波电路 5.1.2 升压斩波电路 5.1.3 升降压斩波电路 5.1.4 丘克斩波电路 5.1.5 多重斩波电路
5-8
5.1.1 降压斩波电路
5-20
5.1.3 升降压斩波电路
数量关系
电感电压在一个周期的平均值UL可以表示为
UL
U iton
U otoff Ts
由伏秒平衡，UL=0，可得
Uo D Ui 1 D
（5-6）
等式右边的负号表示升降压电路的输出电压与输入电压极性相反，其数 值既可以高于其输入电压，也可以低于输入电压。
S Ui
5-5
5.1 直接直流变流电路
伏秒平衡
电感两端电压在一个开关周期内的平均值：
其中： 可得：
1
UL Ts
TS 0
uL
(t
)
d
t
uL
(t)
L
d
iL (t) dt
U L
1 Ts
TS L d iL (t) d t 0 dt
1
Ts
TS 0
L
d
iL
(t
)
L Ts
[iL (TS
)
iL
(0)]
（5-1）
uL O
t1~t2时段：开关S关断，二极管VD 导通，电感通过VD向电容C放电，电感 电流不断减小。
t2~t3时段：t2时刻电感电流减小到 零，二极管VD关断，电感电流保持零值
，并且电感两端的电压也为零。

《直流斩波电路》课件

《直流斩波电路》课件

感谢您的观看
THANKS
2. 在仿真软件中搭建斩波 电路的仿真模型。
01
03 02
仿真模型的建立与验证
01 1. 将仿真结果与实验结果进行对比，分析误差来 源。
02 2. 通过调整仿真参数，验证仿真模型的正确性和 可靠性。
03 3. 利用仿真模型进行优化设计，为实际应用提供 参考。
06
直流斩波电路的发展趋势 与展望
高效率斩波电路的研究
工作原理
通过周期性地快速打开和关闭开关， 将直流电压或电流斩波成一系列的脉 冲，再通过滤波电路将脉冲转换为平 滑的直流电压或电流。
直流斩波电路的应用
电源供应
用于调整输出电压或电流的幅度，如电动车充电 器、可调电源等。
电机控制
用于控制电机的输入电压或电流，如直流无刷电 机、电动工具等。
电网平衡
用于平衡电网中的有功和无功功率，提高电网的 稳定性。
脉冲频率调制（PFM）
总结词
通过改变脉冲的频率来控制输出电压或电流的平均值。
详细描述
在PFM控制策略中，斩波器以变化的频率周期性地开启和关闭，通过改变开启和关闭 的周期来调节输出电压或电流的平均值。PFM控制具有低噪声、低纹波等优点，适用
于对噪声敏感的应用场景。
混合调制
总结词
同时调节脉冲宽度和脉冲频率以实现更精细 的控制。
《直流斩波电路》ppt课件
contents
目录
• 直流斩波电路简介 • 直流斩波电路的工作模式 • 直流斩波电路的参数设计 • 直流斩波电路的控制策略 • 直流斩波电路的实验与仿真 • 直流斩波电路的发展趋势与展望
01
直流斩波电路简介
定义与工作原理
定义
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电动 反向
制动
33
正向
电动 制动
34
反向
电动
制动
35
本章小结
1.本章介绍了基本斩波电路及2种复合斩波电路。 2.本章的重点是，理解降压斩波电路和升压斩波电
路的工作原理，掌握这两种电路的输入输出关系、 电路解析方法、工作特点。 3.直流传动是斩波电路应用的传统领域，而开关电 源则是斩波电路应用的新领域，前者的应用在逐 渐萎缩，而后者的应用是电力电子领域的一大热 点。
4
3.斩波电路三种控制方式 T不变，变ton —脉冲宽度调制（PWM）。 ton不变，变T —频率调制。 ton和T都可调，改变占空比—混合型。
5
6
4.基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解
析 V处于通态
Ldi1 dt
Ri1
EM
E
i1
t
I10e
EREM1et
V处于断态
Ldi2 dt
Ri2
Io
E EM
R
I1
ton T
Io
Io
EI1EIoUoIo
直流降压变压器
11
当电流断续有
I10 0 t ton tx i2 0
i2
t2
I et2 ton 20
E R M1et2 ton0
12
tx
I20e
EM R
tx
1e
0
I1 0e t1E R E M 1 e t1 e txE R M 1 e tx 0
E T toff
E
T/toff—升压比 b =toff/T
19
b 1
Uo
1
b
E
1
1
E
EI1 UoIo
Io
Uo R
1
b
E R
I1
Uo E
Io
1
b2
E R
20
2.升压斩波电路典型应用
V处于通态时
L
di1 dt
Ri1
EM
i1
t
I10e
EM R
t 1e
21
V处于断态时
Ldi2 dt
Ri2
b 1005 19
220.3 升降压斩波电路
EILton UoILtoff
Uo
ton toff
E ton Tton
E
E 1
当 0 1 降压 2
1 1 升压 2
(反极性斩波电路) 28
I1
IL T
ton
I2
IL T
toff
I1 ton I 2 toff
m
1 eb 1 e
25
例题：有一直流电动机工作在再生制动状态，通过 升压型直流斩波器与直流电源连接。电动机电枢电 势为50V，直流电源电压为110V，回路总电阻为 0.5Ω，电感足够大，斩波工作周期为1ms，若使电
枢电流为5A，占空比应为多少？
26
解：
Uo
toff T
E bE
b b b I o E M R E 5 0 0 .5 1 1 0 1 0 0 2 2 0 5 A
EM
E
i2I20etton
EREM1etton
22
当电流连续时
t ton
I20 i1 ton
tT
I10 i2 T
I10i2
TI20eto ff
E R EM1eto ff
I20i1 ton
I10eton
E R M1eton
23
I10E R M 1 1 ee to T ff E R m 1 1 e e b E R
EM
0
i2
tton
I20e
ERM1etton
7
8
当电流连续有 I10 i2 t2 I20 i1 t1
I10i2
t2
I et2 ton 20
E R M1et2 ton
toff
I10 I20e
EM R
toff
1e
I20i1 t1 I10et1E R EM1et1
9
解上述二元一次方程，并整理得
E R EM1et1etx
E R M1etx
0
13
E E M1 e t1e txE M1 e tx
R
R
EEM1et1 EM
1etx 1
etx
etx1
1m1e 1etx m
11me etx
m
14
tx
11me
ln
m
tx toff
由此得出电流断续的条件
ln11mme
I10e etT 1 1 1E RE R Me e 1 1m E R
I20 1 1 e e tT 1 E RE R M 1 1 e e m E R
T
m EM
E
t1 t1 T T
I1 0 I2 0 R m EU o R E MIo 10
同样可以从能量传递关系出发进行推导
EIotonRIo 2TEM IoT
I2 0E R M e t1 o n e T e T E R m e 1 e e E R
I10
I20
mbE
R
Io m bE R E M R bE E M R U o
24
电流不连续时
当t=0时，i1=I10=0
当t=t2时，i2=0
ton
tx
ln1 me 1 m
toff
toff 1 1m e
e
m
15
m e to ff 1 e m e
m e to ff e 1 e
e 1
m
1 etoff
e e
etoff
e e
1
e
e 1 m e 1
16
17
U o to n E T T to n txE M 1 to n T tx m E
2
5.1 基本斩波电路
5.1.1 降压斩波电路
1.工作原理
2.数量关系
电流连续
负载电压平均值：
U
o
ton ton toff
E
ton E E
T
3
ton——V通的时间 toff——V断的时间
T—开关周期
——导通占空比
负载电流平均值：
Io
Uo
EM R
电流断续，Uo被抬高，一般不希望出现。
1
Io
T
ton 0
i1dt
tx 0
i2dt
tonTtx
m
E R
U0
EM R
18
5.1.2 升压斩波电路
1.升压斩波电路的基本原理 升压斩波器用于将直流电源电压变换为高于其值的直 流电压，实现能量从低压侧电源向高压侧负载的传递。
E I1tonU oEI1toff
Uo
ton toff toff
I2
ton toff
1 I1 I1
EI1 UoI2
29
5.2 复合斩波电路 5.2.1 电流可逆斩波电路 V1 VD1 L 降压斩波电路
启动、升速、恒速 V2 VD2 L 升压斩波电路
降速 停机
Io
E EM
R
Io
EM
bE
R
30
电动 制动
31
3.2.2 桥式可逆斩波电路
32
正向 电动 制动
第五章 直流斩波电路
5.1 基本斩波电路 5.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路
本章小结
1
直流斩波电路：将直流电变为另一固定电压或 可调电压的直流电。
也称为直接直流-直流变换器，或直流调压器。 广泛应用在恒定直流电源中需要调节电压的装置上， 如矿山的牵引机车、地铁、电力机车、城市无轨电车 以及电瓶搬运车等调速系统。